基于電磁機(jī)械耦合再生制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)力分配策略

張忠富，王國(guó)業(yè)，張露, 2，趙建柱，何暢然

?

基于電磁機(jī)械耦合再生制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)力分配策略

張忠富1，王國(guó)業(yè)1，張露1, 2，趙建柱1，何暢然1

(1. 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，北京，100083；2. 內(nèi)蒙古大學(xué)交通學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特，010070)

針對(duì)現(xiàn)行電動(dòng)汽車再生制動(dòng)的不足，提出一種新型電磁機(jī)械耦合再生制動(dòng)系統(tǒng)(electromagnetic-mechanical coupled regenerative braking system，EMCB)，并對(duì)其進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析和耦合機(jī)理研究；基于EMCB系統(tǒng)和理想制動(dòng)力分配曲線提出一種制動(dòng)力分配策略，構(gòu)建EMCB系統(tǒng)模型和控制策略仿真系統(tǒng)，應(yīng)用CarSim&Simulink聯(lián)合仿真平臺(tái)，以有、無(wú)滑移率控制的緊急制動(dòng)工況為例，對(duì)制動(dòng)能回收、制動(dòng)穩(wěn)定性和制動(dòng)舒適性等進(jìn)行對(duì)比研究和驗(yàn)證分析。研究結(jié)果表明，所提出的制動(dòng)力分配策略不僅實(shí)現(xiàn)中低制動(dòng)強(qiáng)度下實(shí)際制動(dòng)力分配曲線與理想I曲線高度吻合，還滿足高制動(dòng)強(qiáng)度下制動(dòng)效能的需求，即保證了制動(dòng)穩(wěn)定性和制動(dòng)舒適性，又提高了能量回收效率，有效增加了電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程，為進(jìn)一步獲得良好的防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(ABS)、電子制動(dòng)力分配系統(tǒng)(EBD)、電子穩(wěn)定系統(tǒng)(ESP)等控制性能奠定了基礎(chǔ)。

電動(dòng)汽車；電磁制動(dòng)；耦合制動(dòng)；制動(dòng)力分配；制動(dòng)能回收

電動(dòng)汽車技術(shù)是解決汽車能源和污染問(wèn)題的有效途徑，再生制動(dòng)易實(shí)現(xiàn)高效制動(dòng)能回收，提高能量利用率[1?3]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，汽車在城市工況下行駛時(shí)，約有50%的驅(qū)動(dòng)能量在制動(dòng)過(guò)程中損失[4?5]，郊區(qū)工況下約有20%的能量損失[6]。因此，提高制動(dòng)能回收效率對(duì)降低能耗、增加電動(dòng)汽車行駛里程具有重要意義[7?8]。現(xiàn)行電動(dòng)汽車制動(dòng)能回收技術(shù)通常采用2套獨(dú)立的制動(dòng)系統(tǒng)，即摩擦制動(dòng)系統(tǒng)和電機(jī)再生制動(dòng)系統(tǒng)[9?12]。其中，摩擦制動(dòng)系統(tǒng)主要包括電子液壓制動(dòng)(EHB)，機(jī)電制動(dòng)系統(tǒng)(EMB)和電子楔形閘(EWB)等制動(dòng)形式，與EHB相比，EMB和EWB 的動(dòng)力性、響應(yīng)性更好[13?14]。由于摩擦制動(dòng)系統(tǒng)與電機(jī)再生制動(dòng)系統(tǒng)相互獨(dú)立，上述系統(tǒng)均存在協(xié)調(diào)控制難度大、消耗促動(dòng)能、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、能量回收率低、控制參量多、整車制動(dòng)性能難以保證等問(wèn)題[5, 15]。文獻(xiàn)[16]提出一種EMB與制動(dòng)能回收相結(jié)合的方法，在制動(dòng)過(guò)程中根據(jù)駕駛員的制動(dòng)意圖將電機(jī)再生制動(dòng)回收的能量直接作為EMB的促動(dòng)能。雖然該方式縮短了能量流動(dòng)路徑，提高了制動(dòng)能回收率，但2套制動(dòng)系統(tǒng)仍然是相互獨(dú)立的。針對(duì)現(xiàn)行電動(dòng)汽車制動(dòng)系統(tǒng)存在的問(wèn)題，本文作者利用現(xiàn)代先進(jìn)的機(jī)電控制技術(shù)，提出一種新型電磁機(jī)械耦合再生制動(dòng)系統(tǒng)，集成EMB和再生制動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，克服2套制動(dòng)系統(tǒng)相互獨(dú)立的缺點(diǎn)，在電磁制動(dòng)能量回饋的同時(shí)，促動(dòng)摩擦制動(dòng)，實(shí)現(xiàn)電磁機(jī)械耦合再生制動(dòng)。

