【《电动汽车再生制动控制技术概述》5200字】

电动汽车再生制动控制技术概述1.1电动汽车再生制动控制系统概述电动汽车回生制动的基本原理是通过具有可逆作用的电动机发电机来实现电动汽车的动能和电能的转化。自働车减速或刹车的时候，此次电机发电机的形式工作，自働车行驶能源发电机働力自働车运动的能源电力能源转换、能源储存容器(蓄电池或スーパーキャパシタ)保存。在汽车启动和加速时，反向电动机以电动机的形式工作，将能量积蓄器中积蓄的电能转换成机械能供给汽车。这对于提高汽车的能源利用效率，延长电动汽车的行驶距离非常重要。海外的研究中，刹车和起揽活经常举行的城市行驶条件中，制动能量回收效率，电气自动働车能源消费量的约减少了15%，行驶距离为10~30%可以被延长。因此，回收电动汽车制动能量的意义如下。目前的电动汽车的蓄电池能源储存技术重大的底部没有条件下,电动汽车的制动能量回收是电动汽车的能源利用率,提高电动汽车的行驶距离可以增加；机械摩擦制动器和电制动器的组合，可以减少机械摩擦制动器的磨损，延长其寿命，节约生产成本。分担部分传统刹车的刹车的强度,减少了汽车繁重(例如,下面的话长坡制动连续长时间高强度的制动)的热量条件时,刹车,刹车的温度,降低了制动系统提高抗热衰退的能力,提高了汽车的安全性和可靠性。自働车的电力储存能量回馈制动自动働车能源的综合利用率，提高自动働车的尾气排放，减少自働车减少使用成本的有效方法，特别是纯电动自働车和组合更有优势。为了充分回收利用制动能量，必须将制动能量的回收和利用结合起来考虑。合理配置能量转换装置、能量存储技术和控制多策略，在保证车辆安全性能的条件下实现再生制动功能和效率的优化。随着电力技术、储能技术、控制技术的发展，再生制动技术已成为现代汽车的普遍配置。通过回收再生制动的能量，可以提高电动汽车的能源利用率。制动能量再生系统是将汽车制动时的动能，通过驱动列车和电动机转换成蓄电池的电能，用于牵引传动的系统。同时产生电动机的制动力矩，通过驱动系统使驱动轮制动，避免了能量转变为摩擦热能，提高了电动汽车的能源效率。通过控制电动汽车的电动机和电池等动力单元，回收制动时产生的机械性能量，是电动汽车的基本功能和关键技术。在再生制动期间，电动机以发电机模式运作，产生制动力矩，将机械能转换为电能，储存在动力电池中，驱动电动机。再生制动系统根据电动力的作用位置分为前轴式、后轴式、2轴式。根据机械制动力是否可调整，再生制动系统又可分为并联式和连结式，并联再生制动系统的机械制动力不可调整，串联再生制动系统的机械制动力可调整。根据蓄电元件的不同，再生制动系统可分为飞轮式、油压式、电化学式。电动汽车的制动过程是普通制动和机械制动电机同时作用的复合制动过程，即对电机再生制动系统的控制刹车力矩和机器的刹车力矩大小的分配的控制，最大限度地回收制动能量再生制动控制的目标是，能源回收更多的条件和控制参数的影响，制定战略的过程中，有必要考虑这些限制条件。电动汽车的制动系统分为油压制动系统和电动机制动系统两种。在前轮驱动的电动汽车中，前轮制动由油压制动和电动机再生制动两部分组成，后轮仅由油压制动系统制动。电自働车刹车时,整个车的运动能量从车轮马达，旋转，其电动机工作在发电状态下，条件充电装置(蓄电池、スーパーキャパシタ),制动能源电力能源转换条件装置条件，实现能源的再生利用。同时，电动机产生的阻力力矩作用于车轮，产生制动力矩，起到减速制动的作用。REF_Ref12824\r\h[18]

