汽车能量再生制动模拟试验台设计
混合动力客车再生制动}姑阢娟金台结构方案
基 于不 同 的试 验 需求 ， 要 更 换 不 同 的电 机 进行 需
试 验 ， 因此 该 电机 扩展 区 域 的安 装 底 脚 处 采 用 四 向 活 动 的平 板 支 撑 结 构 ，同 时 支 撑 脚 采 用 机 械 千 斤 顶 式 的 上 下 可 调 支 脚 ，这 样 可 以保 证 该 电机 扩 展 区 域
飞 轮组 旋转 获得 一定 的惯 量 ，而 图 ２所示 结 构 采用 直 的试 验 ； 流 电动 机快 速驱 动 飞轮 组旋 转 获得 一 定 的惯 量 ，因此 图 １的驱动 方 式与 图 ２的相 比能使 飞 轮组 更 为 平稳 地
获得 一 定 的惯 量 ， 加 了高 速旋 转 飞 轮组 的安 全 性 ； 增 同 ４ 结 论 时变 频交 流 电机 电源 的供 电方 式较直 流 电机 方便 。 无论研究传统汽车还是新能源汽车的再生制动能 ２ 由于 图 １ ） 所示 结 构采 用 多组 飞 轮 的结 构模 拟 整 量 的理 论 与 方法 ， 设 计 高效 率 、 成 本 、 着 便 捷 扩 对 低 有 车 空载 及满 载 下 的惯量 ，而 图 ２所 示 结构 使 用 单组 飞 展 性 与 多 功 能性 的再 生 制 动 模 拟 试 验 台 都 有 重 大 意 轮组 结 构模 拟惯 量模 拟 系统 ，因此 图 ２中 的飞 轮组 单 义 。 章设 计 的再 生制 动模 拟试 验 台的结 构 ， 文 为解 决 当 体 飞轮 直径 和厚 度 比图 １中 的尺 寸大 ，增 加 了飞轮 组 前 再 生 制动模 拟试 验 台存 在 的扩展 性 范 围小 或 者不 可 的振 动 噪声 及不 稳定 性 ，给再 生制 动模 拟 试 验 台增 加 扩 展 以及 功 能单 一 的尴 尬处 境 提供 了新颖 及 可 行 的设
电动汽车再生制动防抱死台架试验方法
电动汽车再生制动防抱死台架试验方法电动汽车再生制动是指在制动过程中将部分动能转化为电能储存起来，以供后续使用，以提高汽车的能源利用率。
然而，再生制动可能导致制动力的不稳定，并增加制动距离，对电动汽车的稳定性和安全性造成一定影响。
因此，需要进行再生制动防抱死台架试验来评估和改进电动汽车的再生制动性能。
台架试验是一种在实验室环境中模拟汽车行驶状态来评估和验证车辆性能的方法。
下面将介绍电动汽车再生制动防抱死台架试验的具体步骤和方法。
1.准备工作：-确定试验目标和参数：包括制动力、制动距离、制动时间等参数。
-选择合适的台架设备：需要使用具有再生制动功能的台架设备，能够模拟不同路况和制动条件。
-安装传感器和测量设备：对车辆进行传感器的安装，如测量制动力、速度、制动距离等。
-车辆准备：确保车辆状态良好，并充满电。
2.台架试验步骤：-车辆定位和校准：将车辆驶入台架，校准车辆位置和传感器位置。
-制动系统校准：校准车辆的制动系统，包括刹车盘和刹车片的磨损情况。
-刹车性能测试：测试车辆在不同速度下的制动性能，记录制动力、制动距离等数据。
-再生制动测试：模拟车辆在不同路况下的再生制动情况，记录制动力、制动距离等数据。
-数据分析：对试验数据进行分析和比较，评估再生制动性能，并提出改进方案。
3.数据分析和改进：-根据试验数据分析再生制动性能，包括制动力的稳定性、制动距离的变化等。
-与标准进行对比：将试验数据与相关标准进行对比，评估再生制动性能是否符合要求。
-提出改进方案：根据试验结果提出改进再生制动系统的建议和方案，例如调整再生制动力和制动距离的分配比例等。
-重新测试：对改进后的再生制动系统进行台架试验，验证改进结果。
台架试验是电动汽车再生制动防抱死性能评估的重要手段。
通过准确的数据采集和分析，可以评估再生制动系统的性能，并提出改进方案，以增强电动汽车的稳定性和安全性。
随着电动汽车的发展和普及，台架试验将继续发挥重要的作用，为电动汽车再生制动系统的优化和改进提供支持和指导。
车辆制动能量回收模拟试验系统设计
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ａ ｎ ｅ ｗ ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ ｒ ｅ ｃ ｏ ｖ ｅ ｒ ｙ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｅ ｘ ｐ ｅ ｉｍｅ ｒ ｎ ｔ ａ ｌ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｉ ｓ ｐ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｔ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｅ ｄ ｂ ｙ ｔ ｈ ｅ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗ ａ ｒ ｅ Ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ — ｗ ｏ ｒ ｋ ｓ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｔ ｈ ｒ ｅ ｅ — ｄ ｉ ｍｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ ｌ ａ ａ ｒ ｒ ａ ｎ ｇ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ．Ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｗｏ ｒ ｋ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｉ ｎ ｃ ｉ ｐ ｌ ｅ ａ ｒ ｅ ｄ ｅ ｓ ｃ ｉ ｒ ｂ ｅ ｄ ．Ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｉｓ ｒ ｔ ｉ ｃ ｒｅ ａ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ ．Ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ ｅ ｎ ｅ ｒ ｙ ｇ ｒ ｅ ｃ ｏ ｖ ｅ ｙ ｒ ａ ｎ ｄ ｒ ｅ ｌ ｅ ａ ｓ ｅ ，ｔ ｈ ｅ ｓ ｙ ｓ — ｔ ｅ ｎ ｒ ｃ ａ ｎ ａ ｌ ｗａ ｙ ｓ ｓ ｗｉ ｔ ｃ ｈ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ，ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｒ ｅ ａ ｌ － ｔ ｉ ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｅ ｓ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ｄ ｉ ｒ ｖ ｉ ｎ ｇ ｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ，ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｄ ｅ ａ ｇ ｏ ｏ ｄ ｈ ａ ｒ ｄ ｗ ａ ｒ ｅ ｐ ｌ ａ ｔ ｆ ｏ ｒ ｍ ｏｒ ｆ ｔ ｈ ｅ ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｏ ｆ ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ｂ ｒ ａ ｋ ｉ ｎ ｇ ｅ ｎ ｅ ｒ ｙ ｇ ｒ ｅ ｃ ｏ ｖ ｅ ｒ ｙ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ：ｅ ｎ ｅ ｒ ｙ ｇ ｒ ｅ ｃ ｏ ｖ ｅ ｙ ，ｓ ｒ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ，ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｎ ｌｙ ａ ｓ ｉ ｓ ，ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ — ｈ ｙ ｄ ｒ ａ ｕ ｌ ｉ ｃ ｐ ｒ ｏ ｐ ｏ ｒ ｔ ｉ ｏ ｎ
PHEV再生制动试验台建模与仿真
ＰＥ Ｈ Ｖ再 生制动试验 台建模 与仿真 冰
张京明 王 守军
（ 哈尔滨 工业大学 【 海 ） 威 汽车工程 学院 ， 威海 ２ ４ ０ ） ６ ２ ９ Ｔｈ ｄ ｌ ｇ ａｎ ｉ ｕａ ｉｎ ｏ ｈ ｅ ｍｏ ｅ ｉ ｄ ｓｍ ｌｔ ｆ ｅ ＰＨＥ ｒ ｇ ｎ ｒ ｔ ｅ ｂ ａ ｉｇ ｔ ｓ ｌｔ ｒ ｎ ｏ ｔ Ｖ ｅ ｅ ｅ ａ ｉ ｒ ｋｎ ｅ ｔ ａ ｆ ｍ ｖ ｐ ｏ
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机 械 设 计 与 制 造
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计算机 应用
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第４ 期 ２１ ０ ０年 ４月
