电动汽车制动能量回收控制策略设计与仿真
电动汽车制动能量回收控制策略
机电信息工程电动汽车制动能量回收控制策略徐向明(东风悦达起亚汽车有限公司,江苏盐城224051)摘要:本文深入探讨了制动能量回收控制策略,在此基础上提出了制动能量回收方案并做出相应的仿真分析,为控制系统的再开发和优化提供了充足的理论和实验依据&关键词:电动汽车;制动能量回收;控制策略1制动能量的回收1.1制动模式通常情况下,电动汽车制动模式包括紧急制动、正常制动和下长坡制动。
(1)紧急刹车。
该过程机械摩擦制动占主导地位,电制动发挥辅助作用,制动加速度超过2m/s2。
因为紧急制动使用机会不多,持续时间也不长,所以只能回收利用较少的能量。
(2)正常刹车。
汽车在正常行驶出现的制动有减速和停止2类。
前者依靠电制动,并产生制动能量;后者靠机械摩擦起到制动效果。
电机发电特性决定了制动的切换点,掌握切换点的详细情况才能最大程""""""""""""""""""""""""趋势下,如何实现资源的高效利用或重复利用、废物利用是科学技术发展的重要方向。
2.2现阶段存在的问题现阶段电梯控制技术中存在的问题主要有:第一,电梯的节能问题。
随着电梯的广泛应用,电梯需求量不断攀升,其对能源的消耗也在相应增加,实现能源的高效利用是电梯控制技术发展中主要解决的问题之一。
第二,电梯运行效率。
电梯作为载具,在技术改进的过程中如何确保电梯安全的基础上实现运行效率的提升也是未来电梯控制技术发展的重点。
第三,控制器性价比问题。
当前我国研发的电梯技术核心设备同国外成熟的技术相比具有周期长、成本高的问题,部分电梯企业为提高效率从国外引进技术,价格也较高,电梯设备整体性价比不高。
3电梯控制技术发展方向现阶段各行各业的新技术涌现给电梯控制技术的发展提供了“源泉”,诸如近年来已经得到快速发展的同步和异步电动机、能量回馈技术以及节能群控技术等能满足节能的要求,尤其是能量回馈技术,对于度地将制动能量回收利用。
电动汽车制动能量回收控制策略研究
纯电动汽车再生制动控制策略与仿真研究的开题报告
纯电动汽车再生制动控制策略与仿真研究的开题报告一、选题背景纯电动汽车作为新能源汽车领域的一种重要类型,因其环保节能、零排放以及优异的驾驶性能受到越来越多的关注。
其中,再生制动系统是纯电动汽车的关键技术之一。
再生制动系统将汽车制动时产生的动能转化为电能回收存储,不仅可以增加汽车续航里程,还可以降低刹车片的磨损,延长刹车系统的使用寿命。
因此,研究纯电动汽车再生制动控制策略具有重要的应用意义。
二、选题目的本文旨在研究纯电动汽车再生制动控制策略,通过对控制算法的优化与仿真分析,提高纯电动汽车再生制动效率和性能,降低系统成本和技术难度,为纯电动汽车的产业化应用提供技术支撑。
三、主要研究内容1. 对纯电动汽车再生制动系统的组成和工作原理进行介绍和分析。
2. 分析纯电动汽车再生制动系统的控制策略,包括电机控制、制动力分配等控制参数。
3. 基于MATLAB/Simulink软件平台,建立纯电动汽车再生制动控制模型,进行仿真分析,比较不同控制策略下的制动效果和能量回收量。
4. 对优化后的再生制动控制策略进行实车试验,并对试验结果进行分析和验证。
四、预期结果通过本研究,预期可以得到以下成果:1. 详细分析纯电动汽车再生制动系统的组成和工作原理,深入了解再生制动技术的原理;2. 研究纯电动汽车再生制动系统的控制策略,找出不同控制策略的优缺点;3. 基于MATLAB/Simulink软件平台,建立纯电动汽车再生制动控制模型,进行仿真分析;4. 对优化后的再生制动控制策略进行实车试验,验证仿真结果的可靠性。
五、论文结构1.绪论1.1 选题背景和意义1.2 国内外研究现状和进展1.3 本论文研究内容和方法1.4 论文组织结构2.纯电动汽车再生制动技术分析2.1 再生制动技术原理2.2 再生制动系统组成和控制策略3.纯电动汽车再生制动控制系统建立3.1 纯电动汽车控制系统概述3.2 再生制动控制系统建立3.3 电机控制策略研究4.纯电动汽车再生制动控制仿真分析4.1 仿真模型建立和参数设计4.2 不同控制策略下的仿真分析4.3 仿真结果分析5.纯电动汽车再生制动实车试验5.1 试车平台建立和实验设计5.2 试车数据采集和分析5.3 试车结果分析6.总结与展望6.1 研究成果总结6.2 研究存在问题和改进方向6.3 纯电动汽车再生制动未来发展趋势参考文献。
纯电动汽车制动能量回收策略
纯电动汽车制动能量回收策略摘要:纯电动汽车作为一种解决能源短缺问题和环境污染问题的一项主要技术,其续航能力的不足严重影响了发展和实际应用,而制动能量回收技术作为解决纯电动汽车续航不足问题的最为有力策略,近年来得到了学术界的广泛关注。
基于此,本文在对制动能力回收基本进行简要介绍的基础上,提出了一种基于 ECE R13 法规要求的定比并联制动控制策略,并进行了仿真。
最后,希望本文的研究能够具备一定的借鉴价值。
关键词:纯电动汽车 ECE R13 再生制动控制策略当前汽车已经成为人们日常出行的必备交通工具,然而传统汽车的普及也进一步加速了石油资源的消耗,从而带来了较为严重的环境污染问题。
相关数据研究表明:2017年我国汽车销售量为3012.84万辆,同比增长18.36%,环比增长9.43个百分点[1]。
因此,为了实现我国经济的可持续发展,以节能、环保为特点的电动汽车将会成为未来研究的重点领域。
电动汽车作为一种零排放的交通工具,不但能够替代传统的内燃汽车可以有效解决环境污染的问题,而且还能够节能减排,极大程度的来减缓全球所面临的能源危机问题。
那么,对于电动汽车来讲,其研究的重点为则为能量储备技术的改进以及储备利用率的提升问题,解决能量储备问题的关键点在电池方面,但是从当前的技术现状来看,蓄电池能力存储技术不会在较短的时间内实现大的突破,那么如何提高能量利用率就成为了电动汽车产业化发展过程的重中之重。
所谓提高能力利用率其实就是指提高电池的使用期限,即电池管理系统。
本文所研究的重点则是电池管理系统中一项非常重要的问题,即电动汽车制动能量的回收控制策略[2]。
1制动能量回收基本原理制动能量回收也被称为再生制动,主主要内涵是指电机在发电状态下,将动能转化为电能后进行储存,为汽车的制动系统提供能量,这样就能够实现能能量的循环利用[3]。
对于纯电动汽车来讲,其制动能能量的回收系统如图1.1所示:图1.1纯电动汽车制动能能量回收系统示意图从上图可以看出,纯电动汽车制动能量回收系统主要由整车控电池组、能量管理系统、整车控制器、变换器、电机控制单元等部分组成[4]。
纯电动汽车制动能量回收控制策略及仿真分析
NEW ENERGY AUTOMOBILE | 新能源汽车时代汽车 纯电动汽车制动能量回收控制策略及仿真分析王若飞 郭广曾 王世良浙江合众新能源汽车有限公司 浙江省桐乡市 314500摘 要: 整车控制系统是车辆的核心控制部分,其既要对驾驶员的操纵意图进行识别和判断,又要对整车运行时的关键参数进行监测和控制,同时,还要对整车的能量需求进行管理和协调。
在车辆制动工况下,如果进行制动能量的回收控制,可以有效的延长续驶里程,但电动汽车在进行回馈制动时,电制动会和机械制动系统相互耦合,这一问题解决的好坏,也会影响到车辆行使的安全性。
本文阐述了对制动模式下机械制与电机再生制动的协调开展研究,目标是进一步保证车辆行驶的安全性和舒适性,提高制动时的能量回收效率。
关键词:整车控制器 能量回收 仿真1 研究方案及研究方法本位重点对再生制动时的控制策略进行研究。
分别对这两个研究内容进行模型分析,设计控制策略,利用仿真分析软件,对所设计的策略进行仿真分析和验证。
具体方法如下:1)建立研究对象制动时的纵向动力学数学模型,设计再生制动力分配的模糊控制器;2)在matlab软件中,应用粒子群算法,对模糊控制器的模糊规则进行优化;3)对优化后的模糊控制器,设计不同的制动工况,进行离线仿真验证;4)写控制代码,下载到控制器的工程样机中,在硬件在环仿真平台上,对控制算法进行半实物仿真验证。
2 研究过程及研究结果2.1 再生制动控制策略设计再生制动控制的原则是保证汽车制动稳定性的同时,综合考虑能量回收效率。
针对前轮驱动电动车辆,液压控制单元(ABS)采集到的制动踏板位置、轮速等信息,通过车载网络传递给整车控制器(VCU),VCU根据接收到的信息,结合动力电池组、驱动电机的状态信息,计算出前轮的制动回收扭矩,通过车载网络发送到电机控制器(此时没有考虑驱动扭矩安全监控模块)。
但电动汽车在进行再生制动时,会和车辆的机械制动系统相互耦合,为解决这一机电耦合问题,设计了再生制动扭矩模糊控制器,该控制器的输入量为制动踏板深度,电池荷电状态(SOC),车速三个参数,输出量为电机制动的参与程度,即电机制动力矩占最大可用电机制动力矩的比例,推理方法选用Mamdani推理。
电动汽车制动能量回收控制策略设计与仿真
a p p l i e d .Ba s e d o n t h e c a l i b r a t i o n o f t h e b r a k i n g t o r q u e f o r EV e l e c t r i c mo t o r ,t h e r e g e n e r a t i v e b r a k i n g
A b s t r a c t : Ta k i n g a n e w t y p e o f e l e c t r i c v e h i c l e ( E V)a s r e s e a r c h o b j e c t ,t h e r e g e n e r a t i v e b r a k i n g s y s -
关键词 : 电动汽车 ; 再 生制动 ; 标定 ; 控制策略 中图分类号 : U4 6 9 . 7 2 文 献标 志码 : A 文章编 号 : 1 0 0 3 — 5 0 6 0 ( 2 0 1 3 ) 1 2 — 1 4 0 9 — 0 5
De s i g n a nd s i mu l a t i o n o f r e g e ne r a t i v e b r a k i ng c o n t r o l s t r a t e g y o f e l e c t r i c v e hi c l e
第3 6 卷 第1 2 期
