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电动汽车的再生制动策略电动汽车与传统汽车显著的区别之一就是具有再生制动功能，可将制动过程中车辆的部分机械能进行回收，存储在储能装置中并加以利用。
电动汽车的再生制动系统有不同的实现方案，对应的控制策略也不同。
在分析控制策略之前，首要任务是对实现方案进行分析。
一般来说，再生制动系统的控制目标主要为最低的系统成本、最佳的制动性能、最大的能量回收效率。
控制方法可以分为两大类，一是利用效率优化方法提高电机系统的效率，二是从电动汽车的制动力分配人手，合理分配再生制动的比例。
效率优化控制策略的投入成本相对较高且应用较少。
目前，实用的再生制动控制策略基本上都是基于制动力分配的。
典型的再生制动策略有：理想制动力分配策略、最佳能量回收策略和并行能量回收策略。
一般可将能量回收的工况分为两种：一种是滑行工况；另一种是制动工况。
前者没有机械制动的参与，仅靠电机对车辆进行制动；后者当驾驶人踩下制动踏板时，电机制动与机械制动共同对汽车进行制动。
两种工况对应的控制策略不同，约束条件也不相同。
在滑行工况下，基于滚动优化和局部优化的思想开发能量回收策略；在制动工况下，根据再生制动系统的实现方案，采用并行能量回收策略。
（1）再生制动系统方案根据液压制动力矩是否可控，可将电动汽车的液压制动力矩和电机再生制动力矩的分配方式分为液压制动力矩调节方式和电机力矩调节方式两种。
前者通过调节液压制动力矩和电机制动力矩来满足整车制动需求，优先保证电机制动力矩达到最大值；后者液压制动力不做调整，在满足整车需求的范围内调节电机再生制动力矩。
根据以上分析，有如下三种制动能量回收方案：串联复合制动策略、并联复合制动策略及空行程制动策略。
串联复合制动策略要求机械制动力矩可控，通过合理分配机械制动力矩和电机再生制动力矩的大小，以能量回收效率及制动的平顺性为控制目标。
串联复合制动策略的控制策略较复杂，且需要改变传统车的制动系统结构，但能保证较高的能量回收效率。
并联复合制动策略的液压制动过程不可控，电机再生制动可控，只需对电机制动力矩进行控制，控制参数少，易实现，在城市工况下能回收相当可观的制动能量，因而适合在实际电动车开发中采用。
混合动力电动汽车再生制动控制策略的研究摘要: 针对混合动力汽车仿真软件ADVISOR中原有制动力分配策略的不足，在其再生制动模型基础上，从动力学角度建立了各制动力制动份额随载荷变化的模型，并将所提出的策略在ADVISOR软件中对哈飞样车进行了仿真。
仿真结果表明所提出的控制策略回收制动能量的效果优于原有的再生制动控制策略，排放也有所改善，电机效率明显提高，同时这种分配方式也符合制动力法规的分配要求；并通过试验进一步验证了该策略的合理性。
此模型有效地拓展了ADVISOR的仿真范围，方便了对混合动力电动汽车的研究。
关键词: 混合动力；A VISOR；再生制动；载荷变化；仿真Research on the Control Strategy Of RegenerativeBraking for HEVZHOU Mei-lan, ZHANG Yu( College of Electrical & Electronic Engineering, Harbin Univ. Sci. Tech., Harbin 150040, China)Abstract:On account of the deficiency of the original share strategy of braking force in HEV simulation software ADVISOR, based on the regenerative braking control model, a new model in which the braking share of every braking force varies on the change of loading was built from the dynamical standpoint. Simulation is done with the use of ADVISOR in HAFEI automobile. The simulation analysis shows that the effect about energy