基于后轮驱动的纯电动汽车再生制动控制策略研究文献综述

 2022-05-12 09:05

  1. 前言

随着社会的快速发展,人们对汽车的环保性、经济性的需求越来越高,因此新能源汽车逐渐发展起来,而其中零污染、零排放的纯电动汽车更是得到了国家的重视,然而,纯电动汽车续航性差的缺点一直阻碍着其技术发展,而现有的电池储能技术还不足以解决这一问题。在此背景下,越来越多的人开始对再生制动系统进行研究。

再生制动系统是指汽车在一些减速的过程中,通过能量转换装置既可逆发电的电动机,将汽车部分制动能量转换为电能并储存起来,并供汽车驱动时再次利用。该系统一般由制动系统控制器、操纵机构、电机制动系统、机械制动系统和能量储存系统等组成。再生制动控制策略决定了制动力的分配方式和参与再生制动的比例,而再生制动力的大小是影响能量回收的直接因素。设计一个好的控制策略对于纯电动汽车的发展具有重要的意义。

  1. 研究现状

汽车制动能量的消耗占汽车能量消耗的一大半,如何在保证制动稳定性及安全性的情况下,将部分制动能量进行有效的回收,成为研究再生制动系统最关键的问题。而影响再生制动的因素有很多,主要包括安全性要求、行驶工况、电机类型及其控制系统的类型、车载储能装置和再生制动控制策略等。

合肥工业大学的葛德顺在《电动汽车再生制动能量回馈控制策略研究》中对纯电动汽车的制动过程进行受力分析,给出了要使得电动汽车安全稳定的制动,前、后轴所要满足的制动力分配曲线。讨论了三种常见的再生制动控制策略并进行了对比,然后进一步分析再生制动能量回收影响条件,利用模糊控制理论知识,选取制动强度z、车速v 和电池的SOC值作为输入,以电机再生制动比例系数为输出,设计了一个三维的再生制动模糊控制器。在电动汽车的制动能量回收和制动车速同时满足要求的条件下寻找一种能量回收效果最优的平衡点。最后利用 Matlab 软件建模,在特定工况下进行仿真,对仿真数据分析,为以后的电动汽车能量回馈课题研究提供了参考。

山东大学的张奇、符晓玲等人通过组合矩阵实验和多目标优化方法评价了不同匹配方案,设计了一种新型电动汽车再生制动控制策略。根据整车性能指标分析电机、电池、主减速器等需求;采用线性加权法设计了兼顾动力性与经济性的多目标优化函数,并通过Cruise组合矩阵实验,衡量了不同匹配方案的优劣;最后,依据车速和制动踏板强度设计了基于前后轮制动力分配的再生制动策略。仿真结果表明电动汽车动力系统的选型匹配对整车动力性和经济性影响很大。

郭志军、岳东东等人在《纯电动汽车再生制动控制策略研究》一文中对一款纯电动汽车进行再生制动控制策略研究,通过分析制动力安全分配区域,在遵循制动力分配原则和ECE法规的基础上,提出了一种再生制动模糊控制策略。设计了以制动强度、动力电池电荷状态、车速为输入变量,以电机制动力矩比例为输出变量的模糊控制器。利用仿真软件建立整车模型,选用不同制动强度工况分别进行了仿真分析,结果表明,该控制策略在保证制动安全性的前提下,能够有效的提高制动能量回收率,具有一定优越性和有效性。

青岛大学的侯典平、张洪信等人针对纯电动汽车再生制动力分配因数不合理的问题,基于ECE制动法规建立再生制动数学模型,得出符合ECE制动法规要求的前轴驱动纯电动汽车制动力分配因数范围,以及前后制动力分配的上下限,并优化 ADVISOR软件中的制动能量回收控制策略。在ADVISOR软件中对修改后的制动能量回收模块进行仿真分析,结果表明,优化后的制动能量回收控制策略可以提高车辆在行驶过程中的能量回收效率。

合肥工业大学的张炳力、闻静等人在《智能纯电动汽车再生制动力控制策略研究》一文中针对双轴前驱智能纯电动汽车设计了基于ECE法规和I线制动力分配的制动能量回收策略,并应用Matlab软件与Cruice软件进行联合仿真,验证了设计出的控制策略的有效性,但该控制策略只以制动强度为中心设计,并未说明影响制动力分配的其他因素。

Zhen Wei,John Xu等人在研究电动汽车在低路面摩擦条件下的制动力控制策略时,为了进一步提高制动力控制精度,消除车辆载荷变化的影响,提出了一种车辆载荷估计方法。为了防止前轮锁定和最大再生制动效率在低轮胎路面摩擦条件下,提出了修正的控制策略与前轮滑移率的考虑。并进行仿真分析,结果表明,与标准控制策略相比,该策略保证了车辆在低轮胎路面摩擦条件下的制动性能,充分利用了前轴再生制动力。

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