电动汽车制动能量回馈技术研究

制动能量回馈可实现能源再利用,有效提升电动汽车续驶里程。所以,制动能量回馈技术是电动汽车研发的关键技术之一。能量回馈效率最大化是制动能量回馈技术研究的重点,而制动能量回馈系统结构设计及控制策略是影响能量回馈效率的重要因素。基于此,首先给出了蓄电池、飞轮、超导、超级电容器和混合储能等电动汽车制动能量回馈系统常用储能技术的优缺点及其最新应用。而且,分析了几种典型的制动能量回馈系统及控制方法。其次,重点分析了几种常见的制动能量回馈控制策略。最后,提出了一种新型的电动汽车制动能量回馈系统,并分析了该系统的结构组成及其控制方法。     

电动汽车制动能量回馈技术

制动能量回馈可实现能源再利用,有效提升电动汽车续驶里程。所以,制动能量回馈技术是电动汽车研发的关键技术之一。能量回馈效率最大化是制动能量回馈技术研究的重点,而制动能量回馈系统结构设计及控制策略是影响能量回馈效率的重要因素。基于此,首先给出了蓄电池、飞轮、超导、超级电容器和混合储能等电动汽车制动能量回馈系统常用储能技术的优缺点及其最新应用。而且,分析了几种典型的制动能量回馈系统及控制方法。其次,重点分析了几种常见的制动能量回馈控制策略。最后,提出了一种新型的电动汽车制动能量回馈系统,并分析了该系统的结构组成及其控制方法。     

电动汽车制动控制策略的研究

如何充分提高电动汽车行驶能效,延长车辆续航里程,是电动汽车技术需要解决的一个关键问题。能量回馈是解决该问题的主要措施。在回馈状态时,驱动电机按发电机运行,将车辆行驶动能转化为电能。能量回馈制动与其它电气制动方式比较,无须改变系统硬件结构,回馈电流可柔性控制,可使制动效果与能量回收效果综合最佳。     

基于滑移率试探的电动车辆制动控制策略

分析了电驱动车辆制动控制中能量回馈与制动稳定性之间的矛盾,提出了一种兼顾制动回馈控制及车轮防抱死控制的基于滑移率试探的电动汽车制动控制策略.在制动过程中根据滑移率是否在稳定区域,实时控制电机制动力与液压制动力,在保证制动稳定性的同时提高制动能量回收能力.该控制策略不依赖于路面辨识、制动力估计等复杂算法.在不同制动工况下的仿真结果表明: 采用该策略能获得接近最优的制动回馈效率,并在大制动力工况中实现了车轮的防抱死控制.     

电动汽车回馈制动与防抱死制动集成控制

为提高电动汽车制动能量回馈效率,同时保证车辆的制动稳定性,提出了集成能量回馈优化与防抱死控制的分层控制方法。控制系统首先根据驾驶员的制动操作意图以及实时识别的路面状况,依据理想制动力分配曲线在前后轮间进行滑移率分配,然后用滑动变结构控制对前后轮滑移率进行控制,并使用模糊调节器动态调节控制参数以减少滑模控制产生的抖振。仿真结果表明,在新欧洲驾驶循环工况下所提控制策略较并联制动控制多回馈约80%的能量,并可利用电机的快速响应特性对车轮进行精确的防抱死控制,在确保制动性能的同时兼顾回收能量和减少制动片磨损。     

电动汽车回馈制动与防抱死制动集成控制

为提高电动汽车制动能量回馈效率,同时保证车辆的制动稳定性,提出了集成能量回馈优化与防抱死控制的分层控制方法。控制系统首先根据驾驶员的制动操作意图以及实时识别的路面状况,依据理想制动力分配曲线在前后轮间进行滑移率分配,然后用滑动变结构控制对前后轮滑移率进行控制,并使用模糊调节器动态调节控制参数以减少滑模控制产生的抖振。仿真结果表明,在NEDC工况下所提控制策略较并联制动控制多回馈约80%的能量,并可利用电机的快速响应特性对车轮进行精确的防抱死控制,在确保制动性能的同时兼顾了回收能量和减少了制动片的磨损。     