文 章 编 号 ：０ １３ ９ （０ ０ ０ — ０ ８ ０ １０ — ９ ７ ２ １ ）４ ０ ５ — ３
【 摘
要】 基于并联式混合动力结构形式， 以回收整车再生制动能量为 目 应用模块化设计思想建 的，
模 ， 建了一套整车再 生制动试验平 台。 出了一种并行 制动力分配下的再生制动控 制策略 ， 搭 提 建立 了再 生
制动 系统中主要元件的数 学模 型。为 了验证再 生制动试验 台 系统 的性 能以及 工作 可靠性 ，在 ＭＡ Ｌ Ｂ ＴＡ／
关键词 ： 合动力汽车 ； 生制动 ； 混 再 试验 台
【 ｂｔ ｃ】 ａｅ ｅ ａ ｌ ｌ ｉｐ ｗ ｒｔ ｃ ｒ ｙ ， ｄｒｏ ｅｙｌ ｒ ｅｅ ｔ ｅ ｒ ｉ Ａ ｓ ａｔ Ｂ ｓｄ ｎｔ ｒ ｌ ｘ ｏ ｅ ｓ ｕｔ ａ ｓ ｌ ｉ ｏ ｅ ｔ ｒ ｃ ｇｎｒ ｉ ａ ｎ ｒ ｏ ｈ ｐ ａｅ ｍ ｒ ｕ ｌｔｅ ｎ ｒ ｃ ｅ ｅ ａｖ ｂ ｋ ｇ
电动汽车制动能量回收系统仿真及控制器设计
电动汽车制动能量回收系统仿真及控制器设计一、本文概述随着全球对可持续发展和环保问题的日益关注，电动汽车（EV）作为清洁、高效的交通方式，正逐渐取代传统的燃油汽车。
电动汽车制动能量回收系统（BRS）是电动汽车节能减排技术的重要组成部分，该系统能够通过回收制动过程中的能量，提高电动汽车的能源利用率和续航里程。
本文旨在对电动汽车制动能量回收系统进行深入仿真研究，并探讨相应的控制器设计方法，为提升电动汽车制动性能和能量管理效率提供理论支持和实践指导。
本文将首先介绍电动汽车制动能量回收系统的基本原理和关键技术，包括能量回收的基本原理、系统架构和关键组件。
接着，本文将重点讨论电动汽车制动能量回收系统的仿真建模方法，通过建立系统的数学模型和仿真平台，分析不同工况下的制动能量回收效果和系统性能。
本文还将探讨控制器设计在电动汽车制动能量回收系统中的应用，包括控制策略的选择、控制算法的设计和参数优化等方面。
通过仿真分析和实验研究，验证所设计控制器的有效性和可靠性。
本文的研究不仅有助于深入理解电动汽车制动能量回收系统的运行机制和性能特点，也为电动汽车制动系统的优化设计和能量管理策略的制定提供有益参考。
本文的研究结果对于推动电动汽车技术的持续发展，实现节能减排目标，促进绿色交通出行具有重要意义。
二、电动汽车制动能量回收系统概述随着全球对环保和能源消耗的日益关注，电动汽车（EV）作为新能源汽车的代表，正逐渐成为未来交通出行的主要选择。
电动汽车的制动能量回收系统（BRS）是其中的一项重要技术，其设计目的是在车辆制动时，将部分或全部的制动能量转化为电能并储存到电池中，从而提高能源利用效率，延长车辆续航里程。
电动汽车制动能量回收系统的工作原理主要基于电机和发电机的可逆性。
在制动过程中，电机反转成为发电机，将车辆的动能转化为电能。
这个电能随后被储存在电池中，以供车辆后续行驶使用。
通过这种方式，制动能量回收系统不仅可以提高能源利用效率，还能在一定程度上减少制动时产生的热量，提高车辆的制动性能。
直流无刷电机再生制动系统试验台的设计与验证
直流无刷电机再生制动系统试验台的设计与验证直流无刷电机再生制动系统试验台的设计与验证近年来随着环保和能源利用效率的重视，再生制动技术被广泛关注和应用，电动汽车、混合动力车和轨道交通等领域都在积极探索和开发再生制动技术。
为了支持这一技术的研究与开发，我们设计了一套直流无刷电机再生制动系统试验台，用于对再生制动系统进行性能测试和验证。
该试验台主要包括三个部分：电机驱动系统、刹车控制系统和数据采集系统。
电机驱动系统是直流无刷电机的驱动装置，由电源、控制器和直流无刷电机等组成。
电源提供必要的电能，控制器控制电机的转速和转矩，直流无刷电机则将电能转换为机械能。
刹车控制系统包括制动器和控制器，用于控制制动力和刹车时的电流、电压等参数。
数据采集系统实时采集试验台的各项数据，包括电机转速、转矩、电流、电压、温度等参数，通过计算并显示输出再生能量、制动效率等结果。
在试验中，我们先设置合适的测试条件，如驱动电机转速、转矩和供电电压等参数。
然后进行测试，当电机正常工作时，会产生电能，该电能会通过反向电流的方式被送回到电池中进行储存，从而实现再生制动。
在测试过程中，数据采集系统实时采集各项数据，通过计算和分析，得出电机的转速、转矩、电流和电压等参数，并同时计算和显示出再生能量和制动效率等结果。
最终，我们根据试验结果进行数据分析和评估，从多方面综合分析试验结果，确定试验台的性能和优缺点，为再生制动技术的研究和开发提供支持和参考。
总之，直流无刷电机再生制动系统试验台的设计与验证为再生制动技术的研究和开发提供了有力的支持和帮助。
试验台可针对不同的再生制动实验需求定制，并为实验者提供快速准确的实验数据，有利于推动再生制动技术的发展。
同时，试验台还可以根据试验结果进行优化和改进，不断提高再生制动系统的性能和效率。
