1、電動汽車的再生制動控制策略研究及仿真一、刖s電動汽車最重要的特點就是能夠?qū)崿F(xiàn)再牛制動，即汽車制動時，可以通過控制電動 系統(tǒng)的電機丁作為發(fā)電機模式，將汽王的動能和勢能轉(zhuǎn)換為電能儲存到儲能元件中，然 后對其進行再利用。再牛制動是一種降低電動汽車能耗、提高續(xù)駛里程的重耍技術手段。在一般情況下僅由電機為汽車提供制動力是遠遠不夠的，并且電機制動力還受電機 運行速度和電池電荷狀態(tài)等多方面因素影響，因此它還必須具有機械制動系統(tǒng)同時工 作，以滿足電動汽車的制動強度要求和制動效能的穩(wěn)定性。在設計電動汽車制動系統(tǒng)控制策略時，需要解決好的兩個問題是：怎樣在再生制動 和機械摩擦制動間分配制動力來盡可能地冋收制動能量；

2、怎樣在前、后輪上分配制動力 來使汽車冇一個好的制動穩(wěn)定性。解決好這兩個問題是設計電動汽車制動系統(tǒng)的關鍵。一、電動汽車的前后輪制動力和制動能量分配情況要設計電動汽車制動系統(tǒng)的控制策略，首先耍了解在一些典型循環(huán)工況下汽車前、 后輪上的制動力及制動能量的分配情況，然后再以此為依據(jù)，制訂合理的制動控制策略。首先假定前后輪的制動力按i曲線規(guī)律分配，忽略行緞阻力，則汽車前、后輪的制 動力分別為：其中mv汽車質(zhì)量，kgj汽車減速度，m/s2l汽車軸距，mla汽車重心到前軸的水平距離，mh汽車垂心到后軸的水平距離，mhg汽車重心高度，m圖1和圖2所示為某汽車在ftp75城市循環(huán)工況下，前、后輪上的制動力和制動

3、能量分配情況。從這些圖可以看出：（1）前驅(qū)動輪消耗了總制動能量的65%左右，因此如 果是單軸再生制動，則再生制動用于前輪較為恰當；（2）在車速小于40km/h的范圍內(nèi), 制動力基木保持恒定不變，大于40km/h則冇所下降，該特性與電動機的低速恒扭矩、 高速恒功率的特性比較吻合；（3）圖2說明了在1050km/h的車速范i韋i內(nèi)制動能量占 全過程制動能量的大部。二、電動汽車制動系統(tǒng)的控制策略根據(jù)以上對汽車在典型循壞工況下制動力和制動能量的分配分析，再結(jié)合電動汽車 制動系統(tǒng)的特性，可制訂3種基本的制動控制策略：蜃優(yōu)制動感的串行制動；最優(yōu)制動 能量冋收的串行制動；并行制動。最優(yōu)制動感的串行制動控制策

4、略的目的是使制動距離 最小，并且駕駛員能獲得最好的制動感。最優(yōu)制動能量回收的串行制動原則是，在滿足 總制動力要求下，盡可能多地回收制動能量。這兩種制動策略都是首先考慮了再生制動, 再考慮機械制動,所以都稱作串行制動。由于串行制動耍對電動系統(tǒng)和機械摩擦制動系 統(tǒng)同時控制口有較大的難度，在目前電動汽車上的應用述在進一步研究之屮。并行制動控制策略同樣具有再牛制動和機械制動，而且它們同時存在并起作用，再 生制動僅用于汽車前軸。該策略參見圖3。并行制動系統(tǒng)像傳統(tǒng)的機械制動系統(tǒng)一樣，在前后軸上的制動力是按固定比值分配 的。再牛制動為前軸提供附加的制動力來滿足總的制動力分配。前后軸上的機械制動力 都是與制動

5、系主缸壓力成正比的。電機提供的再生制動力是主缸壓力的函數(shù)，因此也就 是汽車制動減速度的函數(shù)。再生制動力也和電機轉(zhuǎn)速相關聯(lián)，而在電機低轉(zhuǎn)速時汽車的 動能幾乎不能被回收，所以為保持在高制動強度（如圖3所示的z-0. 9）下的制動平衡, 再生制動系統(tǒng)此時不提供制動力。當制動強度小于該值時，再生制動系統(tǒng)又重新工作。 制動強度若是小于某一特定值，如圖3小的0.15,則機械制動系統(tǒng)不工作，車軸上僅有 再生制動力，這類似于傳統(tǒng)ice汽車的發(fā)動機反拖制動。并行制動系統(tǒng)屮的機械制動系統(tǒng)無須業(yè)控制。通過壓力傳感器獲取主缸壓力（代 表制動強度）信息并將其整理后傳輸給電機控制器，電機控制器再控制電機產(chǎn)生適當?shù)?制動扭

6、矩供給車軸來達到再生制動的目的。與上述兩種串行制動系統(tǒng)相比，并行制動系 統(tǒng)的結(jié)構和控制都比較簡單，但相比之下制動感和制動能量的冋收也遜色一些。三、電動汽車制動系統(tǒng)仿真下面針對一混合動力汽車的例子，使用advisor軟件，并添加自己所建的控制策略, 對其進行混合動力汽生的油耗及動力學性能分析。圖4所示為本實例車預置的在不同工 況下總制動力、再生制動力及前后軸機械制動力的并行控制策略。得出的油耗結(jié)果再跟 無再生制動（制動和常規(guī)汽車一樣僅采用機械摩擦方式）混合動力汽車的仿真結(jié)果作比 較。如圖5為該實例汽車仿真計算所選用試驗循環(huán)工況，以及仿真得出的再生制動、前 輪機械制動和后輪機械制動的制動力結(jié)果比較

7、。仿其結(jié)果表明，該實例混合動力汽車采用并行制動控制策略，在典型的ftp75城市 循環(huán)工況下能維持電池荷電狀態(tài)（soc）的平衡（如圖6）,并能回收制動能量的55%左 右。采用簡單的并行制動控制策略在目前來說用在純電動汽車和混合動力汽車等電動汽 車上是比較理想的。四、結(jié)論本文介紹了電動汽車制動系統(tǒng)的3種基本控制策略，著重分析了在目前較容易實現(xiàn) 的并行制動控制策略，并對實例汽車進行了制動系統(tǒng)的仿真分析。在典型的ftp75城市 循環(huán)工況下，該制動系統(tǒng)能回收汽車的制動能量的一半以上。在設計控制策略時結(jié)合了 ftp75城市循環(huán)工況的頻繁制動和制動強度低的特點，考慮到了制動能量回收和制動穩(wěn) 定性兩方面因索，

8、制訂了如圖4所示的控制策略，通過仿真分析可知該策略能滿足制動 穩(wěn)定性的要求，并能回收制動能量，降低油耗，延長續(xù)駛卑程，采用木文所述并行制動 系統(tǒng)，可使油耗降低10%以上。參考文獻1 余志生。汽車理論m.北京：機械丁業(yè)出版社，20032 y. gao, l. chon, andm. ehsani,in vestiga tionoft heeffec tiven essofrege nera ti vebreikingforeva ndllev, societyofautomotiveengineers (sae) journal, spt466, paperno. 1999-01-2901, 1

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