2 0 1 3年 1 2月
合 肥 工 业 大 学 学报 ( 自然科学版)
J OURNAL OF HEF EI UNI VERS I TY OF TECHNOLOGY
Vo 1 . 3 6 No . 1 2
De c .2 0 1 3
D o i : 1 0 . 3 9 6 9 / j . i s s n . 1 0 0 3 — 5 0 6 0 . 2 0 1 3 . 1 2 . 0 0 1
电动汽车制动能量回收控制系统和策略研究
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基于能量回收的纯电动汽车制动系统设计与控制
基于能量回收的纯电动汽车制动系统设计与控制1、简介纯电动汽车作为一种环保、低碳的交通工具,越来越受到人们的关注和青睐。
在纯电动汽车的设计过程中,制动系统的设计和控制对安全和能源利用的影响尤为重要。
本文将介绍一种基于能量回收的纯电动汽车制动系统的设计与控制。
2、能量回收技术纯电动汽车制动系统的基本原理是通过电动机将动能转换为电能并存储在电池中。
能量回收技术利用了电动汽车电动机的特性,在制动过程中将动能转化为电能,并将其存储在电池中以供以后使用。
这样既能够提高能源利用率,又能够延长电池的使用寿命。
3、制动系统设计3.1 制动器选择在纯电动汽车中,制动器的选择对能量回收非常重要。
常用的制动器包括机械制动器、电磁制动器和液压制动器。
由于电动汽车的高效率和电动机的工作模式,液压制动器在纯电动汽车中的应用较少。
电磁制动器是较为常见的制动器,它可将动能转化为电能并回输到电池中。
因此,电磁制动器是基于能量回收的纯电动汽车制动系统的理想选择。
3.2 制动系统控制制动系统的控制对能量回收效率和行车安全具有重要影响。
制动系统控制可以根据车速、踏板力和制动力的需求来调整制动力的大小,并实现动力回收和刹车优化。
此外,还可以根据路况和行车状态实时调整刹车力分配,以提高制动效果和行车稳定性。
4、能量回收系统设计4.1 动能回收装置设计能量回收系统通常包括动能回收装置、电能转换装置和能量储存装置。
动能回收装置通过转换制动能量将动能转化为电能,实现能量的回收。
其设计应充分考虑制动能量转化的效率和系统的可靠性。
4.2 电能转换装置设计电能转换装置将动能回收装置产生的直流电能转换为适用于电池储存的电能。
常用的电能转换装置包括整流电路和DC/DC转换器。
整流电路将交流电转换为直流电,并通过能量管理系统输送到电池中。
DC/DC转换器可将电池提供的低压直流电转换为高压直流电以供车辆其他部件使用。
4.3 能量储存装置设计能量储存装置通常采用锂离子电池,其设计应考虑电池的容量、充放电速率以及使用寿命。
纯电动汽车制动能量回收控制策略研究与仿真
[ 关键词 ] 电动汽车 ; 制动能量回收 ; 控制策略 [ 中图分类号 ]U 4 6 9 . 7 2 [ 文献标志码 ] A [ 文章编 号]1 6 7 3 — 3 1 4 2 ( 2 0 1 3 ) 0 9 — 0 0 3 1 — 0 4
S t u d y a n d S i mu l a i t o n o n Br a k i n g En e r g y Re c o v e r y Co n t r o l S t r a t e g 为有效地 回收 电动汽车的制动能量 , 分析 了再生制动 力的约束条件和电机再生制动力矩 的最大限值 ; 根
据 电机可提供再生制动 力矩与需求的制动 力矩的关 系。提 出了满足 四轮驱动 电动 汽车的制动能量 回收优化控 制策略 , 利 用 Ma t l a b / S i m u l i n k和 A d v i s o r 软件平 台进 行 了系统 建模和典型循环工况下的仿 真, 仿 真结果表 明, 该 控制策略 能够 实现安全条件 下的制动能量 回收. 制动能量回收效率达到 2 2 . 1 1 %。
A d v i s o r . S i mu l a t i o n o f t y p i c l a d i r v i n g c y c l e s i s c o n d u c t e d a n d t h e s i mu l a t i o n r e s u l t s s h o w t h a t t h e j o i n t c o n t r o l s t r a t e y g C n a
mo t o r r e g e n e r a t i v e b r a k i n g t o r q u e l i mi t v a l u e a r e a n ly a z e d .Ac c o r d i n g t o t h e r e l a t i o n s h i p b e t we e n b r a k i n g t o qu e p r o v i d e d b y
电动汽车的再生制动控制策略研究及仿真
电动汽车的再生制动控制策略研究及仿真一、前言电动汽车最重要的特点就是能够实现再生制动,即汽车制动时,可以通过控制电动系统的电机工作为发电机模式,将汽车的动能和势能转换为电能储存到储能元件中,然后对其进行再利用。