在实验设计中，考虑到试验台的可靠性和稳定性等因素，我们对电机驱动系统和刹车控制系统进行了仔细的设计和优化。
为了确保电机的稳定工作，我们使用了高效率、低噪音、高可靠性的直流无刷电机，并采用先进的控制器对电机转速和转矩进行精确控制。
汽车能量再生制动模拟试验台设计
2008年4月农业机械学报第39卷第4期汽车能量再生制动模拟试验台设计3陈庆樟 何 仁 商高高 【摘要】 为研究汽车再生制动回收能量和能量利用相关理论设计了在环仿真试验台。
试验台结构采用模块化、分层控制设计方法,各级之间采用CAN 总线连接,具有较好的可控性与可扩展性,测控软件用虚拟仪器技术开发。
试验台架可实现汽车行驶工况、制动、道路阻力模拟、能量转换、能量回收储存利用等功能,可进行包括制动稳定性、能量回收利用、制动踏板平稳性控制、复合制动协调兼容等在内的再生制动理论在环仿真研究,还可以扩展成为线控制动技术试验系统。
关键词:车辆 再生制动 在环仿真 模拟试验台中图分类号:U46715+2文献标识码:ADevelopment of Simulant T est Bench of Motor V ehicles R egenerative BrakingChen Qingzhang He Ren Shang G aogao(Jiangsu U niversity )AbstractIn order to research motor vehicles regenerative braking ,a hardware 2in 2the 2loop (HIL )bench design was introduced.The modular method and hierarchical control mode have been adopted in test bench hardware structure designing ,CAN bus was used to connect each of the controllers ,and it has better controllability and expansibility.The software of test bench has been developed based on the virtual instrument technology.The test bench could perform simulating auto driving and braking conditions ,energy conversion ,energy reclaiming and reusing.The HIL research projects could be carried out on the test bench including braking stability ,energy reclaim and reuse ,controlling of braking pedal and harmony controlling in plurality braking ,also theories of brake 2by 2wire could be tested after it expanded.K ey w ords Vehicle ,Regenerative braking ,Hardware 2in 2the 2loop ,Test bench收稿日期:20072032263江苏省高校自然科学重大基础研究资助项目(项目编号:05K JA58007)陈庆樟 江苏大学江苏省汽车重点工程实验室 博士生,212013 镇江市何 仁 江苏大学江苏省汽车重点工程实验室 教授 博士生导师商高高 江苏大学江苏省汽车重点工程实验室 副教授 引言汽车制动能量是一种亟待开发的能量,通过制动能量的回收与利用可大大提高汽车能源综合利用率,同时可降低汽车废气排放。
混联式电动汽车再生制动系统试验台设计
摘要电动汽车的再生制动，就是利用电机的电气制动产生反向力矩使车辆减速或停车。
对于感应电机来说，电气制动有反接制动、直流制动和再生制动等。
其中，能实现将刹车过程中能量回收的只有再生制动，其本质是电机转子的转动频率超过电机的电源频率，电机工作于发电状态，将机械能转化为电能通过逆变器的反向续流二极管给储能装置充电。
本文简要介绍再生制动系统的种类及其发展过程，分析了国内外再生制动系统的研究动态及发展趋势，掌握其原理，设计出一台再生制动系统试验台。
试验台主要通过一个无级变速装置实现传动比的改变，配合其他装置，实现能量回收。
其中，对核心装置，使用CAD画出其原理图，并使用CATIA等三维软件进行建模。
本文最后对自己所做工作进行总结，探讨了设计方案中可能存在的问题，并对下一步的工作进行了展望。