resaving in new control strategy is better than in old strategy，the emission has been improved. The motor efficiency has been obviously increased. At the same time the kind of sharing manner is also in accordance with the sharing requirement of the rule about braking force；The model effectively expands the simulation range of ADVISOR, give convenience to the HEV research.Key words: hybrid electric; ADVISOR; regenerative braking; change of loading；simulation 1引言汽车作为主要交通工具和国民经济的重要支柱产业，可以说汽车改变了人们的生活方式，提高了人们的生活质量。
纯电动汽车再生制动控制策略与仿真研究的开题报告一、选题背景纯电动汽车作为新能源汽车领域的一种重要类型，因其环保节能、零排放以及优异的驾驶性能受到越来越多的关注。
其中，再生制动系统是纯电动汽车的关键技术之一。
再生制动系统将汽车制动时产生的动能转化为电能回收存储，不仅可以增加汽车续航里程，还可以降低刹车片的磨损，延长刹车系统的使用寿命。
因此，研究纯电动汽车再生制动控制策略具有重要的应用意义。
二、选题目的本文旨在研究纯电动汽车再生制动控制策略，通过对控制算法的优化与仿真分析，提高纯电动汽车再生制动效率和性能，降低系统成本和技术难度，为纯电动汽车的产业化应用提供技术支撑。
三、主要研究内容1. 对纯电动汽车再生制动系统的组成和工作原理进行介绍和分析。
2. 分析纯电动汽车再生制动系统的控制策略，包括电机控制、制动力分配等控制参数。
3. 基于MATLAB/Simulink软件平台，建立纯电动汽车再生制动控制模型，进行仿真分析，比较不同控制策略下的制动效果和能量回收量。
4. 对优化后的再生制动控制策略进行实车试验，并对试验结果进行分析和验证。
四、预期结果通过本研究，预期可以得到以下成果：1. 详细分析纯电动汽车再生制动系统的组成和工作原理，深入了解再生制动技术的原理；2. 研究纯电动汽车再生制动系统的控制策略，找出不同控制策略的优缺点；3. 基于MATLAB/Simulink软件平台，建立纯电动汽车再生制动控制模型，进行仿真分析；4. 对优化后的再生制动控制策略进行实车试验，验证仿真结果的可靠性。
五、论文结构1.绪论1.1 选题背景和意义1.2 国内外研究现状和进展1.3 本论文研究内容和方法1.4 论文组织结构2.纯电动汽车再生制动技术分析2.1 再生制动技术原理2.2 再生制动系统组成和控制策略3.纯电动汽车再生制动控制系统建立3.1 纯电动汽车控制系统概述3.2 再生制动控制系统建立3.3 电机控制策略研究4.纯电动汽车再生制动控制仿真分析4.1 仿真模型建立和参数设计4.2 不同控制策略下的仿真分析4.3 仿真结果分析5.纯电动汽车再生制动实车试验5.1 试车平台建立和实验设计5.2 试车数据采集和分析5.3 试车结果分析6.总结与展望6.1 研究成果总结6.2 研究存在问题和改进方向6.3 纯电动汽车再生制动未来发展趋势参考文献。
电动汽车的再生制动策略动力制动是指通过将电动机切换为发电机的模式，将车辆的动能转化为电能。
当驾驶员松开油门踏板时，电动汽车的电动机会进入发电模式，利用车辆的动能驱动电动机产生电能，并通过逆变器将电能送回蓄电池进行储存。
这种制动方式有助于减少摩擦制动带来的能量损耗，同时还能将动能的一部分转化为电能，提高电池的充电效率。
制动力调节则是通过调节电动机的工作状态，使车辆达到理想的制动效果。
一般来说，电动汽车会根据驾驶员的制动需求以及车辆当前的速度和负载情况，通过电控系统对电动机的工作状态进行控制和调节，以实现理想的制动效果。
当需要较大制动力时，电池的电流会被增大，电动机会承担更大的发电负载，产生更大的制动力。
反之，当需求较小制动力时，电动机的发电负载和制动力也相应减小。
