電動汽車機電復(fù)合制動力分析研究

曲長生

摘 要：目前，隨著社會中傳統(tǒng)燃油汽車保有量的不斷增加，由燃油汽車引發(fā)的污染也愈來愈嚴(yán)重，面對這種狀況，發(fā)展清潔性更高的電動汽車成為了一種必然趨勢。電動汽車以電能作為驅(qū)動能源，其行駛過程中不產(chǎn)生污染性廢氣和顆粒性污染物，這與現(xiàn)代社會倡導(dǎo)的低碳綠色發(fā)展理念相契合。復(fù)合制動系統(tǒng)是電動汽車制動的重要組成部分，文章對電動汽車機電復(fù)合制動系統(tǒng)展開了分析和研究，僅供參考。

關(guān)鍵詞：電動汽車;符合制動力;綠色低碳

當(dāng)前，有很多關(guān)于電動汽車機電復(fù)合制動控制的研究文獻，涉及多種控制策略，其重點內(nèi)容為調(diào)整汽車不同結(jié)構(gòu)的動力輸出，以同時滿足汽車的安全行駛需求和運行能量回收需求。具體來講，需要通過一定的計算方式計算前后軸分配曲線，隨后按照總制動需求、制動器運行狀態(tài)分配制動力矩。但是電動汽車的制動系統(tǒng)與常規(guī)汽車的制動系統(tǒng)不同，其在分配制動力矩之前必須掌握各個制動機構(gòu)的運行狀態(tài)。

1 電動汽車機電復(fù)合制動的原理及其研究意義

制動性能直接關(guān)系到電動汽車行駛的安全性，隨著電動汽車產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，電動汽車機電符合制動方面的研究也成為了當(dāng)前的一個熱點。在電動汽車實施制動時，電機能夠提供制動所需要的制動力矩，并且汽車輪胎在與地面摩擦的作用力下，會帶動電機進行轉(zhuǎn)動，并將此過程中產(chǎn)生的電流經(jīng)過AC/DC 變換器轉(zhuǎn)換后，存儲到動力電池中。這樣不但能夠生成移動的制動力矩，同時還可以實現(xiàn)動能的回收和存儲，有助于增加電動汽車的續(xù)航，減少車主的續(xù)航焦慮感。但是需要注意的是，緊靠電動機的轉(zhuǎn)矩是無法滿足汽車制動力矩要求的，并且電機輸出的轉(zhuǎn)矩會被轉(zhuǎn)速以及電池等因素所影響，因此僅僅依靠電動機的轉(zhuǎn)矩來對電動汽車進行制動是不現(xiàn)實的。因此，研究人員就提出使用機電復(fù)合制動系統(tǒng)來對電動汽車進行制動，即使汽車的機械制動模塊與電機制動模塊進行協(xié)同，在保障車輛制動安全的前提下，實現(xiàn)制動能量的有效回收?；谏鲜龇治?，對電動汽車機電復(fù)合制動進行研究，對于電動汽車產(chǎn)業(yè)的健康、可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

2 機電復(fù)合制動的優(yōu)勢

傳統(tǒng)汽車在進行制動時，通常都使用的是液壓制動系統(tǒng)。液壓制動系統(tǒng)主要是利用制動盤與制動鉗之間的摩擦作用而實現(xiàn)車輛制動的，液壓制動方式輸出的力矩大、制動穩(wěn)定性好，因此在當(dāng)前汽車產(chǎn)業(yè)中應(yīng)用非常廣。但是需要注意的是，這種制動方式在實際工作時不但會消耗一定的能源，也需要一定的時間，并且汽車的動能全部以熱能的形式散發(fā)到了空氣中，造成了能量的浪費。機電復(fù)合制動系統(tǒng)，不但具備傳統(tǒng)液壓制動的優(yōu)勢，同時還能夠?qū)崿F(xiàn)對車輛制動部分能量的回收，通過回收制動時所消耗的能量，就產(chǎn)生了再生制動系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的制動系統(tǒng)反應(yīng)速度相比，再生制動系統(tǒng)速度具有反應(yīng)快的優(yōu)勢，且能夠?qū)崿F(xiàn)對部分制動能量的回收。因此從長遠(yuǎn)的角度來分析，復(fù)合制動系統(tǒng)的發(fā)展可以有效緩解當(dāng)前的能源緊缺問題。

3 電動汽車機電復(fù)合制動控制策略

電動汽車產(chǎn)業(yè)近些年雖然發(fā)展非常迅速，但是依舊有很多問題需要進行優(yōu)化和改進。與傳統(tǒng)汽車制動系統(tǒng)相比較，機電復(fù)合制動系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)部分能源的回收與再利用，這對于增加車輛行駛里程具有非常重要的作用。所以，近些年越來越多的企業(yè)開始對機電復(fù)合制動系統(tǒng)開展研究。

