電動(dòng)汽車制動(dòng)控制策略的實(shí)際應(yīng)用探索

黃金表

摘 要：汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展讓環(huán)境問題日益嚴(yán)重，而電動(dòng)汽車的出現(xiàn)改變了這一狀況。電動(dòng)汽車本身對(duì)環(huán)境所排放的污染物少，噪音相對(duì)較低，是汽車行業(yè)未來(lái)發(fā)展的主要趨向。制動(dòng)控制是電動(dòng)汽車的主要技術(shù)之一，制動(dòng)技術(shù)的研究也是機(jī)械制造行業(yè)的主要研究課題之一。文章將從電動(dòng)汽車制動(dòng)模式角度出發(fā)，深入分析其在能量回饋方面的約束條件與具體過(guò)程，并且對(duì)其制動(dòng)控制策略以及實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行探索，期望提升電動(dòng)汽車的制動(dòng)控制系統(tǒng)，提高電動(dòng)汽車的制動(dòng)舒適性及穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車；制動(dòng)技術(shù)；控制策略

中圖分類號(hào)：U469.72 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）34-0157-02

當(dāng)前世界上的汽車保有量大約是8億，而該數(shù)字還在以每年三千萬(wàn)的速度增長(zhǎng)。能源消耗、環(huán)境污染成為全球變暖的主要原因，越是發(fā)展的城市，其在環(huán)境與能源方面的矛盾就越多。電動(dòng)汽車的出現(xiàn)緩解了城市交通在能源消耗與環(huán)境破壞方面的問題，其也成為未來(lái)汽車發(fā)展的主要方向。電動(dòng)汽車是以電能作為主要能源進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的汽車，該類型車在污染物的排放方面大幅度減少，大大提升了經(jīng)濟(jì)效益。

1 電動(dòng)汽車制動(dòng)模式

電動(dòng)汽車的制動(dòng)模式主要有三種形式，其在不同的情況下，將被應(yīng)用不同形式的制動(dòng)策略。第一種是急剎車，其所相應(yīng)的速度每秒超過(guò)兩米，為了安全起見，剎車將會(huì)以機(jī)械形式為主。第二種是中度剎車，主要是因?yàn)槠囋跍p速或者是為了減速至停止。因此，在采取制動(dòng)策略時(shí)通常會(huì)選擇電剎車來(lái)進(jìn)行減速，利用機(jī)械剎車到車輛停止。第三種則是車輛遭遇長(zhǎng)下坡時(shí)需要進(jìn)行剎車，坡度對(duì)于電動(dòng)汽車的制動(dòng)力通常要求不大，該種情況也通常會(huì)以電剎車的形式來(lái)進(jìn)行制動(dòng)。

2 電動(dòng)汽車能量回饋制動(dòng)分析

2.1 能量回收約束條件

電動(dòng)汽車在進(jìn)行制動(dòng)的時(shí)候會(huì)有能量的回饋，而該能量回饋存在約束條件。首先，在滿足汽車的剎車安全需求時(shí)，汽車進(jìn)行剎車需要找到電剎車以及機(jī)械剎車之間的最佳時(shí)間，盡可能的在最佳時(shí)間切換，從而獲得更多的能量反饋。其次，電動(dòng)汽車進(jìn)行制動(dòng)需要考慮到汽車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，其本身的工作特性以及其輸出能力如果達(dá)到最佳效果，其所輸送的電流就更加穩(wěn)定，控制的效果也相對(duì)較好[1]。最后，電動(dòng)汽車在運(yùn)行期間，需要保證電池組的充電安全，即使不能為了讓汽車電力更加充盈和過(guò)度充電。從上述情況就可以了解到，電動(dòng)汽車的能量回收其實(shí)存在很多限制因素，而從主觀上來(lái)講，主要是由于汽車駕駛?cè)藛T的判斷來(lái)決定。從客觀的角度上則主要是受到汽車電機(jī)本身的限制，其性能以及運(yùn)行的狀態(tài)都會(huì)成為集中系統(tǒng)能量回收的約束條件[2]。而從電機(jī)本身特性來(lái)說(shuō)，當(dāng)電機(jī)處于某一轉(zhuǎn)速時(shí)電制動(dòng)所提供的電機(jī)效率、發(fā)電功率以及制動(dòng)力矩三者之間具有一定的聯(lián)系，即制動(dòng)力矩=制動(dòng)功率/電機(jī)轉(zhuǎn)速=（發(fā)電功率/發(fā)電效率）/電機(jī)轉(zhuǎn)速。從該公式當(dāng)中能夠看出，電功率不僅與電機(jī)本身的性能有關(guān)，而且還會(huì)受到充電功率與電路的影響，也就是發(fā)電功率不能大于線路損耗的功率與充電功率之和，發(fā)電電流則不可以大于最大充電電流，否則將會(huì)對(duì)儲(chǔ)能元件造成加大程度的損壞。