除了动力制动和制动力调节外，电动汽车的再生制动策略还可以通过一系列智能控制策略提高制动的效果。
例如，电动汽车可以通过借助车辆的惯性和路况信息，采用预测性制动策略。
通过提前预判路况和车辆的变速需求，智能控制系统可以提前对电动机的工作状态进行调节，实现较为平稳的制动过程，提高驾驶的舒适感和制动的效果。
此外，电动汽车的再生制动策略还可以与摩擦制动相结合，以充分发挥再生制动的效果。
在高速行驶时，由于电动汽车的再生制动效果有限，摩擦制动可以提供更大的制动力，保证制动的安全性和稳定性。
而在低速行驶时，再生制动则可以更好地满足制动的需求，减少对摩擦制动的依赖。
总而言之，电动汽车的再生制动策略通过将车辆的动能转化为电能，提高能源利用率。
在动力制动和制动力调节的基础上，还可以借助智能控制策略和与摩擦制动相结合，以提高制动效果和驾驶的舒适感。
随着电动汽车技术的不断发展，再生制动策略将会进一步完善，并对电动汽车的性能和能源利用率产生更加重要的影响。
混合动力电动汽车再生制动控制策略研究•绪论•混合动力电动汽车再生制动系统概述•再生制动控制策略设计•仿真分析与验证•实车试验与结果分析目•总结与展望•参考文献录01绪论1研究背景与意义23混合动力电动汽车在节能减排方面具有重要意义针对混合动力电动汽车再生制动系统的研究能提高车辆的能源利用效率为实现混合动力电动汽车的可持续发展提供技术支持和理论指导国内外研究现状及发展趋势国内外的相关研究主要集中在再生制动系统的建模和控制策略的设计发展趋势是向更加智能化的控制策略方向发展一些研究者提出了基于模糊逻辑和神经网络的再生制动控制策略一些研究者将滑模控制理论应用于再生制动控制策略中研究混合动力电动汽车再生制动系统的控制策略，包括再生制动的建模、控制策略的设计和仿真分析研究内容通过理论推导和仿真分析相结合的方式，设计出更加智能和高效的再生制动控制策略，并进行实验验证研究方法研究内容和方法02混合动力电动汽车再生制动系统概述混合动力汽车结构混合动力汽车主要包括内燃机、电动机、电池等组成。
其中，内燃机与电动机通过变速器和耦合器等连接，提供动力输出。
电池组提供电力给电动机，同时通过能量管理系统实现能源的回收与分配。
工作原理混合动力汽车在起步和低速行驶时，主要依靠电动机提供动力；当速度提升时，内燃机开始介入，同时电动机继续提供辅助动力。
在减速和制动过程中，内燃机停止工作，电动机转换为发电机，将动能转化为电能并存储于电池组中。
混合动力电动汽车结构及工作原理再生制动系统主要由电动机、发电机、控制器、电池组等组成。
再生制动系统组成在制动过程中，电动机转换为发电机，将车辆的动能转化为电能并存储于电池组中。
同时，控制器根据车辆制动需求和电池组的电量状态，调整发电机的发电量，保持车辆制动平顺和稳定。
工作原理再生制动系统组成及工作原理电动机/发电机作为再生制动系统的核心部件，电动机在制动过程中将车辆动能转化为电能，发电机在电动机转换为发电机的状态下，为电池组充电。
混合动力电动公交汽车(HEB)再生制动的控制策略与性能仿真①耿 聪② 张 欣 张 良 刘 溧③ 王 勇(北京交通大学机械与电子控制工程学院 北京100044)摘 要 分析了典型循环工况下城市公交汽车制动能量随制动减速度变化的分布规律,根据城市公交汽车车速变化大,制动频繁且制动强度较低的特点,提出了适合于混合动力电动公交汽车(HE B )的再生制动控制策略———低制动强度时优先采用再生制动,高强度时按比例复合再生制动与摩擦制动。
这种控制策略既可保证低制动强度时制动能量的再生利用,又可保证制动效能和制动安全性的要求。
针对E Q6110HE V 混合动力电动汽车进行的再生制动性能仿真计算表明:不同循环工况下,采用这种再生制动控制策略的HE B 均有较好的节能效果,可降低能耗10%～25%。
关键词 混合动力电动汽车(HE V ),混合动力电动公交客车(HE B ),再生制动,控制策略,仿真0 引言混合动力电动汽车(Hybrid Electric Vehicle ,HE V )是既有内燃机又有电机驱动的电动车辆。
与纯电动汽车相比,可以解决由于电池技术未突破造成的续驶里程过低的问题。
而与燃油车相比,可以使内燃机以最有效的模式工作,具有燃油消耗少,排放低的优点,有利于解决城市交通污染。
因此,混合动力电动汽车的研究开发成为本世纪初期汽车工业的热点问题[1]。
在电动汽车研究开发中,再生制动是一种降低能耗、提高续驶里程的重要技术手段。
