摘 要

随着环境污染、能源危机的加剧，新能源汽车成为全球关注热点。纯电动汽车作为新能源汽车典型代表,其续航里程一直是人们比较关心的问题.本文基于纯电动乘用车进行相关研究。主要内容如下：

1.首先结合整车参数和性能指标，完成对动力系统关键部件的选型和参数匹配，并通过MATLAB/Simulink软件完成车辆建模。根据仿真分析验证整车性能是否达到设计指标要求，为后续制动能量回收系统的设计研究奠定基础。

2.然后基于车辆运行状态，建立制动意图模糊识别器。考虑到车辆的制动安全以及能量回收最大化，设计一种基于I曲线和ECE制动法规曲线的前、后轮制动力分配策略，并在Simulink平台完成制动能量回收策略的建模。

3.最后选取NEDC和UDDS两种典型工况，利用Simulink平台进行仿真试验。通过对比不同策略续航里程贡献率，验证本文所设计策略的有效性。

研究结果表明，本文纯电动乘用车动力系统参数匹配结果能满足整车性能需求，所设计制动能量回收策略在NEDC循环工况下续航里程贡献率为21.7%，在UDDS循环工况下续航里程贡献率为26.8%。所得研究成果对于实车动力系统的设计开发以及制动能量回收系统的应用具有重要的指导意义。

关键词：纯电动汽车；动力系统参数匹配；再生制动；制动意图；模糊控制

Abstract

With the intensification of environmental pollution and energy crisis, new energy vehicles have become the focus of global attention. As a typical representative of new energy vehicles, its cruising range has always been a concern of people. This paper did related research based on pure electric passenger vehicles. The main contents are as follows:

1. Firstly, combining with the vehicle parameters and performance indexes, I completed the selection and parameter matching of key components of the power system，and used MATLAB / Simulink software to complete the vehicle modeling. Through simulation analysis, it can be verified whether the performance of the vehicle can meet the design index requirements, which lays the foundation for the subsequent design research of the braking energy recovery system.

2. Secondly, based on the vehicle running state, I established a brake intention fuzzy recognizer. Considering the vehicle's braking safety and maximizing energy recovery, I designed a front and rear wheel braking force distribution strategy based on I curve and ECE braking regulation curve, and completed the modeling of the braking energy recovery strategy on the Simulink platform.

3. Finally, I selected two typical cycle conditions, NEDC and UDDS, and used Simulink platform to conduct a simulation test. By comparing the contribution rate of cruising range of different strategies, the effectiveness of the strategy designed in this paper is verified.

The research results show that the power system parameter matching results of the pure electric passenger car in this paper can meet the performance requirements of the vehicle, and the designed braking energy recovery strategy has a contribution rate of 21.7% under the NEDC cycle conditions and 26.8% under the UDDS cycle conditions. The research results have important guiding significance for the design and development of real vehicle power systems and the application of braking energy recovery systems.

Key Words：Pure electric vehicle；Power system parameter matching；Regenerative braking；Braking intention；Fuzzy control

目 录

第1章 绪论 1

1.1 课题研究背景及意义 1

1.2 纯电动汽车发展概况 1

1.3 课题国内外研究现状 3

1.3.1 国外研究现状 3

1.3.2 国内研究现状 3

1.4 本论文的主要研究内容 4

第2章 纯电动汽车动力系统参数匹配及选型 5

2.1 整车基本参数及性能指标 5

2.2 驱动系统结构型式 6

2.3 驱动电机选型及参数匹配 7

2.3.1 驱动电机选型 7

2.3.2 驱动电机参数匹配 8

2.4 动力电池选型及参数匹配 11

2.4.1 动力电池种类选型 12

2.4.2 动力电池参数匹配 12

2.5 本章小结 13

第3章 纯电动汽车整车建模及仿真分析 14

3.1 MATLAB/Simulink软件介绍 14

3.2 基于MATLAB/Simulink建立纯电动汽车整车模型 14

3.3 整车性能仿真结果及分析 15

3.3.1 动力性仿真结果及分析 16

3.3.2 经济性仿真结果及分析 18

3.4 本章小结 19

第4章 纯电动汽车制动能量回收策略研究 20

4.1 制动能量回收系统结构及原理 20

4.2 制动能量回收影响因素 21

4.3 基于模糊推理的制动意图识别 21

4.3.1 制动意图的分类 21

4.3.2 制动意图的识别 22

4.4 制动力分配策略 22

4.4.1 理想制动力分配曲线 23

4.4.2 ECE制动法规曲线 24

4.4.3 电机再生转矩限制 25

4.5 本章小结 28

第5章 制动能量回收策略的建模仿真 29

5.1 基于MATLAB/Simulink建立制动能量回收策略模型 29

5.1.1 制动意图识别模型 29

5.1.2 制动力分配系统模型 33

5.2 制动能量回收评价指标与仿真工况 34

5.2.1 制动能量回收评价指标 34

5.2.2 制动能量回收仿真工况 34

5.3 制动能量回收策略的仿真结果分析 36

5.3.1 NEDC循环工况仿真分析 36

5.3.2 UDDS循环工况仿真分析 39

5.4 本章小结 42

第6章 总结与展望 43

6.1 全文总结 43

6.2 研究展望 43

参考文献 44

致 谢 46

第1章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

近年来，随着传统燃油车的普及度逐年增加，给全球带来了严重的环境污染问题，与此同时也极大的加快了全球石油资源的消耗。据数据显示，截至2019年末全国民用汽车保有量26150万辆，同比上年末增加2122万辆，其中私人汽车保有量22635万辆，增加1905万辆^[1]。汽车尾气的大量排放，导致近年来温室效应、雾霾现象频发，环境污染给人类的生命健康带来了极大危害。石油属于不可再生资源，有关数据显示，2019年全球石油产量约为39亿吨，可截止去年全球石油剩余探明可采储量为2305.8亿吨，按照当下开采速度最多仅能持续供用59年，截至2018年底中国石油剩余储量为35.7亿吨，仅占全球的1.5%，2019年全国原油消耗量达6.9亿吨，同比增长6.8%，进口量全球最高，约达5亿吨，原油进口依赖度也从2018年的70%增至72%^[2]，可见中国能源供应压力日益严重。

针对当下能源危机以及环境污染的大背景，世界各国都在积极寻求措施调整能源战略，改善环境质量，新能源汽车的发展自然成为了全球关注热点。目前多个国家相继将发展新能源汽车纳入国家战略，试图通过政策引导加快新能源汽车的发展。2016年发布的“十三五”规划中，明确了新能源汽车的战略地位，通过政策鼓励企业提高纯电动汽车的发展水平以及提供购车优惠补贴^[3]。多国相继开始制定燃油车禁售计划，荷兰、挪威设定禁售期限为2025年，德国、印度2030年，英国、法国2040年，中国海南省首先提出2030年起全面禁售燃油车^[4]。