2.2 制動(dòng)過(guò)程

電動(dòng)汽車的能量回饋能夠得出相關(guān)公式：E=K1K2K3（ΔW-F1S）。在該公式當(dāng)中，K1所代表的是機(jī)械的傳動(dòng)效率，而K2則表示了發(fā)電的效率，K3表示了充電的效率。在確定的剎車情況當(dāng)中，當(dāng)車體本身的動(dòng)能減弱以后，其機(jī)械的傳動(dòng)效率以及受到的滾動(dòng)摩擦力都屬于固定的。在該種情況下，為汽車充電的時(shí)間可以忽略不計(jì)，其充電的效率也可以認(rèn)為是固定的。整個(gè)制動(dòng)過(guò)程產(chǎn)生變化的就是K2會(huì)根據(jù)汽車的轉(zhuǎn)速等因素進(jìn)行變化。從該過(guò)程中可以了解到，當(dāng)電動(dòng)汽車的電池狀態(tài)良好，其能夠回收偶讀能量將與汽車制動(dòng)的剎車距離以及電機(jī)的發(fā)電率有直接的關(guān)系[3]。為了更好的促成能量回饋，可以適當(dāng)調(diào)節(jié)電動(dòng)汽車的電機(jī)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，提高電機(jī)的轉(zhuǎn)速，以便于獲得更多能量。

2.3 控制邏輯

在電動(dòng)汽車制動(dòng)過(guò)程中，如果外界情況以及汽車制動(dòng)系統(tǒng)狀態(tài)滿足剎車要求，制動(dòng)系統(tǒng)將收回大量能量，其所受到的約束條件也最少。當(dāng)電動(dòng)汽車的駕駛?cè)藛T對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行正確的操縱，其所發(fā)出的控制指令如下。首先，電動(dòng)汽車的電機(jī)將會(huì)以轉(zhuǎn)矩閉環(huán)的形式受到控制，而該汽車的控制系統(tǒng)也將對(duì)其電機(jī)發(fā)出關(guān)于制動(dòng)的相關(guān)指令，制動(dòng)能量回饋也將開始運(yùn)行。其次，當(dāng)能量回饋的限制因素被量化，其能夠發(fā)揮出最大的制動(dòng)功率，在保護(hù)系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，回饋能量約束的條件能夠制定出電動(dòng)汽車的制動(dòng)策略。

通過(guò)上述對(duì)能量回饋?zhàn)詣?dòng)所進(jìn)行的分析我們能夠了解到該制動(dòng)的具體流程和本質(zhì)，這在一定程度上有利于將制動(dòng)控制策略應(yīng)用在電動(dòng)汽車當(dāng)中，從而促使電動(dòng)汽車能夠得到更加良好的發(fā)展。

3 電動(dòng)汽車制動(dòng)控制策略應(yīng)用

在汽車行業(yè)越來(lái)越發(fā)達(dá)的情況下，傳統(tǒng)形式的手工已經(jīng)無(wú)法滿足產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與開發(fā)，更加無(wú)法滿足消費(fèi)者對(duì)于汽車系統(tǒng)可靠性的需求。在國(guó)際上的大型汽車制造商都已經(jīng)開始選擇V模式作為開發(fā)方案，該種開發(fā)模式能夠?qū)ζ嚨闹苿?dòng)系統(tǒng)進(jìn)行模型設(shè)計(jì)，而其中所包含的各項(xiàng)技術(shù)則成為目前各大汽車制造企業(yè)所研究的主流技術(shù)，其期望能夠?qū)⑦@部分技術(shù)運(yùn)用到汽車控制系統(tǒng)的研究和開發(fā)當(dāng)中，促使自身的研究效率大幅度提升[4]。

電動(dòng)汽車的制動(dòng)控制策略通常會(huì)在不同的情況下有不同的操縱機(jī)構(gòu)。首先，電動(dòng)汽車在安裝制動(dòng)系統(tǒng)的時(shí)候，會(huì)在操作機(jī)構(gòu)方面安裝手動(dòng)的開關(guān)，并且駕駛員可以通過(guò)對(duì)該開關(guān)的波動(dòng)來(lái)選擇是否啟用電制動(dòng)。而該操作則是由于駕駛員打開電制動(dòng)以后，其電機(jī)將特定的控制指令發(fā)出，從而達(dá)到最終的電控制目的。但如果駕駛員所發(fā)出的指令存在錯(cuò)誤，那么其制動(dòng)的轉(zhuǎn)矩設(shè)定值則會(huì)是0，那么其指令則無(wú)效。