关键词：再生制动系统、试验台、无级变速器、模型AbstractElectric vehicle regenerative braking,reverse torque developed is the use of electric braking of the motor vehicle to slow down or stop.For induction motor,the electric braking is dc braking and regenerative braking,reverse connect braking,etc.Which can achieve the braking energy recovery is only in the process of regenerative braking,its essence is the power of the motor rotor rotational frequency over the frequency,the motor working in power state,convert mechanical energy into electrical energy through the inverter the reverse of the fly-wheel diode recharge energy storage device.This paper briefly introduces the kinds of regenerative braking system and its development process,and analyzes the domestic and foreign research status and development trend of regenerative braking system,master the principle,design a regenerative braking system test bench.Test stand is mainly achieved by a stepless speed change device transmission ratio of the change,cooperate with other devices,to achieve energy recovery. Among them,the core device,use CAD draw its principle diagram,and using CATIA three-dimensional modeling software.Finally to summarize their work,this paper discusses the design scheme of the problem4,and the further work is prospected.Key words:Regenerative braking system,test bench,stepless transmission,model目录摘要 (I)ABSTRACT (II)引言..................................................................................................错误！未定义书签。
汽车能量再生制动模拟试验台设计
汽车能量再生制动模拟试验台设计
陈庆樟;何仁;商高高
【期刊名称】《农业机械学报》
【年(卷),期】2008(39)4
【摘要】为研究汽车再生制动回收能量和能量利用相关理论设计了在环仿真试验台.试验台结构采用模块化、分层控制设计方法,各级之间采用CAN总线连接,具有较好的可控性与可扩展性,测控软件用虚拟仪器技术开发.试验台架可实现汽车行驶工况、制动、道路阻力模拟、能量转换、能量回收储存利用等功能,可进行包括制动稳定性、能量回收利用、制动踏板平稳性控制、复合制动协调兼容等在内的再生制动理论在环仿真研究,还可以扩展成为线控制动技术试验系统.
【总页数】4页(P15-17,42)
【作者】陈庆樟;何仁;商高高
【作者单位】江苏大学江苏省汽车重点工程实验室,212013,镇江市;江苏大学江苏省汽车重点工程实验室,212013,镇江市;江苏大学江苏省汽车重点工程实验
室,212013,镇江市
【正文语种】中文
【中图分类】U467.5+2
【相关文献】
1.电储能式车辆再生制动模拟试验台设计方案 [J], 张翔;商高高;何仁;罗石
2.一种电动汽车轮毂电机再生制动试验台架的设计与实现 [J], 董铸荣;梁松峰;田超
贺
3.基于电惯量模拟和电能量回馈的汽车离合器试验台设计 [J], 胡宏伟;张志刚