1 電磁機(jī)械耦合再生制動(dòng)系統(tǒng)

結(jié)合EMB和再生制動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)[17]，根據(jù)機(jī)、電、磁相互耦合作用機(jī)理，構(gòu)建了基于輪轂電機(jī)的電磁機(jī)械耦合再生制動(dòng)系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)如圖1所示。EMCB系統(tǒng)主要由電磁制動(dòng)系統(tǒng)和摩擦制動(dòng)系統(tǒng)2部分組成。電磁制動(dòng)系統(tǒng)由車輪1、傳動(dòng)裝置2、電機(jī)轉(zhuǎn)子3、電機(jī)定子4等組成；摩擦制動(dòng)系統(tǒng)由花鍵軸套5、螺桿6、螺母7、導(dǎo)向塊8、推力軸承9、膜片彈簧10、制動(dòng)鉗11、制動(dòng)盤(pán)12等組成。

制動(dòng)時(shí)，電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，電機(jī)控制器控制電機(jī)產(chǎn)生電能為蓄電裝置充電，電機(jī)轉(zhuǎn)子3和電機(jī)定子4之間產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩通過(guò)傳動(dòng)裝置2從電機(jī)轉(zhuǎn)子3傳遞到車輪1，阻礙車輪轉(zhuǎn)動(dòng)，使車輪和地面產(chǎn)生制動(dòng)力；由于電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子之間的電磁轉(zhuǎn)矩互為作用力和反作用力，因此，該電磁轉(zhuǎn)矩通過(guò)與電機(jī)定子4固結(jié)的花鍵軸套5傳遞到螺桿6，花鍵軸套5空套在固定軸13上，螺桿6與花鍵軸套5通過(guò)花鍵滑動(dòng)配合，螺桿6和螺母7非自鎖螺旋配合，導(dǎo)向塊8限制螺母7轉(zhuǎn)動(dòng)使其軸向滑動(dòng)。因此，花鍵軸套5驅(qū)動(dòng)螺桿6和螺母7沿軸向反向滑動(dòng)，但右端推力軸承9限制了軸向位移，螺母7或螺桿6只能推動(dòng)左端推力軸承9軸向移動(dòng)。

在低制動(dòng)強(qiáng)度下，較小的電磁轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的螺旋推力無(wú)法克服膜片彈簧10的彈性力，不能消除推力軸承9和制動(dòng)鉗11之間的間隙，因此，制動(dòng)盤(pán)12無(wú)法被夾緊以產(chǎn)生摩擦轉(zhuǎn)矩，EMCB系統(tǒng)工作在電磁制動(dòng)模式，如圖2所示。

1—車輪；2—傳動(dòng)裝置；3—電機(jī)轉(zhuǎn)子；4—電機(jī)定子；5—花鍵軸套；6—螺桿；7—螺母；8—導(dǎo)向塊；9—推力軸承；10—膜片彈簧；11—制動(dòng)鉗；12—制動(dòng)盤(pán)；13—固定軸。

圖2 電磁制動(dòng)模式

在中高制動(dòng)強(qiáng)度下，較大的電磁轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的螺旋推力能夠克服膜片彈簧10的彈性力，消除推力軸承9和制動(dòng)鉗11之間的間隙，推動(dòng)制動(dòng)鉗11夾緊制動(dòng)盤(pán)12產(chǎn)生摩擦轉(zhuǎn)矩，并通過(guò)銷軸作用在電機(jī)轉(zhuǎn)子3上，與電機(jī)轉(zhuǎn)子3的電磁轉(zhuǎn)矩形成制動(dòng)車輪的耦合制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，EMCB系統(tǒng)工作在耦合制動(dòng)模式，如圖3所示。

電磁機(jī)械耦合再生制動(dòng)系統(tǒng)為再生制動(dòng)和摩擦制動(dòng)集成耦合線控系統(tǒng)，利用電能回饋產(chǎn)生電磁制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，同時(shí)電磁制動(dòng)轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生摩擦制動(dòng)的促動(dòng)動(dòng)力，在不消耗額外摩擦制動(dòng)促動(dòng)能的情況下實(shí)現(xiàn)摩擦制動(dòng)，電磁制動(dòng)和摩擦制動(dòng)形成電磁機(jī)械耦合系統(tǒng)，共同作用實(shí)現(xiàn)車輛制動(dòng)。