再生制动是一种降低电动汽车能耗、提高续驶里程的重要技术手段。
在一般情况下仅由电机为汽车提供制动力是远远不够的,并且电机制动力还受电机运行速度和电池电荷状态等多方面因素影响,因此它还必须具有机械制动系统同时工作,以满足电动汽车的制动强度要求和制动效能的稳定性。
在设计电动汽车制动系统控制策略时,需要解决好的两个问题是:怎样在再生制动和机械摩擦制动间分配制动力来尽可能地回收制动能量;怎样在前、后轮上分配制动力来使汽车有一个好的制动稳定性。
解决好这两个问题是设计电动汽车制动系统的关键。
一、电动汽车的前后轮制动力和制动能量分配情况要设计电动汽车制动系统的控制策略,首先要了解在一些典型循环工况下汽车前、后轮上的制动力及制动能量的分配情况,然后再以此为依据,制订合理的制动控制策略。
首先假定前后轮的制动力按I曲线规律分配,忽略行驶阻力,则汽车前、后轮的制动力分别为:其中Mv——汽车质量,kgj——汽车减速度,m/s2L——汽车轴距,mLa——汽车重心到前轴的水平距离,mLb——汽车重心到后轴的水平距离,mhg——汽车重心高度,m图1和图2所示为某汽车在FTP75城市循环工况下,前、后轮上的制动力和制动能量分配情况。
从这些图可以看出:(1)前驱动轮消耗了总制动能量的65%左右,因此如果是单轴再生制动,则再生制动用于前轮较为恰当;(2)在车速小于40km/h的范围内,制动力基本保持恒定不变,大于40km/h则有所下降,该特性与电动机的低速恒扭矩、高速恒功率的特性比较吻合;(3)图2说明了在10~50km/h的车速范围内制动能量占全过程制动能量的大部。
二、电动汽车制动系统的控制策略根据以上对汽车在典型循环工况下制动力和制动能量的分配分析,再结合电动汽车制动系统的特性,可制订3种基本的制动控制策略:最优制动感的串行制动;最优制动能量回收的串行制动;并行制动。
纯电动汽车制动能量回收系统的建模与仿真
纯电动汽车制动能量回收系统的建模与仿真
纯电动汽车制动能量回收系统是利用电动机产生的反向电动势
将制动时产生的动能转化为电能并储存到电池中,以达到节能、环
保的效果。
为了研究制动电能回收系统的工作原理和性能特点,可
以进行建模与仿真分析。
建模步骤如下:
1. 建立纯电动汽车的动力学模型,包括电机模型、电池模型、
传动系模型等。
2. 设计制动系统模型,包括制动器模型、制动控制模型等。
3. 将制动系统模型与动力学模型相结合,建立制动能量回收系
统模型。
4. 设计回收能量的控制策略,包括制动系统的参数选取,回收
能量的转化效率等。
5. 进行仿真分析,模拟车辆在制动过程中能量的转化和储存过程,分析回收能量的效率和储存电池的容量。
仿真步骤如下:
1. 设定仿真条件,包括车速、加速度、制动时刻等。
2. 进行仿真运行,记录制动过程中的工况数据,包括电机输出、电池电压、能量回收率等。
3. 分析仿真结果,评估能量回收系统的性能,确定是否需要调
整控制策略或优化系统参数。
4. 在仿真结果的基础上,设计进一步的测试或实验验证,提高制动电能回收系统的效果和可靠性。
综上所述,纯电动汽车制动能量回收系统的建模与仿真是研究纯电动汽车节能环保技术的重要手段之一,可为电动汽车技术的发展和应用提供理论依据和技术支持。
电动汽车制动能量回收控制系统和策略研究
电动汽车制动能量回收控制系统和策略研究摘要:近年来,我国的汽车行业有了很大进展,电动汽车的数量也在不断增加。
传统汽车工业的发展带来环境污染、气候变暖、能源危机等问题,电动汽车在各国政府的大力扶持下迅速发展。
作为提高电动汽车续航里程与能源效率的有效方法,制动能量回收技术已成为一项通用性关键技术,但目前制动能量回收技术的研究集中在控制策略研究上,少有针性能评价的研究。
论文首先分析线控制动系统产品设计,其次探讨制动能量回收性能测试方法,最后就电动汽车制动能量回收控制系统和策略进行研究,以供参考。
关键词:电动汽车;制动能量回收;线控制动;控制策略引言由于全球变暖、大气污染和能源危机等问题,新能源汽车的研究与发展成为汽车行业的大势所趋。
研究表明,传统汽车在制动过程中会以热能的形式消耗将近一半的有效牵引能量,而配备有制动能量回收系统的新能源汽车能够回收部分损耗的能量。
制动能量回收技术作为新能源汽车的一项关键技术,对于增加汽车续航里程和整车经济性具有重要意义。
1线控制动系统产品设计目前,较成熟的技术方案是博世的TWOBOX,该产品利用ESC-hev调节制动液压,配合电子制动助力器(ibooster)实现制动能量回收。
其他的方案包括采用双制动主缸、在制动回路中额外设置蓄能器和增加电子制动助力器空行程。
在博世的方案中,需要联合使用其ibooster和ESChev这两个产品才能实现能量回收功能;双制动主缸和增设蓄能器的方案对原有制动回路的改造较大,且对安装位置的要求较高;增加电子制动助力器空行程的方案则会影响用户的使用体验和行车安全。
产品的结构主要包括油壶、制动主缸缸体、储液腔、电磁阀、控制器、助力电机、齿轮、丝母、丝杆、出力杆、输入杆、推杆和行程传感器等。
输入杆通过连接机构与制动踏板相连以传递制动意图,而与出力杆之间无机械连接。