4.混合电动汽车再生制动能量控制系统设计 [J], 姚国春;张维刚;杨卫列;朱小林
5.电储能形式车辆再生制动模拟试验台设计方案探讨 [J], 商高高;张翔;何仁;罗石因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
纯电动汽车驱动与再生制动试验台的设计
试验是解决上述问题的有效途径。目前,研究电动汽车的主要试 验方法是室外道路试验、室内台架试验和计算机仿真试验。
其中,室内台架试验因其具有不受环境因素影响、零部件布置不 受整车总体布置限制、研发周期短、成本低等优点,成为现阶段 研发电动汽车较为理想的试验方法。可见,开展电动汽车试验台 的研究,具有很高的工程应用价值。
最后,本文完成了试验台的机械结构搭建,为了验证试验台架的 功能及效果,进行了电机性能试验的台架验证,试验所得的电机 性能曲线与理论曲线基本一致;对于台架还没有完工的部分,本 文利用Matlab/Simulink软件进行了再生制动试验的仿真验证, 仿真所得的电机、电涡流测功机、磁粉离合器的输出转矩变化 规律,以及电池SOC值变化规律,与理论分析的结果完全一致。结 果表明,本文提出的试验台架的设计方案和试验方案,能够满足 电动试验台作为研究对象,开展 了相关研究。首先,基于对电动汽车关键技术的分析和试验项目 的研究,确立了试验台的各项功能及要求,并采用模块化设计思 想,台架的所有功能由电机及其控制系统模块、整车惯量模拟模 块、转速转矩测量模块、行驶阻力模拟模块、电池及其能源管 理模块、系统主控模块等六个功能模块来实现,并依此完成了试 验台的总体结构方案设计。
其次,对试验台的机械结构进行了深入的研究和设计,对部件的 关键参数进行了详细计算,完成了主要部件的选型。同时,对试 验台的控制系统进行了初步的方案设计,结合单片机技术和虚拟 仪器技术,完成对控制系统拟采用部件的选择、各主要部件功能 的定义和输入输出参数的确定。
然后,参照道路试验的国家标准,设计了试验台的试验方案。根 据试验方案,可以模拟得到台架试验所需要的道路循环工况,从 而可以在试验台上完成电机性能试验、整车动力性与经济性试 验以及再生制动试验等各项性能试验。
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2008年4月农业机械学报第39卷第4期汽车能量再生制动模拟试验台设计3陈庆樟 何 仁 商高高 【摘要】 为研究汽车再生制动回收能量和能量利用相关理论设计了在环仿真试验台。
试验台结构采用模块化、分层控制设计方法,各级之间采用CAN 总线连接,具有较好的可控性与可扩展性,测控软件用虚拟仪器技术开发。
试验台架可实现汽车行驶工况、制动、道路阻力模拟、能量转换、能量回收储存利用等功能,可进行包括制动稳定性、能量回收利用、制动踏板平稳性控制、复合制动协调兼容等在内的再生制动理论在环仿真研究,还可以扩展成为线控制动技术试验系统。
关键词:车辆 再生制动 在环仿真 模拟试验台中图分类号:U46715+2文献标识码:ADevelopment of Simulant T est Bench of Motor V ehicles R egenerative BrakingChen Qingzhang He Ren Shang G aogao(Jiangsu U niversity )AbstractIn order to research motor vehicles regenerative braking ,a hardware 2in 2the 2loop (HIL )bench design was introduced.The modular method and hierarchical control mode have been adopted in test bench hardware structure designing ,CAN bus was used to connect each of the controllers ,and it has better controllability and expansibility.The software of test bench has been developed based on the virtual instrument technology.The test bench could perform simulating auto driving and braking conditions ,energy conversion ,energy reclaiming and reusing.The HIL research projects could be carried out on the test bench including braking