目前我国开发的E Q6110HE V 混合动力电动公交汽车(HybridElectric Bus ,HE B )属于并联式的混合动力电动汽车。
利用动力总成中电机的发电功能,E Q6110HE B 可在汽车减速过程中回收惯性能量,实现再生制动。
E Q6110HE V 公交汽车为中混合方式,采用的电机功率较低,单独的电机制动力无法满足较大制动强度的要求,并且电机制动力还受电机运行速度和电池电荷状态等多方面因素影响[2]。
电动汽车的再生制动控制策略研究及仿真一、前言电动汽车最重要的特点就是能够实现再生制动，即汽车制动时，可以通过控制电动系统的电机工作为发电机模式，将汽车的动能和势能转换为电能储存到储能元件中，然后对其进行再利用。
再生制动是一种降低电动汽车能耗、提高续驶里程的重要技术手段。
在一般情况下仅由电机为汽车提供制动力是远远不够的，并且电机制动力还受电机运行速度和电池电荷状态等多方面因素影响，因此它还必须具有机械制动系统同时工作，以满足电动汽车的制动强度要求和制动效能的稳定性。
在设计电动汽车制动系统控制策略时，需要解决好的两个问题是：怎样在再生制动和机械摩擦制动间分配制动力来尽可能地回收制动能量；怎样在前、后轮上分配制动力来使汽车有一个好的制动稳定性。
解决好这两个问题是设计电动汽车制动系统的关键。
一、电动汽车的前后轮制动力和制动能量分配情况要设计电动汽车制动系统的控制策略，首先要了解在一些典型循环工况下汽车前、后轮上的制动力及制动能量的分配情况，然后再以此为依据，制订合理的制动控制策略。
首先假定前后轮的制动力按I曲线规律分配，忽略行驶阻力，则汽车前、后轮的制动力分别为：其中Mv——汽车质量，kgj——汽车减速度，m/s2L——汽车轴距，mLa——汽车重心到前轴的水平距离，mLb——汽车重心到后轴的水平距离，mhg——汽车重心高度，m图1和图2所示为某汽车在FTP75城市循环工况下，前、后轮上的制动力和制动能量分配情况。
从这些图可以看出：（1）前驱动轮消耗了总制动能量的65%左右，因此如果是单轴再生制动，则再生制动用于前轮较为恰当；（2）在车速小于40km/h的范围内，制动力基本保持恒定不变，大于40km/h则有所下降，该特性与电动机的低速恒扭矩、高速恒功率的特性比较吻合；（3）图2说明了在10～50km/h的车速范围内制动能量占全过程制动能量的大部。
二、电动汽车制动系统的控制策略根据以上对汽车在典型循环工况下制动力和制动能量的分配分析，再结合电动汽车制动系统的特性，可制订3种基本的制动控制策略：最优制动感的串行制动；最优制动能量回收的串行制动；并行制动。
2004062EQ 6110混合动力电动汽车再生制动控制策略研究3耿 聪 刘 溧 张 欣 张 良(北京交通大学机械与电子控制工程学院,北京 100044) [摘要] 分析了电机再生制动对车辆制动性能的影响以及典型城市公交客车运行工况特点,提出了适于EQ6110HEV 的再生制动控制策略———低制动强度时优先采用再生制动,高强度时按比例复合再生制动与摩擦制动。
仿真计算表明:在各种循环工况下,EQ6110HEV 采用这种再生制动控制策略均有较好的节能效果,可降低能耗10%～25%。
叙词:混合动力电动汽车,再生制动,控制策略A Study on Control Strategy for Regenerative Braking inEQ6110Hybrid Electric VehicleG eng Cong ,Liu Li ,Zhang Xin &Zhang LiangCollege of Mechanical and Elet ronic Cont rol Engi neeri ng ,Beiji ng Jiaotong U niversity ,Beiji ng 100044 [Abstract] The effect of motor regenerative braking on vehicle braking performance are analyzed and typ 2ical driving conditions of city bus are discussed 1A regenerative braking control strategy for hybrid electric bus is proposed ,in which regenerative