当制动踏板被踩下时,输入杆带动推杆移动,行程传感器感应到位移而生成相应的信号。
控制器根据行程传感器的信号,决策出助力电机应当输出的扭矩,再将相应的控制信号发送到助力电机,控制电机动作。
纯电动汽车再生制动控制策略研究
再生制动系统工作原理
在制动过程中,电机控制器接收到制动信号后,控制电 机进入发电模式。此时,电机的转子受到车辆惯性的作 用继续旋转,切割定子绕组中的磁感线产生感应电动势 ,从而将车辆的动能转化为电能。这部分电能通过功率 变换器回馈给电池,实现能量的回收。同时,制动控制 器根据制动需求分配制动力,协调再生制动与机械制动 ,确保制动效果和安全。
纯电动汽车以其零排放、低噪音、高效率等 优点受到广泛关注。
再生制动技术是纯电动汽车的关键技术之一 ,能够提高能量利用率和续航里程。
04
研究纯电动汽车再生制动控制策略对于推动 新能源汽车发展具有重要意义。
国内外研究现状及发展趋势
国内外研究现状
目前,国内外学者在纯电动汽车再生制动控制策略方面已经取得了一定的研究成 果,包括基于规则的控制策略、基于优化的控制策略、基于学习的控制策略等。
基于试验设计的参数优化
通过设计合理的试验方案,获取控制策略关键参数对制动 性能、能量回收等目标的影响规律,进而确定参数优化方 向。
灵敏度分析
对控制策略中的关键参数进行灵敏度分析,识别出对制动 性能和能量回收影响显著的参数,为参数优化提供依据。
参数自适应调整
根据车辆实际运行工况和驾驶员操作习惯,实现控制策略 参数的在线自适应调整,提高制动性能和能量回收效率。
基于人工智能技术的控制策略优化
深度学习在控制策略中的应用
利用深度学习技术强大的特征提取和学习能力,构建基于神经网络的再生制动控制策略 模型,实现制动性能和能量回收效率的提升。
强化学习在控制策略中的应用
通过强化学习算法与车辆动力学模型的结合,实现在线学习和自适应调整控制策略参数 ,提高制动性能和能量回收效率。
纯电动汽车能量回收系统控制策略的建模仿真分析
纯电动汽车能量回收系统控制策略的建模仿真分析
戚金凤
(广州科技职业技术学院汽车工程学院,广州510550)
摘要:汽车制动能量的消耗占汽车能量消耗的一大半,如何在确保汽车行驶稳定性和制动安全性的条件下,合理分配
汽车制动力矩,使制动能量得到更有效的回收,成为汽车制动能量回收系统最关键的问题.针对这一问题,分析汽车制动过
关键词:再生制动;控制策略;能量回收;纯电动汽车
中图分类号:TP391.9;U463.23
文献标识码:A
文章编号:2096 -3122(2019)05 -0076 -08
DOI:10. 13307/j .ion. 2096 - 3122. 2019. 05.13
0引言
随着社会的快速发展,人们对汽车的环保性、经济性的需求越来越高,因此新能源汽车开始逐渐取代
汽车制动能量的消耗占汽车能量消耗的一大半,如何在确保汽车行驶稳定性和制动安全性的条件下, 合理分配汽车制动力矩,使制动能量得到更有效的回收,成为汽车制动能量回收系统最关键的问题.姜标 等[3]提出一种根据电机转矩特性分配电动汽车前轴制动力的再生制动控制策略,利用MatWb/Simuynk软
件仿真UDDS循环工况,结果显示回收能量有显著提高.Yang等⑷采用电池充电电流最小化原则分配再 生制动力矩,抑制电流冲击,确保制动安全,但能量回收效果一般.张炳力等"5#针对双轴前驱智能纯电动汽
力Fv
对行 的
的迎风阻力,可由数学表达式
计算得到,其中:心为空气阻力系数,一般型车型的空气阻力系数取0. 3 ~0. 4之间J为汽车行驶中的迎
风面积(l2);(为 滚动阻力1:
行驶速度(km - h-1 % •
轮
面之间的相互作用力,可由数学表达式
基于ADVISOR的电动汽车再生制动控制的建模与仿真
为了尽可能多地回收制动能量, 应该让电 机在其再生制动能力范围内提供尽可能大的制 动转矩。在制动力的分配中减小摩擦制动器制 动力的比例, 加大电机再生制动力的比例是提 高制动能量回收率的必然途径。对于前轮驱动 的电动汽车, 使前轮充分利用其附着能力而承 · 26 ·
图 2 总制动力在前后轮之间的分配
在混合动力汽车和纯电动汽车上, 可以实现 再生制动, 其原理是在制动时将汽车行驶的惯性 能量通过传动系统传递给电机, 电机以发电方式 工作, 通过设计好的电力装置将制动产生的回馈 电流充入储能装置中, 实现制动能量的再生利 用。与此同时, 产生的电机制动力矩又可通过传 动系统对驱动轮施加制动, 产生制动力。再生制 动可以回收一部分惯性能量, 提高电动汽车的续 驶里程。
动。再生制动必须与摩擦制动配合工作, 方能实
现 安 全 有 效 的 减 速 制 动 。如 何 处 理 摩 擦 制 动 和 再
生制动之间的关系, 协调控制二者的分配比例,
在保证制动稳定性的前提下, 尽可能多地回收制
动能量, 是再生制动系统的重点研究问题。
2 ADVISOR 中的再生制动控制策略
在 电 动 汽 车 技 术 的 研 究 中 , ADVISOR 是 一 款常用的仿真软件。ADVISOR( advance vehicle simulator) 是美国国家再生能源实验室( NREL)
