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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。
NEW ENERGY AUTOMOBILE | 新能源汽车时代汽车 纯电动汽车制动能量回收控制策略及仿真分析王若飞 郭广曾 王世良浙江合众新能源汽车有限公司 浙江省桐乡市 314500摘 要： 整车控制系统是车辆的核心控制部分，其既要对驾驶员的操纵意图进行识别和判断，又要对整车运行时的关键参数进行监测和控制，同时，还要对整车的能量需求进行管理和协调。
在车辆制动工况下，如果进行制动能量的回收控制，可以有效的延长续驶里程，但电动汽车在进行回馈制动时，电制动会和机械制动系统相互耦合，这一问题解决的好坏，也会影响到车辆行使的安全性。
本文阐述了对制动模式下机械制与电机再生制动的协调开展研究，目标是进一步保证车辆行驶的安全性和舒适性，提高制动时的能量回收效率。
关键词：整车控制器 能量回收 仿真1 研究方案及研究方法本位重点对再生制动时的控制策略进行研究。
分别对这两个研究内容进行模型分析，设计控制策略，利用仿真分析软件，对所设计的策略进行仿真分析和验证。
具体方法如下：1)建立研究对象制动时的纵向动力学数学模型，设计再生制动力分配的模糊控制器；2)在matlab软件中，应用粒子群算法，对模糊控制器的模糊规则进行优化；3)对优化后的模糊控制器，设计不同的制动工况，进行离线仿真验证；4)写控制代码，下载到控制器的工程样机中，在硬件在环仿真平台上，对控制算法进行半实物仿真验证。
2 研究过程及研究结果2.1 再生制动控制策略设计再生制动控制的原则是保证汽车制动稳定性的同时，综合考虑能量回收效率。
针对前轮驱动电动车辆，液压控制单元（ABS）采集到的制动踏板位置、轮速等信息，通过车载网络传递给整车控制器（VCU），VCU根据接收到的信息，结合动力电池组、驱动电机的状态信息，计算出前轮的制动回收扭矩，通过车载网络发送到电机控制器（此时没有考虑驱动扭矩安全监控模块）。
但电动汽车在进行再生制动时，会和车辆的机械制动系统相互耦合，为解决这一机电耦合问题，设计了再生制动扭矩模糊控制器，该控制器的输入量为制动踏板深度，电池荷电状态（SOC），车速三个参数，输出量为电机制动的参与程度，即电机制动力矩占最大可用电机制动力矩的比例，推理方法选用Mamdani推理。
电动车再生制动控制方式摘要:电动汽车是今后汽车的发展趋势,而再生制动技术是电动汽车增加续驶里程的重要手段,这其中再生制动的控制方式又是直接影响续驶里程的关键因素,本文对电动汽车再生制动的控制方式进行了讨论,提出了控制方式应与汽车的行驶工况相适应的控制方法。
关键词:电动汽车再生制动控制方式汽车工业的发展,极大地促进了人类文明的进步和和世界经济的发展,随着石油价格的高企以及众多燃油汽车尾气排放所造成空气污染的日益加剧,汽车的环境问题已经成为影响当今人类社会生存的严峻问题。
目前,环保高效的电动汽车越来越受到重视,我国刚公布的电动车发展纲要中,预计十年后我国电动车产量将达到几百万辆,可以说既节能又环保的电动汽车已成为现代汽车的发展趋势。
现代电动汽车经过数十年的发展,其各项标准己经基本达到了人们用车的要求,但是却迟迟不能占据市场,最主要的原因就是现在的电动汽车的续驶里程不能满足人们的要求。
如何增加电动汽车的续驶里程是电动汽车发展的一个极其关键的问题,这其中电动汽车采用再生制动技术,进行能量回收以增加续驶里程是一个重要手段。
根据日本本田公司研究数据,对电动汽车能量进行有效回收利用,可使汽车在市区发电工况下增加行驶里程26%左右。
