电动汽车再生制动控制策略的研究开题报告

全文总字数：3105字

1. 研究目的与意义

自20世纪初至今，内燃机汽车的问世给人类带来了巨大的方便，为人类进步做出了巨大的贡献，而由其引起的资源紧缺以及环境问题也越来越引起人们的重视。在这样的情况下，电动汽车开始进入人们的视线：电动汽车不仅在能源，环保和节能方面显示出巨大的优越性和强大的竞争力外，在车辆性能方面也有也具有巨大的优势:电动汽车的转矩响应迅速、加速快，比燃油汽车高出a个数量级，电机可分散配置，通过线传电子控制技术直接控制车轮转速，易实现四轮独立驱动和四轮转向。

而电动汽车区别于传统燃油汽车的关键特性之一就是具由再生制动系统，所谓再生制动就是当汽车在制动或减速过程中，将车辆的部分动能或势能转化为电能储存在蓄电池中，当车辆再次加速或者启动时，又将回收的能量提供给车辆行驶，实现了制动能量的回收利用，从而提高了能量利用效率和汽车续驶里程。在制动过程中，除去空气阻力和行驶阻力消耗掉的能量，一般希望能最大限度的回收所有能量。然而，并不是所有的制动能量都可以回收。在电动汽车上，只有驱动轮的制动能量可以沿着与之相连接的驱动轴传送到能量存储系统，另一部分的制动能量将由车轮上的摩擦制动以热的形式散失掉。同时，在制动能量回收过程中，能量传递环节和能量存储系统的各部件也将会造成能量损失。另外一个影响制动能量回收的因素是，在再生制动时，制动能量通过电动机转化为电能，而电动机吸收制动能量的能力依赖于电动机的速度，在其额定转速范围内制动时，可再生的能量与车速基本上成正比。当所需要的制动能量超出能量回收系统的范围时，电动机可以吸收的能量保持不变，超出的这部分能量就要被摩擦制动系统所吸收。从另一个角度，该点还表明，在驱动电机额定转速内再生制动可以提供较大的制动转矩，而当转速进一步上升，则电动汽车再生制动所能提供的制动力则受电机弱磁恒功率工作区特点限制而减小。

由于车载电源容量有限，电动汽车一次充电后行驶里程不高。因此设计有效的再生制动控制策略，协调分配机械制动力与再生制动力比例，提高电动汽车续驶里程，对电动汽车的推广具有重要的意义。

2. 国内外研究现状分析

目前汽车再生制动机电制动力分配方式主要有固定比例式和最优回馈能量控制方式^[3-4].固定比例式机电制动力分配方式是根据车速与制动强度来控制电制动力大小，该分配方式忽略了路面状况及车辆工况的变化，很难达到回收能量的优化。最优回馈能量控制方式是在满足制动需求与前后轴都不抱死的条件下，机电制动力分配按保证回馈制动能量最大化来分配，这种分配方式没有考虑车辆制动效能，影响制动效果。

上海大学的哈迪和褚超美在其发表的论文《基于电机特性的电动汽车制动力分配策略研究》中，提出一种根据电机转矩特性分配电动汽车前、后轴制动力的控制策略,以此提高电动汽车制动能量的回收^[2]。并在提出的分配策略基础上建立了制动能量系统仿真模型，分别在matlab/simulink和avl-cruise环境下进行仿真。其结果表明：电机特性制动力分配策略能够满足制动法规的要求，与传统i曲线分配前、后轴制动力的控制策略相比，能更充分的利用电机制动力。仿真结果表明，在nedc法规循环工况下，能量回收提高了55.6%，能量回收率提高了5.3%。

制动能量回收和再利用是提高电动车辆续驶里程的有效措施，为了进一步提高制动能量回收效果，江苏大学的盘朝奉，张秀丽，陈燎和陈龙研究了再生制动的能耗特性^[5]。通过数学建模仿真，分析了能量传递路径的能耗对回收效率的影响，得到了制动控制系统、传动系统、能量回收系统等能量消耗率与回收率之间的函数关系。研究结果表明：降低系统能量消耗率可以有效提高能量回收效果，为整车及制动能量回收系统参数匹配提供了理论依据。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：

(1)在理想制动力分配曲线基础上，结合电机输出转矩特性，分析前轮驱动的纯电动汽车前后轮制动力的控制策略。

(2)学习汽车制动动力学和法规限制，分析传统制动力分配策略；分析电机输出转矩特性，计算电机所能提供的再生制动力范围。

(3)以制动强度为基准，划分不同制动强度下前、后轮以及电机制动力与机械制动力的分配比例，提出策略。

4. 研究创新点

综合考虑制动稳定性和能量回收效率，对现有再生控制系统制动力分配策略进行改进。