新型制動能量回饋控制策略仿真

王培振+田林+潘威凱

摘 要：能源和環(huán)保問題是當(dāng)今世界汽車行業(yè)面臨的巨大挑戰(zhàn)，巨大的市場需求與嚴(yán)峻的能源環(huán)境之間的矛盾日益尖銳，研究替代傳統(tǒng)能源的新能源汽車，發(fā)展新能源汽車關(guān)鍵技術(shù)迫在眉睫。制動能量回饋是新能源汽車的核心技術(shù)，該技術(shù)有效降低車輛對能源的消耗和對環(huán)境的污染。針對制動能量回饋控制策略，在MATLAB/Simulink中建模仿真，仿真結(jié)果驗(yàn)證了該策略的有效性。

關(guān)鍵詞：新能源汽車；制動能量回饋；控制策略；仿真

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.04.013

1 前言

隨著汽車保有量的不斷增長，汽車工業(yè)在世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的地位越來越突出，已成為現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)之一，并對世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會的進(jìn)步產(chǎn)生巨大的作用和深遠(yuǎn)的影響[1]。隨著石油資源逐漸短缺，扭轉(zhuǎn)目前以石油為主的能源利用格局，實(shí)現(xiàn)能源多樣化成為未來汽車工業(yè)發(fā)展的趨勢[2]。新能源汽車的普及，顯著改善了傳動內(nèi)燃機(jī)汽車的排放和燃油經(jīng)濟(jì)性，而制動能量回饋技術(shù)的應(yīng)用，增加了車輛的續(xù)駛里程[3]。

2 制動能量回饋控制策略

2.1 制動能量回饋系統(tǒng)

主要由電機(jī)、DC/DC功率變換器和超級電容器組成[4]。常規(guī)的電動汽車制動能量回饋系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

制動能量回饋技術(shù)原理是在車輛減速時，通過電機(jī)將動能轉(zhuǎn)化為電能的過程。但制動能量回饋過程還涉及混合動力汽車的液壓制動與制動能量回饋的復(fù)雜協(xié)調(diào)控制策略。

2.2 制動能量回饋的約束條件

在制動能量回饋的過程中主要約束條件為：

車速：當(dāng)車速較低時，可回饋能量部分較少。

超級電容器電荷量狀態(tài)：當(dāng)其SOC值>90%時，為保護(hù)超級電容器應(yīng)停止能量回饋。

制動強(qiáng)度：當(dāng)制動強(qiáng)度較大時，說明駕駛員期望緊急制動，由機(jī)械制動實(shí)現(xiàn)整車制動；當(dāng)制動強(qiáng)度較小時，完全由電制動來完成整車制動。

2.3 制動能量回饋控制方法

針對新能源汽車行駛在城市工況的特點(diǎn)，提出一種新型制動能量回饋控制方法。

當(dāng)制動踏板踩下時，制動控制器接收制動踏板信號，進(jìn)入能量回饋控制策略判斷程序，執(zhí)行制動能量回饋控制策略程序。為保證制動過程中車輛的舒適性和安全性，應(yīng)盡可能按I曲線分配前后輪制動力。制動強(qiáng)度較小時，為實(shí)現(xiàn)能量回饋率最大化，應(yīng)以電制動為主；中等強(qiáng)度制動時，應(yīng)電制動為主，機(jī)械制動為輔；高強(qiáng)度制動時，應(yīng)以機(jī)械制動為主，在不影響車輛安全性的前提下，盡可能的通過電制動輔助制動，實(shí)現(xiàn)能量回饋?zhàn)畲蠡?/p>

針對車輛在中等制動條件下，在Matlab/Simulink中建立制動能量回饋仿真模型如圖2所示，模型中所選的電動汽車的最大車速為60km/h。

通過仿真結(jié)果顯示，回饋效率約為24.5%，驗(yàn)證了該制動能量回饋系統(tǒng)的有效性和可行性。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙國柱.電動汽車再生制動若干關(guān)鍵問題研究[D].南京航空航天大學(xué)，2012.

[2]任桂周，常思勤.一種電動汽車能量高效回饋制動方法[J].電網(wǎng)技術(shù)，2011，35（01）：164-169.

[3]馬國清，任桂周.一種城市電動公交客車制動能量回饋方法[J].華中科技大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2015，43（07）：58-61.

[4]任桂周.內(nèi)燃—直線發(fā)電集成動力系統(tǒng)儲能裝置的研究[D].南京理工大學(xué)，2011.

基金項(xiàng)目：煙臺大學(xué)研究生科創(chuàng)新基金一般項(xiàng)目（YDYB1719）

作者簡介：王培振，男，研究生，研究方向：電動汽車制動能量回饋技術(shù)。endprint