圖3 耦合制動(dòng)模式

2 EMCB系統(tǒng)的耦合機(jī)理

電機(jī)的定子與螺桿花鍵軸套固定連接，電機(jī)轉(zhuǎn)子與定子的相互作用力通過(guò)傳動(dòng)裝置制動(dòng)車輪，同時(shí)通過(guò)花鍵軸套驅(qū)動(dòng)螺旋傳動(dòng)裝置，因此，有如下關(guān)系：

電機(jī)的功率損耗主要包括銅耗、鐵損、逆變器損耗以及摩擦損耗[18]，電機(jī)效率方程為

(3)

a和c分別為電機(jī)相電阻、鐵損等效電阻，Ω；a為電機(jī)相電感，H；f為永磁體產(chǎn)生的磁鏈，Wb；為電機(jī)極對(duì)數(shù)；1和2為逆變器相關(guān)系數(shù)。

電磁機(jī)械耦合再生制動(dòng)系統(tǒng)的核心部件是螺旋傳動(dòng)裝置，如圖4所示。據(jù)圖4并參照?qǐng)D1，電機(jī)定子4通過(guò)花鍵軸套5驅(qū)動(dòng)螺桿6轉(zhuǎn)動(dòng)，螺桿6既能隨花鍵軸轉(zhuǎn)動(dòng)又能沿花鍵軸滑動(dòng)，螺母只能沿導(dǎo)向塊軸向滑動(dòng)。

圖4 螺母螺桿花鍵受力示意圖

圖4中，1為螺旋傳動(dòng)力矩，N?m；N1，N2，N3，N4和N5分別為螺桿花鍵接觸面法向力、螺母滑動(dòng)接觸面法向力、螺母端面壓力、螺桿端面壓力、螺桿螺母的螺紋接觸面法向力，N；f1，f2，f3，f4和f5分別為上述對(duì)應(yīng)作用力作用摩擦副摩擦力，N；s為螺桿導(dǎo)程角，rad。非自鎖螺旋傳動(dòng)裝置動(dòng)力學(xué)方程為

式中：1，2，3，4和5分別為上述對(duì)應(yīng)作用力作用摩擦副摩擦因數(shù)；c1，c2，c3，c4和c5分別為螺桿花鍵的嚙合半徑、螺母滑動(dòng)半徑、螺母端面軸承摩擦半徑、螺桿端面軸承摩擦半徑、螺桿螺母的嚙合半徑，m；Lg和Lm分別為螺桿、螺母的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，kg?m2；Lg和Lm分別為螺桿、螺母的角速度，rad/s。

由EMCB系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理可知，螺旋傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)量非常小，根據(jù)式(1)和(4)，螺旋傳動(dòng)方程可簡(jiǎn) 化為

式中：N為螺桿或螺母的螺旋推力，N；為當(dāng)量摩擦角，，rad；1為螺旋傳動(dòng)裝置的機(jī)械效率。

當(dāng)螺旋推力不足以克服彈簧彈力消除制動(dòng)間隙時(shí)，螺旋推力與彈簧彈力互為作用力和反作用力，摩擦制動(dòng)不參與；當(dāng)螺旋推力達(dá)到膜片彈簧的峰值點(diǎn)s0時(shí)，制動(dòng)間隙完全消除，隨螺旋推力的繼續(xù)增大，螺旋推力與彈簧彈力不再互為作用力和反作用力，摩擦制動(dòng)開(kāi)始起作用。因此，制動(dòng)壓力與螺旋推力、彈性力的關(guān)系可表達(dá)為

式中：c為作用于制動(dòng)盤(pán)上的壓力，N；s0為制動(dòng)間隙完全消除時(shí)對(duì)應(yīng)的膜片彈簧彈性力，N；s為膜片彈簧彈性力，N。

電機(jī)制動(dòng)力矩L通過(guò)螺旋傳動(dòng)裝置產(chǎn)生制動(dòng)壓力c作用在摩擦盤(pán)上，摩擦轉(zhuǎn)矩通過(guò)銷軸作用在電機(jī)轉(zhuǎn)子上，進(jìn)而通過(guò)傳動(dòng)裝置產(chǎn)生摩擦制動(dòng)轉(zhuǎn)矩bc，與電磁制動(dòng)轉(zhuǎn)矩一同構(gòu)成EMCB系統(tǒng)的總制動(dòng)力矩：