制动是汽车三大基本功能(行驶、转向和制动)之一,它直接关系到整车行驶过程中的安全。
众所周知,传统汽车的制动是通过制动盘与制动钳或制动鼓与制动蹄之间的摩擦力来实现汽车的减速。
在此过程中,整车动能或位能通过摩擦以热量的形式消耗掉了,这就造成了大量的能量浪费。
再生制动是指车辆减速或制动时,通过能量转换器将汽车的一部分机械能(动能或位能)转化为其它形式的能量(旋转动能、液压能和化学能等)并储存在储能装置中,同时产生一部分阻力负荷实现整车减速或制动,当汽车再次启动或加速时,转换器又将储存在储能器中的能量再次转换为车辆行驶所需的动能。
利用再生制动技术,有助于提高车辆的能量利用率,减少燃油消耗和排放,减小机械和液压等制动方式的磨损,实现更加精确的制动控制,提高整车的行驶安全性和使用经济性。
基于自寻优控制的纯电动汽车制动能量回收策略可行性分析倪兰青，南京航空航天大学本课题应从三部分入手，一是汽车建模部分；二是ABS 自寻优控制部分；三是再生制动部分。
一：车辆动力学建模（以单轮模型为例）1.1 单轮车辆模型 车辆运动方程：Fx v M -=•车辆运动方程：Tb Tg Tb rFx I -=-=•ω 车轮纵向摩擦力：=x F μN其中，M:汽车质量，Fx:轮胎和底面间的附着力，I ：车轮转动惯量，ω：车轮角速度，r:车轮有效半径，Tg:地面制动力矩，Tb ：制动器制动力矩，μ：地面摩擦系数，N ：车轮对地面压力 1.2 轮胎模型⑴由于主要研究纵向制动特性,可以选用参数较少并能反映纵向附着系数µb 与滑移率S 关系的Burckhardt 模型。
s c e c s c 31)1(2--=-μ式中c1、c2、c3为参考系数,下表给出了其在不同路面条件下的取值及该路面最佳滑移率Sopt 和最大附着系数µmax 。
⑵双线性模型在一些情况下,为了获得一种解析解,用这种双线形模型来简化轮胎模型, 如下图所示:cs sh μμ=cg h chg s ss s -----=11h μμμμμ，其中，c s：最佳滑移率，g μ：滑移率为1时的附着系数:s:车轮滑移率;h μ:峰值附着系数。
1.3 液压制动系统部分液压制动系统包括两部分：一部分是液压传动系统；另一部分是制动器。
为进行实时模拟计算，可以建立经验式的l 、2阶模型系统。
为简化系统，忽略了电磁阀弹簧的非线性因素及压力传送的延迟，其传递函数为：)1(+=TS S KG式中：K 为系统的增益，K=100；T 为系统时间常数，T=0．01。
制动器力学模型描述了制动轮缸压力输入及制动力矩输出间的力学特性。
为了简化仿真研究，在进行仿真时假设制动器为理想元件，如果忽略非线性和温度的影响，制动力矩瓦可以看作是制动压力P 的线性函数： Tb=kP式中：Tb 为车轮制动力矩；k 为制动器制动效能因数(通过试验可以得到)；P 为液压传动系统输出压力。
1 插电式混合动力轿车动力总成匹配设计2 交通锥回收机械手优化设计3 道路清扫车吸盘设计及优化4 插电式混合动力SUV动力总成匹配设计5 汽油机富氧进气燃烧系统设计及优化6 高速公路绿色智能LED照明系统设计7 交通锥收放车测速与测距系统设计8 轿车制动系设计9 插电式混合动力轿车再生制动系统设计10 基于EDEM和ADAMS联合仿真的装载机工作装置设计11 重型矿用汽车举升系统优化设计及仿真12 基于EDEM和ADAMS联合仿真的挖掘机工作装置设计13 基于有限元法的矿用汽车货箱的设计14 ZL50装载机全盘湿式制动器的设计15 基于有限元法的重型矿用汽车三角架的设计16 重型矿用汽车动力转向系统的设计17 基于有限元法的重型矿用驱动桥壳设计18 