stability ,energy reclaim and reuse ,controlling of braking pedal and harmony controlling in plurality braking ,also theories of brake 2by 2wire could be tested after it expanded.K ey w ords Vehicle ,Regenerative braking ,Hardware 2in 2the 2loop ,Test bench收稿日期:20072032263江苏省高校自然科学重大基础研究资助项目(项目编号:05K JA58007)陈庆樟 江苏大学江苏省汽车重点工程实验室 博士生,212013 镇江市何 仁 江苏大学江苏省汽车重点工程实验室 教授 博士生导师商高高 江苏大学江苏省汽车重点工程实验室 副教授 引言汽车制动能量是一种亟待开发的能量,通过制动能量的回收与利用可大大提高汽车能源综合利用率,同时可降低汽车废气排放。
随着混合动力汽车和电动汽车的发展,再生制动系统己成为这类汽车的一种常规配置,在普通的内燃机车上使用再生制动也越来越多。
但是,再生制动能量回收与利用理论还很不完善,特别是在国内还处于起步阶段[1]。
通过模拟试验台对汽车再生制动理论进行验证与改进,可缩短系统开发研究的时间,降低开发成本。
本文介绍了为研究再生制动回收能量最大化和能量利用最优相关理论而设计的模拟试验台。
1 再生制动工作机理分析汽车制动能量再生系统将制动前的动能转化成电能存储在储能器中,并在需要时把回收的能量转换为汽车所需的动能[2]。
图1所示是汽车制动能量再生系统组成示意图。
由图可知,再生制动系统由常规制动系统、动力传动系统、电动机及其控制器系统和储能器及能量管理系统组成[3]。
图1 汽车制动能量再生系统示意图Fig.1 Sketch of regenerative braking system当驾驶员踩下制动踏板时,制动控制器根据整车电动机工作情况、电池的SOC (荷电状态)、车轮滑移率等参数来综合判断制动策略,由常规制动系统和电动机及其控制系统来执行整车制动过程[4]。
当制动系统工作在电动机再生制动模式或复合制动模式时,电动机发电,系统回收制动能量储存在储能器中;当汽车需要行驶动能时,储能器释放电能,实现制动能量再利用。
2 试验台系统方案再生制动理论主要是研究回收制动能量方法、回收制动能量的效率、驱动电动机与功率转换器的控制技术、再生制动控制策略、机电复合制动的协调等[5]。
为了研究探索相关理论与方法,再生制动试 验台需具有良好的可控性与可扩展性。
模拟试验台采用模块化设计方法,如图2所示,包括制动踏板输入模块、制动能量转换模块、惯性模块、道路阻力模拟模块(负载电动机)、常规制动模块、能量储存管理模块、测控系统模块等。
各功能模块可以根据研究需要进行改进。
模拟试验应能实现模拟汽车各行驶工况及制动过程,对所提出的再生制动方法及控制策略进行硬件在环仿真,以便改进再生制动方法和策略,达到再生制动系统的优化。
因此试验台架要具有汽车行驶工况、制动过程及道路阻力模拟功能,能量转换功能和能量储存功能。
还需要测控系统对这些功能模块进行监测及控制。
图2 试验台系统方案示意图Fig.2 Sketch of scheme of the test bench system211 硬件方案针对最大化回收能量及制动稳定、制动协调控制策略等的需要,试验系统硬件方案如图3所示。
图3 试验台硬件方案框图Fig.3 Frame of hardware scheme of the test bench 由于模拟试验台采用的电动机需要模拟车辆在实际道路行驶时发动机具有较宽的转速范围、转矩范围、功率范围,选用的电动机需要有以下性能特点:①调速范围宽。
②在相同转速条件下,输出转矩、功率大。
③具有恒转矩/恒功率调速方式。
本文选用调速范围宽、驱动力模拟效果好的变频调速电动机作为负载电动机。
负载电动机工作,动力通过机械式变速器进行换挡变速、传递到电磁离合器5结合与分离动力、经过一个四向齿轮转向箱把动力传递到惯性飞轮组,带动飞轮旋转,产生大小为汽车制动开始时动能值的机械能值。
在制动过程中,为了实现不同道路工况的模拟,负载电动机控制系统61农 业 机 械 学 报 2008年控制电流反向通电使负载电动机输出一个模拟路面负载的反向扭矩,完成道路模拟环节。
为了实现回收能量最大化,采用4个开关磁阻电动机为辅助制动电动机,作为制动能量转换模块,分别模拟车辆前后四轮能量回收制动过程。
开关磁阻电动机是一种新兴的汽车驱动电动机,具有出色的第四象限工作功能,较易实现电动机再生制动控制[6]。
当飞轮及试验系统在负载电动机驱动下达到设定的模拟制动初始动能值后,4个辅助制动电动机开始制动,工作于发电动机模式,达到把制动动能转换成电能的目的。