图6-1制动控制系统结构图电动汽车的再生制动系统主要由能量储存装置、可逆电机、供电电路(电机控制装置)构成。为了通过给予前轮追加的刹车扭矩来确保车辆整体的安全，在开始能量回收之前有必要判断车辆整体的状态。这时需要综合考虑整个车的abs(防抱死制动系统)的工作状态、电动机的转速、高压蓄电池的状态、驱动电动机的状态、故障状态等。在各个状态满足要求的情况下，开始向再生制动功能状态的转移。在对新能源汽车进行制动的时候，根据制动踏板的冲程计算出马达的制动扭矩。首先，制动能量回收系统根据制动踏板的下行幅度、速度、加速度来判断驾驶者的制动意图。然后根据速度、路面状态以及刹车力的需要，决定前轮和后轮的刹车力的比例。最后，根据电动机的扭矩特性决定再生制动力的范围，决定再生制动力和摩擦制动力的比例和大小。在满足驾驶员的制动需求且车轮不死机的情况下，如图6-2所示，将电动机的再生制动力尽可能增大到驱动轮。当地面同步附着系数和前后轮的制动力分配系数决定的话，只有在当地面附着系数等于那个同步附着系数的情况下，前后轮同时抱死打滑。此时，前后轮的制动力沿着β同步上升(图6-3)。当地面附着系数以下同步附着系数的时，前后轮制引擎β射线沿着上升，首先抵达β线的交点a和f，在那之前已经死拖滑的状态,从abs动作，f线沿着上升的是,尽可能使后轮的制动力增加较少的前轮制动力，k点前抵达后轮同时滑拖死。当前轮的制动力达到a点的横坐标时，前轮处于自由转动状态，此时，为了防止前轮死打滑，通过图6-3所示的接地附着系数能够回收的制动能量为图6-3的斜线区域。

图6-2制动控制系统流程图

图6-3制动控制系统区域图1.2电动汽车再生制动系统的结构1.2.1再生制动系统建模在matab/simlink环境中建立再生制动模型时制定再生制动策略，然后进行推测：（1）忽略电机和制动系统的滞回性和执行误差，电机系统的响应速度足够快，能够实时响铃;（2）在制动过程中，车轮纯粹滚动，不会发生滑动状况。再生制动再生的能量越多越好，但是再生制动的扭矩大小有很多制约。因此，为了确保可靠的制动性能，电动汽车必须维持原有的摩擦制动系统，并构成再生制动和混合制动结构。该混合制动系统根据两种制动系统的工作方式可以分为串联和并联两种。1.2.2车辆动力学模型模型车辆动力学模型依据汽车行驶方程式建立，模型的功能是根据驱动力(或制动力)与行驶阻力的平衡关系求解车速，规定电机力矩为正值时表示驱动力矩，为负值时表示制动力矩。汽车的行驶阻力包括滚动阻力、空气阻力、坡度阻力和加速阻力。（1）滚动阻力Ff（6-1）式中G是汽车总重量(N);；f是滚动阻力系数；

a是道路坡度值。滚动阻力系数与路面的种类、行驶车速以及轮胎的构造、材料和气压等有关，一般通过实验拟合得到，行驶车速对滚动阻力系数有很大影响，在良好路面上行驶的汽车的滚动阻力系数可用下式估算。

（6-2）式中，va是汽车行驶车速(m/s)；

fo、f1和f2是常数，通过实验拟合得到。（2）空气阻力Fw（6-3）式中，CD是空气阻力系数;；ρ是空气密度(kg/m3)；A是迎风面积(m2)；v是相对速度(m/s)，在无风时即为汽车的行驶速度。坡度阻力Fi

（6-4）

（4）加速阻力Fj（6-5）式中，m是汽车总质量(kg)；

δ是汽车旋转质量换算系数，且δ>1，将旋转质量的惯性力偶转化为平移质量的惯性力;；M是汽车等效总质量(kg)。由以上分析，电动汽车行驶方程式为（6-6）

式中，F为正值时表示驱动力，为负值时表示制动力;

F，

是机械制动力(N

.

m)。将式(6-1)、

式(6-2)、式(6-3)、式(6-4)和式(6-5)