式中：u為總制動(dòng)力矩，N?m；bc為摩擦制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，N?m；p為制動(dòng)壓力作用半徑，m；c為制動(dòng)盤(pán)摩擦因數(shù)。

根據(jù)式(1)，(5)和(7)可得總制動(dòng)力矩方程為

(9)

其中：sgn()為關(guān)于的符號(hào)函數(shù)。

由式(8)和(9)可知，EMCB系統(tǒng)的總制動(dòng)力矩是關(guān)于電機(jī)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩L的連續(xù)函數(shù)，而電機(jī)制動(dòng)力矩可以在一定范圍內(nèi)自由分配[6]，因此，由EMCB再生制動(dòng)系統(tǒng)決定的制動(dòng)力分配曲線在一定范圍內(nèi)是自由可控的。

在一次制動(dòng)過(guò)程中，車輛制動(dòng)能的功率損失主要包括電機(jī)銅耗Cu和鐵損Fe、逆變器損耗inv、電池充電損耗bat[4]，制動(dòng)能回收率e可表達(dá)為

式中：V為整車平動(dòng)動(dòng)能損失，J；J為整車轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能損失，J。

3 制動(dòng)力分配控制策略分析

制動(dòng)力分配策略的設(shè)計(jì)目標(biāo)是提高整車的制動(dòng)能回收率和制動(dòng)穩(wěn)定性，并優(yōu)化駕駛員的制動(dòng)感覺(jué)[19]。本文采用理想制動(dòng)力分配策略，在保證制動(dòng)效能的前提下盡可能地使前、后軸制動(dòng)力接近理想I曲線，并具備良好的制動(dòng)舒適性。

車輛制動(dòng)力按I曲線分配可以保證在任意附著路面上前后車輪同時(shí)抱死，提高路面利用附著系數(shù)，前、后軸制動(dòng)力需滿足如下關(guān)系式：

式中：uf和ur分別為前、后軸制動(dòng)力，N；為整車質(zhì)量，kg；f為前軸到質(zhì)心的距離，m；r為后軸到質(zhì)心的距離，m；為軸距，m；g為整車質(zhì)心高，m；為目標(biāo)制動(dòng)強(qiáng)度；0為路面附著系數(shù)。

根據(jù)式(9)和式(11)可得理想制動(dòng)力分配下的前、后輪電機(jī)制動(dòng)力矩分配特性為

式中：Lf和Lr分別為前、后輪的電機(jī)制動(dòng)力矩，N?m；ef和er分別為前、后車輪的有效半徑，m；Lf和Lr分別為前、后輪的螺旋推力系數(shù)。

制動(dòng)感覺(jué)是駕駛員與車輛交互的重要信息，直接影響車輛品質(zhì)的評(píng)價(jià)，制動(dòng)不舒適度隨制動(dòng)減速度和減速度變化率的增大而增加[20]?？紤]制動(dòng)效能和制動(dòng)感覺(jué)的個(gè)性化需求，盡量滿足中低制動(dòng)強(qiáng)度下制動(dòng)舒適性好、高制動(dòng)強(qiáng)度下制動(dòng)效能高，本文選用二次曲線表達(dá)目標(biāo)制動(dòng)強(qiáng)度與踏板位置的關(guān)系，即

式中：p為制動(dòng)踏板位置，%；p和p分別為踏板函數(shù)相關(guān)系數(shù)。

根據(jù)式(12)和式(13)可得I曲線制動(dòng)力分配下的目標(biāo)電機(jī)制動(dòng)力矩為

(15)

β曲線部分制動(dòng)力分配策略的目標(biāo)電機(jī)制動(dòng)力矩表達(dá)式為

式中：f和r分別為增益系數(shù)；和分別為I曲線和曲線連續(xù)點(diǎn)處的電機(jī)制動(dòng)力矩。

車輛參數(shù)如表1所示，電機(jī)制動(dòng)力矩與踏板開(kāi)度的關(guān)系曲線如圖5所示，制動(dòng)力分配關(guān)系如圖6所示，I曲線和β曲線的交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的是同步附著系數(shù)，也是EMCB制動(dòng)力分配策略的分界點(diǎn)。EMCB制動(dòng)力分配策略在中低制動(dòng)強(qiáng)度下按I曲線分配前、后軸制動(dòng)力，高制動(dòng)強(qiáng)度下按β曲線分配前、后軸制動(dòng)力。

