第1章 绪论

1.1 课题研究背景与意义

进入21世纪后，大气污染问题日益突出，石油消耗不断增长，世界主要国家对改善环境质量和减少石油消耗高度重视[1]。在全球范围内，道路运输温室气体排放量约占总温室气体排放量的1/4，仅次于发电和供热产生的温室气体排放量[2]。为了应对气候变化，世界主要国家在纽约签署了《巴黎协定》[3]，该协定鼓励国际社会通过发展可持续的电动化交通实现低碳经济；更为重要的是，向低碳经济转型已经纳入联合国可持续发展目标，为人类和地球共存提出了美好的蓝图[4]。据统计，汽车行业消耗了石油年产量的50%以上，对环境造成了极大的影响，汽车保有量呈逐渐上升的趋势，加剧了交通运输业对环境的影响，也增加了石油消耗。因此，交通能源转型势在必行[5]。

当前，世界各大车企都在大力发展节能与新能源汽车，一般来讲，可将其分为纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池电动汽车等。混合动力汽车对传统汽车改动较小，是较易实现的一种形式，但它只是新能源汽车发展的过渡产品。燃料电池电动汽车是理想的汽车形式，但它具有较高的应用成本，也没有完善的配套基础设施，实际发展存在诸多困难[6]。纯电动汽车则是较为理想的汽车类型，而我国也已经自主掌握发展纯电动汽车的“三电”技术，结合我国的能源结构和完善的电网系统，发展此类型的汽车具有先天优势。

近年来，我国已成为世界第一大汽车消费国。以2020年为例，我国汽车销量达2531.1万辆，新能源汽车销量达136.7万辆，同比增长10.9%，累计产销量超过500万辆。国家“十二五”规划把节能减排作为重要目标，在“十二五”时期，国家和地方相继出台了补贴措施支持纯电动汽车发展。国家“十三五”规划提出实施“纯电驱动”技术转型战略，坚定了我国新能源汽车的发展方向。在这种背景下，开展纯电动汽车关键技术研究，对实现能源转型、发展自主品牌汽车具有重要意义。

纯电动汽车关键技术主要包括车辆动力系统参数优化技术、高效电驱动技术、整车集成控制技术和再生制动能量回收技术等[7，8]。其中，车辆动力系统参数优化技术是其余关键技术的基础，车辆动力系统参数是否合理直接影响了车辆的能量利用效率。再生制动能量回收技术将电机作为能量转换装置，把车辆制动时的动能转换为电能对电池充电，最后转换为化学能储存于电池中。续驶里程不足是纯电动汽车发展的主要障碍，该技术能够延长纯电动汽车的续驶里程，这对当前的纯电动汽车推广应用具有重要推动作用[9，10]。此外，采用再生制动能量回收技术还能减少机械制动器的磨损，延长制动器的使用寿命，提高车辆的安全性。相关研究表明，在城市工况下，超过50%的能量因被机械制动器转换为热能而造成浪费[11]。因此，研究再生制动能量回收技术具有重大的节能潜力。

纯电动汽车动力系统参数优化对车辆的控制至关重要，当前对动力系统参数的优化均是在车辆整备质量已知的情况下进行的。而一款纯电动汽车在设计初期的车辆整备质量是未知的，仅有设计指标可以参考，当前的动力系统参数优化方法会因车辆整备质量选取不合理而使车辆性能不佳。因此，在研究车辆整备质量未知的情况下，动力系统参数优化方法具有重要意义。

纯电动汽车在进行常规制动时，常采用基于规则的控制策略，如多阶段制动力分配策略等[12，13]。这限制了车辆能量回收效率的提高，而基于优化的控制策略能够进一步提升车辆的能量利用效率。因此，研究基于优化的再生制动控制策略是实现节能减排的重要手段。

在车辆制动过程中，车身的垂向运动会发生变化，导致车辆的乘坐舒适性变差，在以往的研究中，很少有相关报道。因此，研究用于抑制由车辆的制动所引起的车身垂向运动的策略对提高车辆的乘坐舒适性至关重要。在车辆制动过程中，能量回收效率和车辆的乘坐舒适性均是车辆的重要性能指标。因此，研究二者协同控制对提高车辆的能量回收效率和乘坐舒适性也是十分必要的。