braking is adopted for low braking intensity and the combination of regenerative braking and friction braking for high braking intensity 1Simulation results show that energy consumption of city bus can be reduced by 10%～25%under different driving cycles when applying this regenerative braking control strategy 1K eyw ords :H ybrid electric vehicle ,R egenerative braking ,Control strategy3国家863计划电动汽车重大专项资助项目(2003AA501413)。
原稿收到日期为2003年8月18日,修改稿收到日期为2003年10月22日。
1 前言混合动力电动汽车(Hybrid Electric Vehicle ,简称HEV )是既有内燃机又有电机驱动的电动车辆,利用动力总成中电机的发电功能可实现再生制动功能。
再生制动又称再生回馈制动,其原理是在制动时将汽车行驶的惯性能量通过传动系统传递给电机,电机以发电方式工作,为动力电池充电,实现制动能量的再生利用。
与此同时,产生的电机制动力矩又可通过传动系统对驱动轮施加制动,产生制动力。
由于再生制动利用了原本被消耗于摩擦制动的能量,可降低电动汽车的能耗,改善汽车的经济性能。
因此,在目前的HEV 技术研究中,回馈制动已成为一种降低能耗、提高续驶里程的重要技术手段[1]。
作者的研究目的是为EQ6110混合动力电动城市公交汽车再生制动技术的应用提供基本依据。
EQ6110HEV 是在常规内燃机动力车辆基础上改造开发的混合动力电动城市公交客车。
在制动系统设计中,EQ6110HEV 保留了气压动力源的摩擦制动,并增加了电机再生制动功能,从而形成了一种复合制动方式。
采用再生制动技术后,一方面要满足制动效能、制动效能恒定性及汽车制动稳定性等基本要求,另一方面要最大限度地提高制动能量的回收程度。
为2004年(第26卷)第3期 汽 车 工 程Automotive Engineering 2004(Vol.26)No.3满足这些性能要求,需要合理地进行再生制动控制策略的设计,并综合考虑再生制动技术应用的成本和性能。
2 EQ6110HEV 再生制动系统结构方案如图1所示,由于采用复合制动方式,作用于EQ6110HEV 的车轮制动力包括摩擦制动力和再生制动力两部分。
摩擦制动力仍然是由驾驶员对制动踏板进行操纵,并通过常规的摩擦制动系统起作用的。
再生制动由动力传动系统实现,再生制动力来自电机的制动力矩,并通过传动系统施加于驱动轮上,而回馈的能量则通过传动系统传递回电机,并为电池充电。
图1 HEV 复合制动系统结构示意图这种复合制动的工作涉及摩擦制动系统,还涉及所有的动力传动部件及其控制系统,并需对制动力在两套制动系统间进行合理分配,因此复合制动系统实际上是一个包括输入部分、控制部分及执行机构的复杂控制系统,其基本组成可划分如下。
输入部分:驾驶员的制动要求反映在对制动踏板的操纵上,因此可把制动踏板的行程信号或制动阀的气压信号作为系统的输入。
控制部分:利用动力传动及控制系统部件,实现再生制动的控制功能。
对于再生制动控制的主要功能———摩擦制动力和电机再生制动力的比例分配,可由整车控制器或多能源动力总成完成[2]。
执行机构:摩擦制动和再生制动的执行机构分别是气压制动部件和电机及传动系统。
3 EQ6110HEV 再生制动控制策略311 电机再生制动对车辆制动性能的影响根据EQ6110HEV 的结构,采用电机制动方式时作用于驱动轮上的再生制动力F rb =T mb i c i g i rr w(1)式中F rb 为车轮再生制动力;T mb 为电机制动力矩,由电机的工作特性及控制电流决定;i c 为电机耦合器传动比;i g 为变速器传动比;i r 为主减速器传动比;r w 为驱动轮半径。
以制动强度来衡量EQ6110HEV 的再生制动效能,制动强度z r =F rb m g(2)式中m 为汽车质量;g 为重力加速度;将不同电机转速下电机可达到的最大制动力矩代入式(1)和式(2),可计算如图2所示的不同挡位下电机再生制动强度与车速的关系曲线。