代人式(6-6)，并假设汽车行驶在水平路面且无风的工况下，可得到

（6-7）

F(μ)用二次多项式近似，式（6-7）可写为（6-8）1.3电动汽车再生制动控制技术结构与工作原理1.3.1电动汽车再生制动控制技术结构电动汽车的制动动力加工系统主要由两个组成部分(再生制动部分和传统液压摩擦部分)，因此制动系统可以被看作是一个综合的电动制动系统。虽然再生制动可以回收制动能量并提供部分系统，但它不能完全停止车轮，因为它受到不同条件的限制，如电动机、电池和速度，它不能满足自己的要求在紧急和高强度刹车。为了确保汽车的制动系统的可靠性，使用电动再生刹车时，必须使用传统的液压制动制动制动器作为辅助工具，以实现保证汽车制动安全的目标和大量能源加工。电动发动机和控制系统是电动汽车的中心，也是内燃机之间最大的区别。动力驱动和控制系统是由控制电动机、能量和电动机的速度调节器等设备组成的。在电动汽车中，再生制动是通过发电机可逆原理实现的。如果电动汽车必须减速或转向，驱动电动机的电动电路可以用来执行电动发动机的工作，在减速过程中将能量转化为电流来给电池充电。由于摩擦制动系统通常以液压的形式存在，它也可以被称为再生混合制动系统。在确保刹车安全和提高能源使用方面，再生混合刹车系统是最适合电动汽车的。在制动过程中，制动控制器根据制动踏板的角度(实际上是对主汽缸的压力)来评估制动机制的强度，并确定相关摩擦制动和再生制动的分配比例。后轴前摩擦制动比是根据液压系统和前轮之间的分布而实现的；制动控制器可以导出制动力矩，并根据制动机制的强度和电池值，然后通过电动机控制器进行再生制动。在整个制动过程中，必须提供制动稳定、电动汽车稳定性和尽可能多的制动能量来延长汽车的里程。电动汽车能量回收系统的结构原理在图6-4中表示。电动汽车的制动过程以协调刹车刹车的液压摩擦力和发动机刹车的再生完成。再生制动系统主要由基本部件组成，如烧杯发电机、电动控制器、逆变器、制动控制器和动力电池。当汽车刹车时，制动控制器根据不同的制动模式发送不同的指令，并通过机轮控制器通过再生制动。REF_Ref13791\r\h[19]图6-4SRM双向控制系统1.3.2电动汽车再生制动控制的工作原理电动汽车的再生制动力是在最初的制动系统的基础上添加的，通过两个系统的重组实现了制动功能。在制动电动汽车时，需要解决两个主要问题:如何在再生刹车和机械摩擦(液压)刹车之间分配所需的动能；第二，如何将所有动力分配到前轮和后轮，以达到稳定的刹车效果。通常再生刹车只在发动机轴上工作。为了恢复尽可能多的能量，拖拉机发动机必须被控制才能产生一定的功率，同时它必须控制执行飞行员命令的机械制动系统。目前有三种不同的制动能源再生控制策略:理想的能源分配策略；最佳制动能源管理策略这是一种平行的能源管理策略。（1）能源分配的理想策略理想能源分配的战略原则在图6-5中表示。根据制动踏板的位置或对制动回路的压力，当刹车速度低于0.15g，功率完全由前轮再生维持，而前轮在后轮不使用。当刹车速度下降到0.15g以上时，前轮和后轮的功率将按照预期的能量分配曲线分布，如图6-5中所示。其中一个由两个部分组成:再生力和机械摩擦力。虽然前轮的功率低于电动机所能产生的最大功率，但前轮的功率完全由再生能源提供；;目前需要的功率比产生最大制动力矩的电动机所能产生的功率要大，而剩余动力将被机械制动系统所抵消。REF_Ref13899\r\h[20]

图6-5理想制动力分配控制策略理想控制策略的制动力分配优势,充分利用地面的附着力，缩短制动距离，管理层的稳定，保持车辆在制动和更大的制动能量可以收回；缺点是需要精确地检测前轴和后轴上的正常载荷，以及作为更智能控制器的控制系统的复杂性。目前，即使是最先进的传统车辆也无法按照曲线I严格分配前轮和后轮的制动力，更不用说额外的电力，这使得协调控制更加困难。ABS检测技术和检测技术的不断发展，应能使该策略在未来得到实际应用。（2）最佳制动能量回收控制策略控制能量回收的最佳策略是最大限度地回收制动能量。前轮和后轮制动力分配方法如图6-6所示。他的控制思想是:当车辆的制动阻力小于道路的附着系数时，前轮和后轮的制动力可在规定的范围内发生变化，但须符合欧洲共同体的制动规定，且车轮不锁紧;在这种情况下，前轮的制动力应尽可能使用。假设路面抓地力为0,8，车辆的制动力z为0,6，则图10-25中的黑色连线AB表示前后车轮制动力的可变区域。如果价值,制动力引擎可以提供位于AB区间,前车轮的制动力完全是由部队提供再生制动发动机,后轮的制动力机械摩擦起可计算线段AB的值。如果制动力的脱硫技术发动机,武力值小于相应的前轮制动了,前轮和后轮制动力分布的值落在A点，发动机提供最大制动力，缺陷由前轮液压制动力补偿。如果制动力明显小于道路附着系数，且再生制动力提供了车辆制动所需的全部制动力，则机械制动系统不工作。当z=0时，前后车轮制动力分布点落在曲线上；当抓地力高时，再生制动力达到峰值，其余部分由机械制动系统提供。在粘附系数f较低的情况下，制动只能在再生制动力下进行。能量回收功能最优控制最大化制动能量回收，理论上可以，但必须同时制动和机械制动武力部队一个复杂的控制系统的精确控制并实现其订单高智力制动稳定性差，技术难度大，制造成本，这项战略，没有实际意义，只存在理论价值。REF_Ref13974\r\h[21]REF_Ref13977\r\h[22]图6-6理想制动能量回收控制策略（3）并联再生制动控制策略平行还包括发动机制动系统的制动系统和传统汽车的机械摩擦制动系统一样——机械制动功率的比例和武力摩擦制动，同时对驱动轮制动,当z<0.1，制动强度完全由制动力产生的制动力提供资金