基于Solidworks的装载机工作装置设计19 纯电动汽车动力系统参数匹配与性能分析20 某车用四缸发动机配气机构设计21 汽车门锁闭锁器结构设计与分析22 SUV车用伸缩踏板机械系统的设计与分析23 微型电动汽车前悬架设计与分析24 某轻型货车用四缸发动机曲柄连杆机构设计25 载货汽车空气悬架系统的设计与优化26 重型汽车转向系统结构设计及分析27 微型汽车膜片弹簧离合器设计及分析28 工程车辆的车架减重设计29 某混合动力城市客车动力参数设计30 汽车驱动桥壳的有限元分析和设计31 基于ANSYS的盘式制动器结构分析与设计32 基于ANSYS的鼓式制动器结构分析与设计33 某汽车前轴有限元分析与设计34 某轿车制动系统的设计35 汽车曲轴设计与有限元分析36 农用拖拉机履带底盘的设计37 1/4汽车悬架系统的振动研究38 自卸车改装设计39 汽车保险杠的碰撞分析40 铁路车辆盘式制动器的噪声分析41 汽车传动轴设计与有限元分析42 随车起重机上车设计43 水上球型机器人44 ADAMS/MATLAB 对汽车主动悬架的联合仿真45 基于ARM汽车视觉导航的轨道视觉技术研究46 基于DSP与SVPWM电机调速系统仿真分析47 汽车发动机电子节气门滑膜控制研究48 永磁同步电机交流伺服控制系统的仿真与设计49 ADAMS/CAE汽车麦弗逊悬架和整车操作稳定性仿真50 基于模糊PID步进电机控制技术的仿真与设计51 基于立体视觉和激光侧觉融合的汽车防撞系统设计52 基于DSP的永磁同步电机伺服系统控制设计53 疲劳驾驶预警系统设计研究54 汽车防撞预警系统的开发研究55 汽车电动助力转向系统的研究与开发56 某型汽车变速器设计57 以轻量化为目标的汽车车身优化设计58 轻型商用车变速器设计59 基于ANSYS的某乘用车车身的有限元分析60 基于本田I—VTEC系统可变配气相位技术的研究及优化61 物流管理信息系统的规划与设计62 基于Flexsim的智能物流仓储系统63 微型纯电动汽车车身内部布置64 客车车身骨架设计分析65 基于MATLAB的动力传动系统的参数匹配与优化66 微型纯电动汽车玻璃升降器设计及布置67 基于CRUISE的重型载货汽车动力传动系参数匹配设计68 基于AVL Cruise的四驱混合动力越野汽车性能仿真69 微型纯电动汽车总布置70 基于CFD的电动汽车外流场数值模拟分析71 基于CFD的越野车车身流场数值模拟分析72 汽车稳定性控制系统(ESP）的基理分析和控制策略研究73 电动汽车电池管理系统的硬件设计74 汽车电动助力转向控制系统的仿真分析75 基于GPS的汽车行驶记录仪的设计76 电动汽车电机驱动系统的研究77 四轮驱动汽车防滑控制系统的设计78 拖拉机自动换挡规律研究79 拖拉机AMT电控系统的设计80 电动汽车再生制动控制系统的研究与仿真81 汽车侧向方庄预警系统的设计82 双电机驱动模式纯电动汽车动力总成设计83 双速电机变电压模式纯电动汽车动力总成设计84 双电机驱动电动汽车电动助力转向系统设计与性能分析85 双速电机变电压模式纯电动汽车电源系统设计86 双速电机变电压模式电动汽车再生制动系统设计87 双速电机变电压模式电动汽车电耗性能分析88 目双速电机变电压模式纯电动汽车动力性能分析89 双速电机变电压模式纯电动汽车动力性能分析90 电动汽车驱动电机复合冷却系统设计91 城市电动汽车造型设计92 钛合金自冲铆接工艺设计与分析93 电动汽车传动系统的匹配设计与分析94 铝合金车轮的有限元分析与疲劳寿命预测95 电动汽车驱动桥设计与疲劳寿命分析96 实心铆钉摆碾铆接工艺设计与分析97 电动汽车驱动车桥壳轻量化设计与分析98 行星齿轮式汽车座椅调节器精冲工艺设计与分析99 AGV车辆结构设计与分析100 基于CarSim和MATLAB的智能车超车换道探究101 基于人工势场法的智能车路径规划102 不同工况下车辆模拟碰撞简化分析103 多功能挖掘机工作装置设计与优化104 车辆安全行驶中速度与方向盘转角的关系分析105 车辆巡航控制系统的研究106 某电车的前盘式制动器设计107 驾驶员紧急避撞行为的分析研究108 基于速度障碍法的智能车路径规划。