基于模糊控制的纯电动汽车再生制动策略仿真

为了使纯电动汽车在制动时既能保证安全性,又能获取最大的制动能量回馈效率,综合考虑了ECE法规线、I曲线、f线以及M线对制动力分配的规范作用,结合模糊控制算法,提出了一种以车速v、制动强度z以及蓄电池SOC三者为输入、制动能量回馈比例Kr为输出的模糊控制系统。在此基础上建立了再生制动模型,将其嵌入到ADVISOR 2002中,并在CYC_UDDS工况下进行仿真。研究结果表明,新的再生制动策略比ADVISOR 2002原有的控制方案回收率提高了6.36%,显著提高了电动汽车的实际续航里程。     

考虑参数灵敏度的电动汽车回馈制动模糊控制

分析影响电动汽车制动能量回馈的主要因素;以制动能量最大化为目标,建立电液复合制动力分配模型,设计以电液复合制动特性参数蓄电池荷电状态(SOC)、制动强度、车速为输入,回馈制动比例为输出的制动力模糊分配规则。同时,以能量回收率为评价指标对SOC、制动强度及车速进行灵敏度分析。研究结果明:SOC对能量回收率的影响最大,制动强度对能量回收率的影响次之;根据各特性参数对评价指标的影响权重,可改进电液复合制动力分配模糊规则;在相同制动工况下,考虑参数灵敏度的电动汽车电液复合回馈制动模糊控制方法可有效提高制动能量回收率。     

电动汽车制动能量回收系统设计

针对采用增加蓄电池容量解决电动汽车续驶距离短困难的现状,提出采用再生制动的方法实现机械能向电能的高效转化.建立了制动系统的数学模型,阐述了再生制动能量回收系统的控制策略,设计了制动能量回收控制器,并利用Proteus软件进行了仿真.仿真结果表明该模型可以简便、有效地实现电动汽车的电气回馈制动,提高电动汽车的能量利用率.     

一种城市电动公交客车制动能量回馈方法

为提高汽车能源利用率,提出一种电回馈制动与机械摩擦制动相结合的城市电动公交客车制动能量回馈方法.采用可控制实现串并联实时切换的超级电容器模块作为电源,当电动公交客车驱动运行时,控制超级电容器模块串联放电提供能量;而当电动公交客车制动运行时,控制超级电容器模块并联充电回馈能量.在制动初始阶段,采用电回馈制动,电动机发电运行并提供恒制动扭矩,当电动机转速减至不能提供恒制动扭矩时,由机械制动提供制动力直至制动过程结束.仿真和试验结果证明:提出的制动能量回馈方法可实现低速制动能量回馈,具有较高的制动能量回馈效率.     

基于制动强度判别的再生制动力分配策略研究

电动汽车再生制动能量回收系统可以提高其续航里程。本文以某前驱型电动汽车为研究对象,分析了其在行驶过程及制动过程中制动力分配情况,综合考虑ECE制动法规、电机峰值转矩及电池充电性能等主要限制性条件,融合驾驶员制动强度判别特性,提出了一种适合本文电动汽车的再生制动力分配控制策略;基于MATLAB/Simulink软件平台进行了建模仿真,并将仿真结果与理想制动力分配策略进行对比。结果表明,该控制策略能够在保证制动效能的同时实现能量回收,能量回收效率达到34.179%,高于理想制动力分配策略。     

纯电动汽车回馈制动的模糊算法

为改善电动汽车的再生制动能量回收率,设计了一种以驾驶员制动、车速、电池荷电状态(SOC)和电池组温度为输入参数,以再生制动力为输出的Sugeno型模糊算法控制器。通过改进ADVISOR中VEH_SMCAR车模型的原有制动力分配规则,电池SOC、电池电流和电机转矩得到提高。仿真结果表明:改进的模糊控制算法和制动力分配规则合理可行,在保证车辆良好制动性能的前提下,可以降低电池在一个CYC_UDDS循环工况下的耗电量,提高能量利用率,有效延长电动汽车一次充电续驶里程。该研究为纯电动汽车再生制动控制策略的制定提供了参考。     

全轮驱动混合动力汽车再生制动系统控制策略

在传统汽车制动理论的基础上,基于最大回收制动能量和制动的安全性,提出了一种全轮驱动混合动力汽车制动能量分配与再生制动控制策略.综合考虑电机电池效率等限制因素后,进行整车再生制动系统建模和典型制动工况下的仿真.结果表明,在制动车速为30 km/h,制动强度Z分别为0.1、0.3、0.5下最大能量回收率分别可达87.5%、47.8%、28.6%,采用提出的制动能量分配与再生制动控制策略能满足整车制动力分配的要求,并实现高效的制动能量回收.     