由式(15)和(16)可知，目標(biāo)電機(jī)制動(dòng)力矩是關(guān)于踏板位置的高階函數(shù)，從踏板位置信號(hào)到車輪制動(dòng)力是開(kāi)環(huán)控制，緊急制動(dòng)時(shí)車輪容易抱死失去轉(zhuǎn)向能力。因此，在上述的制動(dòng)力分配策略基礎(chǔ)上引入防抱滑移率控制，采用典型的邏輯門限值控制方法，調(diào)節(jié)各輪的電機(jī)制動(dòng)力矩使各車輪實(shí)際滑移率在目標(biāo)滑移率 附近。

表1 車輛參數(shù)

1—前輪電機(jī)制動(dòng)力矩；2—后輪電機(jī)制動(dòng)力矩。

1—β曲線；2—理想I曲線；3—EMCB曲線。

4 控制性能試驗(yàn)

依據(jù)前述EMCB系統(tǒng)的耦合機(jī)理和制動(dòng)力分配策略，針對(duì)具有四輪電磁機(jī)械耦合再生制動(dòng)系統(tǒng)的小型電動(dòng)汽車，參數(shù)見(jiàn)表1，在Matlab/Simulink中構(gòu)建新型制動(dòng)系統(tǒng)模型和制動(dòng)力分配控制策略，應(yīng)用CarSim&Simulink聯(lián)合仿真平臺(tái)，以有、無(wú)滑移率控制的緊急制動(dòng)工況為例，對(duì)一次制動(dòng)過(guò)程的制動(dòng)能回收率、制動(dòng)穩(wěn)定性、制動(dòng)舒適性以及制動(dòng)效能等進(jìn)行驗(yàn)證分析，試驗(yàn)參數(shù)如表2所示。

表2 試驗(yàn)參數(shù)

無(wú)滑移率控制的緊急制動(dòng)過(guò)程如圖7所示，中低制動(dòng)強(qiáng)度下，前、后輪角速度和滑移率變化一致，對(duì)應(yīng)的實(shí)際制動(dòng)力分配曲線與理想I曲線基本吻合，如圖8所示；隨制動(dòng)強(qiáng)度的增加，前輪制動(dòng)力比后輪上升較快，實(shí)際制動(dòng)力分配曲線偏離理想I曲線，隨后沿β曲線急劇上升，前、后輪角速度迅速下降，前輪比后輪提前0.1?s抱死，滿足制動(dòng)穩(wěn)定性和制動(dòng)效能的需求；中低制動(dòng)強(qiáng)度下，前、后輪制動(dòng)力能很好滿足理想制動(dòng)力分配關(guān)系，使得前后輪的滑移、磨損基本一致，有效減小了各輪胎縱向特性的差異，提高了路面利用附著系數(shù)，滿足制動(dòng)穩(wěn)定性和舒適性的要求。

制動(dòng)開(kāi)始階段前、后輪角速度和滑移率的變化比較平滑且一致，隨制動(dòng)強(qiáng)度的增加，前輪角速度下降較快，滑移率增加迅速，前輪提前后輪抱死，制動(dòng)時(shí)間為2.96?s，平均制動(dòng)減速度為0.57；當(dāng)制動(dòng)力達(dá)到路面附著極限后，車輪迅速抱死使得車輛失去轉(zhuǎn)向能力，并且此時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)速為0 r/min，對(duì)應(yīng)的電機(jī)工作效率非常低。為此，提出了引入防抱滑移率控制的制動(dòng)力分配策略，緊急制動(dòng)時(shí)控制車輪滑移率防止車輪抱死，滑移率控制的門限車速為5?km/h，如圖9所示，前、后輪滑移率維持在20%附近，對(duì)應(yīng)的前、后輪制動(dòng)力保持在峰值附近，制動(dòng)時(shí)間為2.69?s，平均制動(dòng)減速度為0.62。與無(wú)滑移率控制相比，引入滑移率控制后制動(dòng)時(shí)間縮短0.27?s，平均制動(dòng)減速度提高8.8%，既提高了制動(dòng)效能和制動(dòng)方向穩(wěn)定性，又保留了車輛的轉(zhuǎn)向能力；當(dāng)車速小于5?km/h時(shí)，關(guān)閉滑移率控制，前、后輪滑移率迅速上升到100%，車輪抱死，前、后輪制動(dòng)力和制動(dòng)強(qiáng)度由峰值下降。