刘金翠，女，汉族，1983年生，硕士研究生，讲师。
2009年毕业于天津工程师范学院机械制造专业，现任汽车技术系教师，长期担任汽车专业教学工作。
主讲课程有《汽车构造》、《汽车使用》和《汽车电器与电路》等。
参与“十二五”高职高专汽车类专业规划教材《汽车构造》、《汽车机械基础》，普通高等教育“十二五”规划教材《汽车文化》等书籍的编写。
参与天津市自然科学基金项目《超轻度混合动力传动系统设计理论与控制方法研究》；参与河南省社科联课题《新形势下利用中原文化提升河南文化产业竞争力研究》；参与新乡市社科联课题《新乡历史文化资源与新乡市高校文化互动发展研究》、《中原文化与新乡市高校道德教育互动研究》、《高校图书馆信息服务创新模式研究》。
撰写《电动汽车再生制动与ABS联合制动研究与仿真》、《基于超声波技术的车辆制动速度的计算及仿真》、《试论创业教育在高职就业中的重要意义》、《汽车ABS模糊控制方法的研
究与仿真》、《电动汽车现状及未来》等论文在国内著名期刊发表。
电动汽车再生制动与ABS联合制动研究与仿真摘要：本文根据abs与电动汽车再生制动系统的工作原理建立了制动系统的力学模型，并根据模糊控制理论和pid控制理论，在matlab/simulink环境下建立了电动汽车制动系统仿真模型，所得结果符合电动车辆制动的实际情况，对于电动汽车制动系统设计具有实际应用价值。
关键词：电动汽车，abs，再生制动，动力学仿真
research and simulation of regenerative braking system and abs on electric vehicle
(liu jin-cui ，xinxiang vocational and technical college）abstract :according to the working principle of abs and regenerative braking system the paper establishment mechanical model, and also set up braking system simulation model in matlab/simulink environment, according to fuzzy logic control theory and pid control theory. through a wide range of control strategies of computer simulation experiments verify the superiority of fuzzy logic control, the research results are in accordance with the actual situation of the electric vehicles braking, and have practical application value for the design of electric vehicle braking system.