开关磁阻电动机1、2的制动反力矩分别通过电磁离合/制动器1、2及四向齿轮转向箱机构传到飞轮惯性系统实现制动;开关磁阻电动机3、4制动反力矩则分别通过电磁离合/制动器3、4及三向齿轮转向箱机构传到飞轮惯性系统实现制动。
齿轮转向箱是一个锥齿减速机构,能够输入、输出动力,并起减速换向作用。
4个制动电动机的回馈电流分别经过4个功率变换器把电动机输出电压值转变为可以让储能器充电的电压值,对储能器进行充电,完成能量再生的环节。
常规制动模块由4个电磁离合/制动器模拟,由控制系统来实现纯电制动和机电复合制动工况选择。
常规制动力矩大小可由控制系统控制。
惯性模块主要功能是模拟汽车在实际道路行驶中的惯量,因此选用的飞轮的惯量应当与选择的汽车的自重相适应。
采用车辆惯性四分之一的惯性飞轮组来模拟车辆惯性,这样负载电动机与辅助制动电动机可选较小功率电动机,降低了试验系统搭建成本和试验成本。
在计算中考虑四分之一惯性质量,并不影响试验结果。
能量储存由超级电容和铅酸蓄电池并联的复合储能系统来完成,这样可以把超级电容大功率密度和蓄电池大能量密度的优势结合起来,实现能量回收与利用的优化管理。
能量储存管理模块能实时检测储能器的电荷状态,完成能量存储的环节。
212 测控系统方案再生制动模拟试验台测控系统主要采集转速、扭矩、制动踏板位置、电压、电流等信号,对负载电动机、电制动功率、储能器充电及放电等进行控制。
为了达到较好的控制效果及有利于研究试验扩展,测控系统采用分层控制方式,主控平台采用工控机,负载电动机控制器、制动电动机控制器、能源管理单元为二级控制系统,主控制系统平台与二级控制单元用CAN总线方式连接。
测控系统硬件如图4所示。
数据采集系统中由PCI8235B数据采集卡采集转速、扭矩、电磁离合器信号和由PCL1800数据采图4 仿真试验台测控系统硬件框图Fig.4 Frame of test and control system of the test bench 集卡采集制动踏板信号、超级电容电流电压信号、铅酸电池电流电压信号等,测控系统数据采集软件用虚拟仪器技术开发。
3 试验台特点及应用试验台架系统采用了模块化设计方法,各功能模块可根据试验需要进行扩展,测控系统采用分层控制方式,各级之间用CAN总线方式连接,具有较好的抗干扰能力。
测控系统软件设计采用虚拟仪器技术,具有灵活方便、系统开放性强、实现简单、性价比高等优点。
在本试验台架系统上可进行包括汽车能量再生理论与方法研究在内的在环仿真试验,还可以扩展成为线控制动(brake2by2wire)技术研究仿真试验系统。
311 制动稳定性在环仿真电制动过程与只具有摩擦制动系统的制动过程不同,电制动力矩(即再生制动力矩)随车速变化大,当车速高时,电制动力矩易过大而造成车轮抱死;当车速低时制动力矩太小,制动效率低。
因此,以制动曲线Ⅰ为基础建立再生制动系统前后轴制动力分配策略模型,确定出所需测量的控制量与目标量,在仿真试验台上对分配策略模型进行优化。
这些在道路试验中很难进行,但可通过在本仿真试验台来完成。
312 能量回收在环仿真为了达到充分回收与利用制动能量,不仅需对制动电动机制动功率分配系数进行控制,还要对能量储存进行考虑,本试验台架的储能系统采用铅酸电池与超级电容复合形式回收能量,超级电容具有很高的比功率和放电效率,能够很好解决回收能量的充分利用问题;而铅酸电池的高比能量可以充分 (下转第42页)71第4期 陈庆樟等:汽车能量再生制动模拟试验台设计表4 控制参数优化结果T ab.4 Optim al control p aram eters o f different confi gu rations编号充电功率/kWFCE最小功率/kWFCE最大功率/kWFCE最小关闭时间/sFCE初始状态(1:on)HEV17.524268480HEV212.57302420HEV3912.5298480综合优化1821309820动力车能源系统配置要素进行了阐述,提出在满足系统动力性能要求的前提下,以选定工况下车辆燃油经济性最优为目标,对电-电混合的燃料电池混合能源系统进行系统选型配置需要将控制参数同时作为优化变量的综合优化配置方法,最后对采用基线表5 车辆TEST-CIT Y-HWY-H YBRID测试规程下的燃油消耗比较T ab.5 Comparison of fuel economy ofTEST-CIT Y-HWY-H YBRID kg/100km 编号城市工况高速公路工况C综合评价HEV1 2.3616 2.1798 2.2798HEV2 2.3100 2.1400 2.2335HEV3 2.3740 1.9960 2.2039综合优化 2.2878 1.9548 2.1380控制的某燃料电池混合动力客车进行了优化配置分析,取得了良好的优化结果,验证了优化方法的可行性和合理性。