(a) 速度和制動(dòng)強(qiáng)度變化曲線；(b) 制動(dòng)力和滑移率變化曲線

1—理想I曲線；2—實(shí)際制動(dòng)力分配曲線。

制動(dòng)能回收率在制動(dòng)強(qiáng)度和車速方向的散點(diǎn)分布如圖10和圖11所示。從圖10和圖11可見(jiàn)：隨車速下降，制動(dòng)能回收率先急劇增加后平穩(wěn)下降；隨制動(dòng)強(qiáng)度的不斷增加，制動(dòng)能回收率先增加后減??；當(dāng)制動(dòng)強(qiáng)度達(dá)到路面附著極限后，無(wú)滑移率控制的制動(dòng)能回收率急劇下降到11.1%，有滑移率控制的制動(dòng)能回收率螺旋下降到22.8%，制動(dòng)能回收率提高了105%；在中低制動(dòng)強(qiáng)度0.1~0.6和中等車速40~60?km/h下，平均制動(dòng)能回收率為50.6%。因此，基于EMCB新型制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)力分配策略大大提高了車輛一次出行的總制動(dòng)能回收率，有效地增加了電動(dòng)汽車的續(xù)駛 里程。

(a) 速度和制動(dòng)強(qiáng)度變化曲線；(b) 制動(dòng)力和滑移率變化曲線

圖10 無(wú)滑移率控制的制動(dòng)能回收率散點(diǎn)分布

圖11 有滑移率控制的制動(dòng)能回收率散點(diǎn)分布

5 結(jié)論

1) EMCB新型制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)力分配策略能夠?qū)崿F(xiàn)前、后軸制動(dòng)力分配接近I曲線，保證了制動(dòng)方向穩(wěn)定性，提高了路面利用附著系數(shù)，改善了制動(dòng)平順性。

2) EMCB新型制動(dòng)系統(tǒng)在中低制動(dòng)強(qiáng)度和中等車速下具有較高的制動(dòng)能回收率，平均達(dá)到50.6%，緊急制動(dòng)工況下達(dá)到11.1%，防抱滑移率控制可達(dá)到22.8%，大大提高了車輛總制動(dòng)能回收率，有效地增加了電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程。

3) 基于EMCB新型制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)力分配策略的防抱滑移率控制，提高了制動(dòng)效能、制動(dòng)能回收率和制動(dòng)穩(wěn)定性，為進(jìn)一步獲得良好的ABS，EBD和ESP等控制性能奠定了基礎(chǔ)。

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(編輯 趙俊)

Braking force distribution strategy based on electromagnetic-mechanical coupled regenerative braking system

ZHANG Zhongfu1, WANG Guoye1, ZHANG Lu1, 2, ZHAO Jianzhu1, HE Changran1

(1. College of Engineering, China Agricultural University, Beijing 100083, China;2. Transportation Institute, Inner Mongolia University, Hohhot 010070, China)

For the deficiency of current electric vehicle regenerative braking, a new design of electromagnetic- mechanical coupled regenerative braking (EMCB) system was proposed, and the coupled mechanism was analyzed. A braking force distribution strategy was proposed based on EMCB system and curve of ideal braking force distribution, and the dynamic model of EMCB and control strategy were established by Matlab/Simulink. The braking energy recovery, braking stability and braking comfort were studied, contrasted and simulated with the co-simulation platform of CarSim&Simulink during normal braking and emergency braking with or without slip control. The results show that the strategy not only can realize practical braking force distribution curve which agrees with I-curve well under low and middle braking strength, but also meet brake efficiency under high braking strength. The braking force distribution strategy ensures braking stability and braking comfort, which can maintain a high recovery efficiency and increase the driving range of electric vehicles effectively. Further, the strategy lays a foundation for obtaining good control performance of antilock brake system (ABS), electronic brakeforce distribution (EBD) and electronic stability program (ESP), etc.

electric vehicles; electromagnetic braking; coupled braking; braking force distribution; braking energy recovery

10.11817/j.issn.1672?7207.2017.06.016

U469.72

A

1672?7207(2017)06?1530?08

2016?08?30；

2016?10?10

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51175498)(Project (51175498) supported by the National Natural Science Foundation of China)

趙建柱，副教授，從事車輛地面力學(xué)控制研究；E-mail：zhjzh@cau.edu.cn