· 25 ·
·基 于 ADVISOR 的 电 动 汽 车 再 生 制 动 控 制 的 建 模 与 仿 真·
为车辆进行能量消耗和排放分析而开发的计算 机 仿 真 软 件 。该 软 件 一 个 重 要 的 优 点 是 它 的 软 件 源代码完全开放( 提供开放的.m 和.mdl 文件) , 能够让用户根据自己的需要, 采用或修改其内部 提供的通用子模块, 建立所需的汽车模型来进行 仿真。
制动能量回收
电动汽车制动能量回收控制策略的研究摘要:电动汽车的驱动电机运行在再生发电状态时,既可以提供制动力,又可以给电池充电回收车体动能,从而延长电动车续驶里程。
对制动模式进行了分类,并详细探讨了中轻度刹车时制动能量回收的机制和影响因素。
提出了制动能量回收的最优控制策略,给出了仿真模型及结果,最后基于仿真模型及XL型纯电动车对控制算法的效果进行了评价。
关键词:制动能量回收电动汽车镍氢电池 Simulink模型电动汽车(EV)的研究是在环境保护问题及能源问题日益受到关注的情况下兴起的。
在EV性能提高并逐步迈向产业化的过程中,提高能量的储备与利用率是迫切需要解决的两个问题。
尽管蓄电池技术有了长足进步,但由于受安全性、经济性等因素的制约,近期不会有大的突破。
因此如何提高EV能量利用率是一个非常关键的问题。
制动能量回收问题对于提高EV的能量利用率具有重要意义。
电动汽车采用电制动时,驱动电机运行在发电状态,将汽车的部分动能回馈给蓄电池以对其充电,对延长电动汽车的行驶距离是至关重要的。
国外有关研究表明,在存在较频繁的制动与起动的城市工况运行条件下,有效地回收制动能量,可使电动汽车的行驶距离延长百分之十到百分之三十。
目前国内关于制动能量回收的研究还处在初级阶段。
制动能量回收要综合考虑汽车动力学特性、电机发电特性、电池安全保证与充电特性等多方面的问题。
研制一种既具有实际效用、又符合司机操作习惯的系统是有一定难度的。
本文对上述问题作了一些积极的探索,并得出了一些有益的结论。
1制动模式电动汽车制动可分为以下三种模式,对不同情况应采用不同的控制策略。
1.1急刹车急刹车对应于制动加速度大于2m/s2的过程。
出于安全性方面的考虑,急刹车应以机械为主,电刹车同时作用。
在急刹车时,可根据初始速度的不同,由车上ABS控制提供相应的机械制动力。
1.2中轻度刹车中轻度刹车对应于汽车在正常工况下的制动过程,可分为减速过程与停止过程。
电刹车负责减速过程,停止过程由机械刹车完成。
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。
纯电动汽车制动能量回收模糊控制策略及仿真分析
纯电动汽车是环保发展时代背景下的重要 产物,在满足环境保护要求的同时,还能够减 少能源消耗,是当前汽车领域比较推荐的产品 [1]。由于车辆行驶路途中的路况不确定,遇到 复杂的路况时,或者受到气温等因素的影响, 都会对汽车续航里程造成一定影响 [2]。目前, 我国的纯电动汽车电池储能技术尚不完善,很 难避免续航里程遭受影响 [3]。因此,有效回收 制动能量,为电池补充能量显得尤为重要。以 往提出再制动方法考虑因素较少,有效能量回 收率不是很高 [3-4]。本文选取模糊控制技术作 为研究工具,提出一种新的再制动控制方法。
关键词:模糊控制 能量回收 再生制动力
Fuzzy Control Strategy and Simulation Analysis of Braking Energy Recovery for Pure Electric Vehicles
Qin Zhuogeng
A b s t r a c t :In order to improve the braking energy recovery level of pure electric vehicles and improve the energy utilization rate, this paper proposes a regenerative braking force distribution method based on fuzzy control. According to the principle of automobile braking operation, combined with energy recovery conditions, this method designs corresponding fuzzy control rules to effectively distribute the regenerative braking force. Through the simulation test, the design scheme was verified, which can be used as a reference for the design of energy recovery control in the research and development of pure electric vehicles.