图2 电机再生制动强度与车速的关系曲线从图2可以看出,EQ6110HEV 采用单独的电机制动可获得的制动强度较低,而且制动强度还受挡位和车速变化的影响,无法满足制动效能及恒定性要求。
因此,EQ6110HEV 保留了以气压为动力源的摩擦制动,必要时采用再生制动与摩擦制动同时工作的复合制动方式,以解决电机制动力不足的问题,并保持制动效能的恒定性。
采用电机再生制动时,还应考虑对制动稳定性的影响,这一点可以根据前后轴制动力分配情况来分析[3]。
图3 EQ6110HEV 前后轴制动力分配曲线如图3所示,EQ6110HEV 为后轮驱动方式,电机再生制动力仅作用于后轮,与原内燃机驱动的汽・452・汽 车 工 程 2004年(第26卷)第3期车相比,采用复合再生制动改变了前后轴制动力分配比例,使分配曲线发生向上的平移,这增加了后轮抱死的趋势,从而对制动稳定性产生了不利影响。
因此,在再生制动系统及控制逻辑设计时,应适当限制电机再生制动力的大小,并调整前后轴摩擦制动的分配比例,使复合制动的前后轴制动力分配曲线接近于理想的Ⅰ曲线,图3绘出了重新设计的EQ6110HEV 前后轴摩擦制动力分配曲线及附加再生制动后的复合制动分配曲线。
312 城市公交客车典型循环工况制动能量分布选取典型城市纽约和伦敦公交客车的行驶工况,计算所得的制动能量沿制动强度(制动减速度)分布如图4所示。
图4 城市公交客车典型循环工况的制动能量分布曲线从典型循环工况的制动能量分布可以看出,城市公交客车运行过程中的减速制动工况多属于强度较低的缓速制动,强度较高的强制制动工况较少。
如图4所示,纽约公交客车循环工况下绝大部分的制动能量分布在0～-115m/s 2的制动减速度之间,占总制动能量的89%,-115m/s 2以上高强度制动能量仅占11%。
伦敦公交客车循环工况下绝大部分的制动能量分布在0～-110m/s 2的制动减速度之间,占总制动能量的94%,-1m/s 2强度以上的制动能量仅占6%。
因此,EQ6110HEV 再生制动控制策略的设计应重点考虑如何充分回收较低制动强度下的制动能量。
313 控制策略根据城市公交客车的运行特点,并综合考虑再生制动对车辆制动性能的影响,确定如下的再生制动控制策略:在制动强度较低时,优先采用再生制动,由电机通过传动系统单独提供制动力,摩擦制动不工作;当制动强度增加,采用复合制动方式,制动力矩由摩擦制动和再生制动按固定比例承担;在制动强度较高,再生制动力出现饱和后,进一步增加的制动强度要求将由摩擦制动满足。
这种控制策略如图5所示。
为减少再生制动对汽车操纵稳定性的影响,单独电机制动下的制动强度限定在减速度为-112m/s 2以下。
图5 再生制动控制策略示意图这种控制策略可利用再生制动充分回收低制动强度下的制动能量,适于制动频繁、制动强度较低的城市公交客车应用。
在制动强度较高,电机制动力无法满足要求时,采用摩擦制动参与的复合制动方式,来保证制动效能的要求。
另外,采用这种控制策略,只需对原车的摩擦制动系统的前后轴制动分配比例进行适当调整,而系统结构和摩擦制动力矩的控制方式可以基本不变。
电机的制动力矩可根据制动强度要求按固定比例计算,并由电机控制器进行力矩控制。
因此,这种控制策略无论在系统结构上,还是在控制上都是便于实现的。
再生制动过程中,需要传动系统的协调控制,一是应将发动机动力链中断,以免能量消耗于发动机制动中,二是需合理选择变速器挡位,保持最佳的电机制动效能,这些控制功能可利用开发的EQ6110HEV 多能源动力总成控制器来实现[2]。
・552・2004年(第26卷)第3期 汽 车 工 程4 EQ6110HEV 再生制动性能的仿真分析411 仿真模型为预测不同运行工况下再生制动控制策略的应用效果,针对EQ6110HEV 运行过程的能量消耗进行了仿真计算,仿真模型采用了模块化结构(如图6)。
各模块模型应用了动力学分析与特性试验数据相结合的建模方法描述HEV 驱动与制动能量传递和转换的工作过程,反映各部件的能量利用效率[4]。
图6 仿真模型基本结构示意图仿真计算采用了反向能量流动仿真方法,以能量传递为主线的,通过分析能量在HEV 各部件之间的分配,来计算各种循环工况下的油耗、电池荷电状态变化情况,分析HEV 各控制系统不同的控制策略及在不同循环工况的能量消耗,实现整车的经济性能分析。