其次，第二種操作形式則是，在電動(dòng)汽車的電制動(dòng)操作當(dāng)中，其整個(gè)操作機(jī)構(gòu)是由一個(gè)動(dòng)能開關(guān)以及油門的踏板所構(gòu)成的。而該操作系統(tǒng)的應(yīng)用主要分為三個(gè)階段。第一個(gè)階段主要是將踏板下踩，當(dāng)踏板處于下行狀態(tài)時(shí)，汽車的電制動(dòng)控制強(qiáng)度減弱。第二個(gè)階段屬于空載狀態(tài)，在該階段當(dāng)中由于踏板不同，使得電機(jī)也處于不同的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)。第三個(gè)階段則是驅(qū)動(dòng)階段，該階段也是踏板下行時(shí)期，但該階段的電制動(dòng)已經(jīng)開始，電機(jī)也開始輸出驅(qū)動(dòng)指令，制動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)汽車的控制逐漸增強(qiáng)[5]。其實(shí)是電動(dòng)汽車的電制動(dòng)系統(tǒng)通過(guò)開關(guān)將制動(dòng)的信號(hào)指令傳達(dá)給了電機(jī)，并且讓電機(jī)將該指令傳達(dá)給整個(gè)制動(dòng)系統(tǒng)，而在電機(jī)運(yùn)作的時(shí)候，受到踏板的控制，在駕駛員的操作之下，制動(dòng)系統(tǒng)不斷轉(zhuǎn)換。endprint

最后，電動(dòng)汽車的第三種操作機(jī)構(gòu)中，也是由一個(gè)電制動(dòng)的開關(guān)以及一個(gè)制動(dòng)的踏板所構(gòu)成。而該電制動(dòng)操作結(jié)構(gòu)主要分為了兩個(gè)方面。第一個(gè)方面，當(dāng)踏板下行的時(shí)候，電制動(dòng)便已經(jīng)開始了，而電制動(dòng)將對(duì)汽車的控制不斷增強(qiáng)。第二個(gè)方面，機(jī)械控制的階段，也就是在踏板下行的時(shí)，機(jī)械制動(dòng)的強(qiáng)度正在不斷的增加。

從上述三種結(jié)構(gòu)中能夠看出，電制動(dòng)在電動(dòng)汽車當(dāng)中并不是為了對(duì)汽車進(jìn)行制動(dòng)，而是通過(guò)該種制動(dòng)策略來(lái)將汽車制動(dòng)的無(wú)效操作轉(zhuǎn)化為可用的能量，存儲(chǔ)在特定的裝置當(dāng)中，從而換取更多的能量來(lái)支持電動(dòng)汽車的行駛。每一種制動(dòng)結(jié)構(gòu)都具有自身的優(yōu)勢(shì)，將其應(yīng)用在電動(dòng)汽車上能夠使電動(dòng)汽車的制動(dòng)性能變得更好，從而提高電動(dòng)機(jī)車制動(dòng)效果。

4 結(jié)束語(yǔ)

如今，世界上的石油資源正在不斷的衰竭，而環(huán)境污染問題也日漸突出，全球變暖成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)話題。在種種環(huán)境矛盾的影響下，各個(gè)國(guó)家為了促進(jìn)汽車工程的發(fā)展需要走新能源發(fā)展的道路，并且紛紛出臺(tái)了關(guān)于能源利用方面的政策。電動(dòng)汽車的出現(xiàn)讓環(huán)境污染的趨勢(shì)得到了緩解，而作為電動(dòng)汽車的關(guān)鍵技術(shù)，制動(dòng)技術(shù)關(guān)系到汽車的安全性能以及舒適性能。在經(jīng)過(guò)多個(gè)制造企業(yè)的研究和開發(fā)以后，不少企業(yè)都已經(jīng)擁有屬于自己的制動(dòng)控制系統(tǒng)，并且將其應(yīng)用到電動(dòng)汽車的制動(dòng)當(dāng)中。電動(dòng)汽車的制動(dòng)控制策略還沒有被完全應(yīng)用到電動(dòng)汽車的制動(dòng)系統(tǒng)，其所起到的依然只是輔助作用。為此，制造企業(yè)需要不斷優(yōu)化電動(dòng)汽車的制動(dòng)技術(shù)，解決其能量回饋的約束條件，促使電動(dòng)汽車的性能得以提升。

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