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(2) 当 ABS 开始作用时 ,此时车轮已经趋于 抱死 ,再施加额外的制动力会导致整车处于不稳 定的工况 ,因此 ,在 ABS 开始作用时 ,需要禁止制 动能量回收功能 。
实例 EV 采用前置前驱的整车布置形式 ,制 动扭矩加在前驱动轴上 。 实例 EV 整车相关参数 见表 1 所列 。
表 1 实例 EV 整车相关参数
参 数
总质量 /kg 质心高度 /m m 轴距 /m m 质心距前轴距离 /m m 质心距后轴距离 /m m 车轮滚动半径 /m m 最大车速 /(km · h - 1 )
第 2 阶段再生制动是指驾驶员松开油门踏 板 ,同时踩下制动踏板 ,在制动系统提供制动力的 基础上 ,电机提供电制动能力 ,进行制动能量回 收 ,同时保障较好的整车制动感觉 。
实例 EV 整车配有 ABS 系统 ,考虑整车制动 安全和电机相关特性 ,在设计再生制动能量回收 系统控制策略时 ,应满足以下几点 。
率[1‐2] 。 现有的再生制动能量回收方法主要有并 车轮制动力 ,在不改变制动状态的情况下完成制
行和串行 2 种[3‐5] 。
动能量回收[8‐9] 。 本文 ;修回日期 :2013‐04‐15
基金项目 :国家“863”节 能 与 新 能 源 汽 车 重 大 专 项 资 助 项 目 (2011A A11 A213 ;2011A A11 A220 ) ;安 徽 省 科 技 攻 关 计 划 资 助 项 目
第 36 卷 第 12 期 2013 年 12 月
合肥工 业大 学 学 报 (自 然 科 学 版 )
JOU RNAL OF HEFEI U NIVERSIT Y OF T ECHNOLOGY
Vol .36 No .12 Dec .2013
Doi :10 .3969/j .issn .1003‐5060 .2013 .12 .001
机械制动联合并联制动方式 ,在实例 EV 电机制 动扭矩标定的基础上进行制动能量回收控制策略 的设计与仿真分析 。
1 EV 再生制动能量回收系统设计
文中以实例 EV 为研究对象 ,在提高制动系 统制动能量回收率和保证整车的制动安全的前提 下 ,进行实例 EV 整车再生制动能量回收系统的 设计 。
Abstract :T aking a new type of electric vehicle (EV ) as research object ,the regenerative braking sys‐ tem control strategy for EV w as designed .In order to achieve the high regenerate energy rate ,the parallel braking w hich integrated electric motor braking and mechanical braking system with ABS w as applied .Based on the calibration of the braking torque for EV electric motor ,the regenerative braking system control strategy for EV w as designed .By M atlab /Simulink the simulation of EV w as done un‐ der NEDC w orking conditions .T he simulation results show that the control strategy can meet the re ‐ quest of braking security and driver feeling and the regenerate energy rate w as 42畅 7% in N EDC . Key words :electric vehicle(EV ) ;regenerative braking ;calibration ;control strategy
实例 EV 再生制动阶段主要是模拟发动机牵 引制动过程 。 传统车制动时 ,在未踩下制动踏板 时 ,由于发动机的摩擦及惯性阻力作用 ,能够使整 车速度在一定时间内降低下来 ,从而达到减速的 目的 。 驾驶员松开油门踏板后 ,一般会让车滑行 一段距离后踩下制动踏板 ,使整车完全停止 。 在 此过程中 ,很大一部分能量还是要由机械制动系 统来消耗掉 。 因此 ,在这里设计第 1 阶段功能 ,在 松开油门踏板滑行的过程中 ,电机适时地对整车 动能进行回收 ,同时使得车速不至于快速降低 ,从 而在不影响驾驶员驾驶感觉的状态下回收尽可能 多的能量 。