key word: electric vehicle, antilock braking system,
dynamic simulation
中图分类号：u461.1文献标识码a
电动汽车的电动机在切断电源之后，不可能立即完全停止旋转，总是在其本身及所带负载的惯性作用下旋转一段时间之后才停止。
因而，在能源供应紧张的今天，利用电动机制动过程中的剩余能量（即：再生制动）自然就成了研究开发的一个热点。
一般，再生制动只能起到限制电动机转子的速度过高的作用，即不让转子的速度比同步速度高出很多，但无法使其小于同步转速[1]。
即再生制动仅能起到稳定运行的作用。
因此，电动汽车的制动方式应考虑机械制动和电力制动两种类型的结合，尽可能多的用再生发电方式取代机械式制动。
本文主要研究再生制动与abs联合制动的控制策略。
[]
1再生制动系统建模
一般，再生制动发电系统的发电电压总是低于蓄电池电压，因此为了使再生制动发电系统发出的电能充入蓄电池，必须采用专门的控制系统，使电动机工作于再生制动模式[2][3]。
图 1为电动汽车的制动能量再生系统的电路示意图。
图 1再生制动系统电路示意图
电路由两个igbt（绝缘栅双极性晶体管）元件t1和t2、电动机m、电感、电阻等组成。
再生制动能量再生的具体过程分为三个阶段：
（1）续流阶段。
此时电动汽车开始减速，控制t1、t2断开，
电动机电感中的电能经l—d2—r消耗一部分。
根据克希荷夫定律，电路满足下列方程：
（1）
式中：为回路电流，为电动机电势，并且，为常数（电机转矩系数），为电动机转速，为开始再生制动时回路的电流，为时间。
（2）电流反向阶段。
由于电动汽车的惯性，电动机继续同向运转，电动机处于发电状态，电流方向为gfd，由于igbt元件t2的开关频率较高，可近似认为此时电动机转速不变，则此阶段结束时回路中电流为：
（2）
式中：，为电动机电势，为电机转矩系数，为电动机转速。
为第二阶段开始时回路中的电流，为t2导通时间。
（3）再生充电阶段。
此时，控制开关t2断开，由于的续流作用，电流通过d1向电池充电，此时可得充电电流的计算式：（3）
式中：为蓄电池电压。
设t2的关断时间为，则此阶段向电池的充电电能为：
（4）
此后，电动机反复工作于第二、三阶段，直至驾驶员踩下加速踏板或电动汽车停止行驶为止。
2再生—abs制动系统建模
为简化研究问题，采用单轮车辆模型进行分析，如图 2所示，
忽略空气阻力和车轮滚动阻力[4]。
图 2 单轮车辆受力模型
建立车辆动力学方程：
（5）
（6）
（7）
再生制动力矩：
（8）
其中：为整车质量；为车身速度；为地面制动力；为车轮转动惯量；为车轮角速度；为车轮滚动半径；为abs制动力矩；为再生制动力矩；为地面附着系数；为地面垂直反力；为电动机到驱动轮的传动比，为电动机转矩系数，为电动机电枢电流。
3再生—abs制动仿真模型建立
3.1再生制动与abs联合制动的控制策略
当电动汽车不采用紧急制动时，即制动踏板踩下较小时，电动汽车仅需要再生制动即可满足制动要求。
当紧急制动时，再生制动与abs制动系统同时工作。
再生—abs联合制动系统是电动汽车所独有，为了使驾驶员在制动时有一种平顺感，abs提供的液压制动力矩应根据再生制动力矩的变化进行控制，最终使驾驶员获得所希望的总力矩。
同时，液压制动的控制不应引起制动踏板的冲击，不能给驾驶员一种不正常的感觉。
为此，对再生制动系统采用pid控制方式，对液压制动系统采用模糊控制的方式进行控制，以获得最
佳的总制动力。
3.2模糊控制器的建立
选用双输入单输出的模糊控制器，其中输入量为：e和ec分别代表滑移率偏差和滑移率偏差变化率，输出量u代表液压制动力控制系数。
选择滑移率偏差；滑移率偏差变化率；液压制动力控制系数，输入输出量的隶属度函数均采用敏感度较高的三角形函数。
e 和ec的模糊状态选择为5个：nl、ns、ze、ps和pl，分别表示“负大”、“负小”、“零”、“正小”和“正大”[5][6]。
模糊推理采用mamdani型模糊推理方法。
模糊规则设定如表 2 所示。
3.3模糊—pid联合控制仿真模型建立
根据公式（1）~（8）建立模糊控制的abs与pid控制的再生制动联合制动仿真模型[7][8]，如图3所示，其内部的车辆模块（vehicle model）如图 4所示。
表 2 模糊规则
图 3 再生制动仿真模型
图 4 模糊-pid联合控制仿真车辆模块（vehicle model）。