单轴并联混合动力客车再生制动策略解析

以某先进的单轴并联混合动力系统为研究对象,提出一种再生制动策略逆向解析的方法.根据摸底试验分析和再生制动参数预设设计试验解析流程,进行实车试验,分析了各参数对再生制动的影响.分析表明车速决定制动过程中是否存在再生制动,电机转速、挡位决定再生制动的过程,电池温度和挡位决定再生制动过程中电机转矩和功率的大小.通过不同手柄模式、不同制动强度及不同路况下的再生制动测试,解析出了各手柄模式的再生制动策略.最后通过仿真分析验证解析策略的正确性.      

四轮轮毂电动汽车的紧急制动能效性转矩优化

提出了一种新的基于预测控制的转矩优化控制方法,以协调控制紧急制动工况下的四轮轮毂电动汽车复合制动(液压制动和再生制动)系统.其转矩优化控制器可快速地跟踪车辆在不同路面附着条件下的最佳滑移率稳定区域;同时,在控制目标函数中加入能量回收趋势优化项,用于能量回收目标的快速动态调整,通过调节优化目标函数权值的大小,实现制动安全的同时提高车辆的能量回收能力.在Carsim中建立了车辆模型并和Simulink运行环境进行了联合仿真,验证了提出的转矩优化方法的有效性.     

微型电动轿车制动能量回收及控制策略的研究

分析了电动汽车制动能量转换和回收的制约因素,以某前驱动微型电动轿车为研究对象,在传统汽车制动理论的基础上,提出了电机再生制动力和摩擦制动力以及整车前、后轮制动力的联合控制策略;基于Matlab/Simulink和Advisor软件平台进行了系统建模和典型循环工况下的仿真,结果表明,该联合控制策略能够实现安全制动条件下的制动能量回收,且能量回收率达14.13%。     

电动汽车再生制动控制策略研究

制定合理的再生制动控制策略,使其在保证制动稳定性的基础上,最大限度回收制动能量. 通过对汽车制动动力学和相关法规的分析,结合电机的输出特性,建立了电机模型,提出了一种前后轮制动力分配的控制策略,并在Advisor软件上进行了仿真分析. 与常用的比例制动控制策略相比,该控制策略能充分利用电机的制动转矩,大幅提高制动能量的回收;同时也很好地满足了制动稳定性要求.     

基于发动机制动的HEV再生制动控制策略

以ISG(integrate starter generator)型混合动力CVT(continuously variable transmission)轿车为研究对象,进行发动机制动性能建模与仿真计算,提出基于前轮最大可承受减速度的制动力最优分配策略.无再生制动时,根据发动机制动特性计算,通过调整CVT速比来以充分利用发动机制动;有再生制动时,优先采用电机制动,其次为发动机机制动,最后为摩擦制动.进行基于控制策略的混合动力汽车再生制动建模和典型工况下的仿真分析,仿真结果验证所提出的再生制动控制策略的正确性和可行性.     

一种改进的再生制动控制策略优化

为了充分利用混合动力汽车的再生制动能量,提高整车燃油经济性,通过分析混合动力汽车再生制动系统的工作原理,依据理想的前后轮制动力分配曲线,基于比例控制策略,提出了一种并行制动力的分配策略,以对摩擦制动力和再生制动力进行合理分配.进而以平均再生制动力为目标,选取制动控制策略控制曲线上的关键点坐标为控制变量,对并行再生制动控制策略进行了优化设计.选取Saturn SL1为研究车型,在市区15工况下进行了仿真研究.结果表明,优化后的并行控制策略既可以满足制动安全性的要求又可以回收更多的制动能量.