锂离子电池电-热-机耦合特性实验研究及关键参数辨识

针对锂离子电池的电-热-机耦合特性,设计了一套耦合特性综合测试系统,进行了电池不同倍率充放电工况下电-热-机耦合特性的测试与分析,以探究电池电特性、形变、温度的时间演变规律与空间分布特性,可以得到电池荷电状态(state of charge,SOC)-形变曲线具有明显的分段特性,可以辅助磷酸铁锂电池SOC估计的修正。基于该系统测试结果研究了电池充放电过程形变产生的机理,并进行了电池热膨胀系数的参数辨识。实验结果表明:高倍率放电时,在放电初期和中期电池边缘部分膨胀,放电后期收缩,而中心位置在放电初期和中期收缩,后期膨胀;低倍率放电时,电池表现为放电初期和后期整体收缩,中期整体膨胀。研究结果可为电池内部电-热-机耦合特性的理论分析与测试管理提供依据。     

高饱和柔性纳米晶磁芯在电动汽车无线充电中的应用

采用一种具有高饱和限值与高柔性的新型纳米晶磁芯，以解决主流Mn-Zn铁氧体磁芯在大功率应用中易磁饱和且机械性能差等问题。针对纳米晶材料电阻率小，85 kHz下涡流损耗较大，提出晶粒细化热处理工艺与交错层叠式拼接工艺来改善其涡流损耗。基于有限元仿真分析，初步验证了工艺优化的可行性，并采用4种不同磁导率的纳米晶磁芯与铁氧体磁芯对比。通过静态参数分析与7.7 kW下的效率测试与温度测试，工艺优化后的纳米晶磁芯取得显著效果。在11 kW抗饱和测试与磁泄露测试中，性能最优的DOE4纳米晶即使厚度减小到2 mm，线圈间AC-AC交流传输效率仍保持在97.408%，磁芯最高温度只有80.9 ℃，漏感完全满足ICNIRP2010限值要求。相反，铁氧体磁芯难以承受交变强磁场作用，并发生局部碎裂和过温。     

软包锂离子电池应力特性及其建模

锂离子电池是一个电-热-力耦合系统,对其充放电过程中力学特性的研究有重要意义。通过位移式应力传感器,测量并分析了软包单体锂离子电池在不同状态下的静态应力以及不同充放电电流下的动态应力特性。研究了电流、荷电状态、历史运行工况等因素对电池应力变化的影响规律,并通过拟合优度分析和相关性检验,建立了可靠的应力特性多元回归模型。研究表明,静态应力与电池SOC有单调对应关系;动态应力产生于充放电过程,且充电电流越大,动态应力越大。所建立的电池应力模型可较好地描述电池在充电不同阶段、不同电流下的应力变化。     

基于相似理论的锂电池三维电化学跨尺度建模

从抛物线型偏微分方程基本形式出发,利用量纲为一分析法推导了抛物线型偏微分方程的相似准则,并推广得到电化学过程的相似准则,从而确定原型与模型之间的电化学过程参数相似关系.利用Comsol Multiphysics软件进行了锂离子电池单元电化学过程的有限元建模与计算,验证了所建立相似准则和相似关系的正确性.模型验证结果表明电化学有限元建模方法能实现锂离子电池三维电化学过程的一致模拟,同时,高倍率充放电工况下电池内部不均匀性加剧,导致传统的通用准二维模型预测结果具有较大误差.因此,在电池单体设计及系统集成与管理过程中,有必要对基于准二维模型的状态估计算法进行修正,以避免电池局部过充过放而导致安全隐患.     

驾驶员制动和转向避撞极限

结合驾驶员避撞行为特征和车辆动力学特性,对驾驶员的制动和转向避撞极限进行了研究,得到了制动避撞和转向避撞的临界TTC(time-to-collision)值,并对比分析了两种避撞方式的适用性以及道路摩擦系数、重叠率等因素的影响.结果表明,转向避撞在高相对速度、低附着系数、低重叠率等工况下相比于制动避撞更有优势.     

基于次级通路离线重构的车内道路噪声主动控制

针对车内道路噪声主动控制(RNC)系统收敛速度慢、降噪量小的问题,在考虑噪声计权特性的基础上提出基于次级通路离线重构的归一化参考信号计权滤波最小均方误差(NFWXLMS)车内道路噪声主动控制算法。在不增加控制系统计算复杂度的前提下,可以有效提升车内道路噪声主动控制系统的收敛速度和降噪量。基于Simulink离线仿真,进行了NFWXLMS算法和归一化参考信号滤波最小均方误差(NFXLMS)算法的收敛性和降噪量对比,结果表明新算法可以有效改善道路噪声主动控制系统收敛性、提升系统降噪量。最后,开展基于2种算法的道路噪声主动控制实车道路试验,测试结果表明系统的降噪量得到明显提升。     

紧急变道工况鲁棒性车辆轨迹跟踪策略

提出一种基于凸多面体方法的鲁棒性静态反馈紧急工况轨迹跟踪策略.使用侧向位移误差和车辆横摆角误差建立车辆轨迹跟踪模型.针对车辆紧急避让中车辆动态特性高度非线性的问题,使用凸多面体方法建立车辆轨迹跟踪的鲁棒性控制策略.通过Matlab和Carsim软件的联合仿真表明,本文的车辆轨迹跟踪策略具有较为良好的性能和鲁棒性.     

考虑线控转向非线性和不确定性的转向角控制

研究了线控转向系统的转向轮转角跟踪控制.控制算法的设计建立在对轮胎回正力矩的非线性特性以及系统参数不确定性进行分析的基础上,并考虑了执行器力矩受限的情况.基于一种条件积分方法,设计前馈加抗积分饱和的状态反馈控制算法来获得期望的转向轮转角.根据非线性控制理论,通过建立李雅普诺夫函数,证明线控转向控制系统的渐进稳定.最后,通过实车试验证明控制算法能够有效实现转向轮转角的精确跟踪控制.     

基于线控制动系统的车辆横摆稳定性优化控制

对带有线控制动系统(brake by wire,BBW)的车辆进行研究,提出了一种横摆稳定性优化控制策略.以二自由度单轨车辆模型为参考模型,利用比例-积分(proportionalintegral,PI)控制算法求出附加横摆力矩.由所计算出的车辆附加横摆力矩、方向盘转角来识别驾驶员转向意图和车辆实际行驶特性,通过广义逆法和数学归划法相结合的方法将附加横摆力矩分配到作用车轮上,由线控制动系统采用主缸定频调压法对各轮缸的目标液压力进行跟踪控制.硬件在环试验结果表明,该控制策略能够有效地保证车辆在高附和低附路面工况下的横摆稳定性.     

分布式驱动纯电动SUV车辆控制策略研究

文章分析了分布式驱动车辆控制系统框架,将控制系统分为整车控制层和执行器控制层;基于有限状态机(finite state machine,FSM)设计了整车控制策略,划分了车辆工作模式,设计了各个工作模式之间的切换路径与切换逻辑;基于转矩矢量控制(torque vectoring control, TVC)设计了包含横摆角速度跟踪控制和纵向力分配的车辆动力学控制算法。实车实验结果表明,各个工作模式能够按照期望路径切换,动力学控制算法能够准确响应上层行车需求。