以实 例 EV 作为实验 搭载 对 象 ,进 行 实 例 EV 制动系统改进 ,即在原有整车液压制动系统 的基础上增加制动踏板位置传感器和主缸压力传 感器 。 采用电机制动和带 ABS 的机械制动联合 并联制动方式 ,在不改变原有带 ABS 的机械制动 系统制动力的条件下 ,由整车电动机(也作驱动电 机使用)提供一定的制动扭矩于前驱动轮上 ,在不 影响制动过程的情况下完成再生制动能量回收 , 并在保障整车制动安全的条件下 ,最大限度地回 收制动能量 。
(3) 为保护高压动力电池的充电安全 ,只有 在高压电池正确连接的情况下 ,才允许进行制动 能量回收 。
(4) 为防止高压动力电池容量过高 ,当高压电 池 SOC 超过一定限值时 ,要禁止制动能量回收功 能 ,以避免高压电池过充电 。 这里设定 SOC 最高 限值为 98% 。 2畅 1 第 1 阶段再生制动控制策略设计
再生制动阶段主要是根据基本车型的制动过 程 ,来计算需要加载的最大制动扭矩 ,具体控制策 略设计如下 。
(1) 由系统初步标定得到制动扭矩最大值 。 通过标定确定一个不影响正常驾驶的最大数值 , 以达到最大限度回收能量的目的 。
(2) 根据电机的充电功率能力来计算瞬时扭 矩 。 这里采用电机最大充电功率为 15 kW ,根据 瞬时电机转速 ,得出瞬时扭矩值 ,并由事先标定的 最大充电扭矩对其进行限制 。
数值 1 725
577畅 8 2 600 1 229 1 371
0畅 287 115
2 实例 EV 制动控制策略设计
实例 EV 制动系统在保证制动安全的前提 下 ,分第 1 阶段再生制动和第 2 阶段再生制动 。
第 1 阶段再生制动是驾驶员松开油门踏板 、 没有踩制动踏板的情况下 ,由于在这种工况条件 下驾驶员有缓慢减速的需求 ,制动减速的要求不 强烈 ,同时该阶段由于液压制动不起作用 ,制动力 均由电机提供电制动力 ;该制动力应满足不同车 速情况下的制动减速度要求 ,同时能够为驾驶员 提供较好的制动感觉 ,由于该种工况下制动减速 度小 ,不会引起制动安全问题 ,不考虑制动抱死等 安全问题 。
0 引 言
并联式再生制动是在不改变原车液压制动系 统和液压制动力基础上 ,叠加一部分电制动力矩 ,
再生制动能量回收是电动汽车(Electric Ve‐ 原有制动系统和电机共同作用 ,完成制动过程 ,实
hicle ,简称 EV )提高能量使用率的方式之一 ,它 现制动能量回收 。 该方案具有成本低 、改动小的
前 、后轮才能同时抱死 ,如图 2 中的 c 点 。
图 2 理想的前 、后轮制动器制动力分配曲线
图 1 整车受力分析图
图 1 中 ,Fz1 、Fz2 分别为地面对前后轮的法向 反作用力 ;Fxb1 、Fxb2 分别为前后轮地面制动力 ;Fw 为空气阻力 ;Fj 为制动惯性阻力 ;m 为汽车质量 ; g 为重力加速度 ;a 为汽车质心至前轴中心线的 距离 ;b 为汽车质心至后轴中心线的距离 ;L 为轴 距 ;h0 为汽车质心高度 。
电动汽车制动能量回收控制策略设计与仿真
彭庆丰1 ,2 , 赵 韩1 , 尹安东1 , 柳士江2
(1 .合肥工业大学 机械与汽车工程学院 ,安徽 合肥 230009 ;2 .奇瑞新能源汽车技术有限公司 ,安徽 芜湖 241002)
摘 要 :文章以某款新开发的电动汽车作为研究对象 ,进行了电动汽车再生制动能量回收系统控制策略的设 计 。 为了获得较高的再生制动能量回收率 ,采用电机制动和带 ABS 的机械制动联合并联制动方式 ,在实例电 动汽车电机制动扭矩标定的基础上进行制动能量回收系统控制策略的设计 ,并基于 M atlab /Simulink 在 EU‐ DC 循环工况下进行了实例电动汽车性能仿真 ,仿真结果表明 :所设计的再生制动能量回收控制策略能满足 制动安全性和驾驶员感觉的要求 ,且制动能量回收率达到 42畅 7 % 。 关键词 :电动汽车 ;再生制动 ;标定 ;控制策略 中图分类号 :U469畅 72 文献标志码 :A 文章编号 :1003‐5060(2013)12‐1409‐05
能够将汽车制动时的动能通过电机转化为电池电 特点[6‐7] 。 串行式再生制动就是耦合整车制动系
能存储 ,然后将其利用到牵引驱动中 ,避免了能量 统制动力和电机提供的制动力 ,在满足法规要求
变为摩 擦 热 能 的 消 耗 ,提 高 了 能 量 的 使 用 效 的条件下 ,用电机提供的制动力来替代一部分的
在第 2 阶段强制再生制动中 ,由制动踏板的 行程来计算电动机制动扭矩 。 由于在提高制动系 统制动能量回收率的同时需要对整车的制动安全 进行研究 ,因此在再生制动能量回收系统控制策 略设计时需要进行整车制动力合理分配 。 2畅 2畅 1 前后轮地面制动力分析
以实例 EV 整车为对象进行整车在制动时的 受力分析 ,如图 1 所示 。
(11010201003 ) 作者简介 :彭庆丰 (1976 - ) ,男 ,安徽安庆人 ,合肥工业大学博士生 ,奇瑞新能源汽车技术有限公司工程师 ;