3.1 基于模糊控制器的制動控制策略

模糊控制屬于一種電動汽車機電復(fù)合制動控制方式，具有能控制復(fù)雜對象、不需要控制對象數(shù)學(xué)模型等應(yīng)用優(yōu)勢。電動汽車機電復(fù)合制動系統(tǒng)中最為關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)便是電機，其運行性能直接關(guān)系到了汽車的行駛安全性和能量回收率。因此，在選擇模糊控制器時，首先需要考慮到電機的運行參數(shù)，最關(guān)鍵的便是轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速直接決定了電機的制動力矩和運行功率;其次需要考慮汽車總制動力矩、電池SOC，以避免電機制動操作對電池造成損害，同時確保緊急情況發(fā)生之后電機制動能安全停止。模糊控制器的變量有總制動力（F）、車速（V）、電池SOC，按照汽車在不同運行狀態(tài)下的制動需求，將F（取值范圍為0～2500N）劃分為4個模糊集：L（小）、M（中等）、H（大）、HB（很大）;將V（取值范圍為0～100km/h）劃分為3個模糊集：L（?。（中等）、H（大）;將電池SOC（取值范圍為0～1）劃分為5個模糊集：HL（很低）、L（低）、M（中等）、H（高）、HB（很高）。這樣，當(dāng)汽車在較為擁堵的路線上行駛時，汽車的V和電池SOC較低，此時，電機的制動力矩能滿足全部汽車的制動力矩需求;如果汽車的電池SOC較高，機械制動力矩便會滿足部分汽車的制動力矩需求。當(dāng)汽車在高速公路下長坡的路線上行駛時，汽車的電池SOC較低，此時，電機的制動力矩能滿足全部或部分汽車的制動力矩需求;如果汽車的電池SOC較高，電機制動可以不參與到汽車制動中。

3.2 基于前后軸制動力分配的制動控制策略

3.2.1 理想制動力分配制動控制策略

考慮汽車制動的安全需求，在汽車制動過程中，前、后軸會分配制動力，以實現(xiàn)對地面摩擦力的最大化應(yīng)用，進而避免汽車前輪在制動過程中出現(xiàn)側(cè)滑情況。此外，汽車制動還需要考慮能量回收效率。

3.2.2 基于制動器的前后軸制動力分配制動控制策略

假設(shè)汽車的制動強度相同，設(shè)定一根既定的Z線，可以在靠近OC曲線的范圍內(nèi)選擇分配點，這樣能做到對地面摩擦力的充分應(yīng)用，因此能確保汽車制動安全性;同樣可以在靠近BC線、OA線、AB線的范圍內(nèi)選擇分配點，這樣能為汽車前輪提供更多制動力矩，有利于電機進行制動，能提高能量的回收效率。

但是，電機制動力矩及運行功率除了受到電機運行參數(shù)的影響，電機制動能量儲存還受到電池運行狀態(tài)的影響，為了避免電池在儲存能量過程中受到損害，同時確保汽車制動系統(tǒng)能有效回收能量，在分配汽車制動力前，需要分析各個制動結(jié)構(gòu)的運行狀態(tài)。基于此，要確保電機能有效回收能量，為汽車制動提供一部分制動力矩，文章選擇了一種基于制動器的前后軸制動力分配制動控制策略，首先考慮的是電機的前軸制動力矩，然后調(diào)整前后軸的地面摩擦力矩，前后軸制動力分配位置在靠近I曲線的同時，不能超過ECE法規(guī)。

4 結(jié)束語

綜上所述，隨著全球環(huán)境污染與能源短缺形勢越來越嚴(yán)峻，綠色、低碳、環(huán)保理念成為了當(dāng)前社會普遍認(rèn)可的一種發(fā)展理念。與傳統(tǒng)汽車相比，電動汽車在行使過程中不會產(chǎn)生大量的污染物，因此，近些年電動汽車產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)了高速發(fā)展。電動汽車行駛過程中，車輛的制動系統(tǒng)是非常關(guān)鍵的，直接決定了車輛行駛的安全性。基于此，文章對電動汽車機電復(fù)合制動力分配控制策略展開了分析，此控制策略的應(yīng)用能在保證電動汽車安全行駛的基礎(chǔ)上，做到對制動力矩和運行動能的充分回收，這優(yōu)化了電動汽車機電復(fù)合制動控制和分配，提高了運行動能轉(zhuǎn)化效率，但是此控制方式的應(yīng)用還不夠成熟，后續(xù)還需要進一步深入研究。

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