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基于模糊控制的混合动力电动车再生制动系统的建模与仿真刘辉;王伟达;何娇;项昌乐【摘要】Based on fuzzy control theory, the regenerative braking control strategy for a hybrid electric vehicle is established. The braking force distribution rules suitable for energy recovery and the fuzzy controller are designed with brake pedal position, vehicle speed and battery SOC taken as the inputs of fuzzy controller. The models for electric motor, battery and wheel dynamics are built and a simulation of regenerative braking with different initial speeds is performed. The results indicate that the braking force distribution strategy based on fuzzy control doesn't require accurate mathematical model and has good robustness and application value.%基于模糊控制理论,建立了某混合动力车再生制动控制策略.选取制动踏板位置、车速及电池SOC作为模糊控制器输入,设计了适于能量回收的制动力分配规则和模糊控制器.建立了电机、蓄电池和车轮动力学等模型,对不同初速下的再生制动进行了仿真.结果表明,基于模糊控制的制动力分配策略,不需要精确的数学模型,且有较好的鲁棒性和应用价值.【期刊名称】《汽车工程》【年(卷),期】2012(034)001【总页数】6页(P51-56)【关键词】混合动力电动车;再生制动;模糊控制【作者】刘辉;王伟达;何娇;项昌乐【作者单位】北京理工大学,车辆传动国家重点实验室,北京100081;北京理工大学,车辆传动国家重点实验室,北京100081;北京理工大学,车辆传动国家重点实验室,北京100081;北京理工大学,车辆传动国家重点实验室,北京100081【正文语种】中文前言混合动力车辆(HEV)兼有动力性好、排放低、效率高的特点，再生制动作为混合动力车辆的重要工作模式，在保证车辆制动性能的条件下，可实现车辆减速或制动过程中的能量回收，有效降低整车的燃油消耗和机械制动器的磨损，对整车的燃油经济性、排放性和行驶安全性都有直接影响。
新能源车辆动力系统的建模、仿真及优化算法新能源车辆动力系统建模、仿真及优化算法是新能源汽车领域的关键问题之一。
该问题主要涉及到电池、电机、控制器等多个方面，需要对各个部件进行系统建模与分析，并提出相应的优化算法，以提高新能源车的整体性能。
建模方面，根据新能源车辆的实际情况和工作原理，可采用不同的建模方法，如基于物理原理的建模、基于统计学模型的建模、基于神经网络的建模等。
其中，基于物理原理的建模是一种较为常用的方法，能够准确地描述电池、电机、传动系统等部件的物理特性，并利用物理公式对其进行计算模拟。
仿真方面，通过对建立的模型进行仿真，可以得到部件的工作性能、功率输出、能量转换效率等参数，并得到整车的动力性能、能耗性能等指标，从而为新能源车辆的设计和优化提供有效的依据。
优化算法方面，目前广泛应用的算法包括PID控制算法、模型预测控制算法、基于遗传算法的优化算法等。
其中，基于遗传算法的优化算法是一种较为有效的方法，能够对多个参数进行优化，并考虑到不同变量之间的相互影响。
综上所述，新能源车辆动力系统建模、仿真及优化算法是新能源汽车领域中的重要问题，其研究将为新能源车的设计和优化提供有效的理论依据，同时也有助于推动新能源汽车产业的发展。
一、新能源车背景概述（一）新能源车的定义新能源车是指以新型能源为动力的汽车，它采用的能源比传统燃油车更加环保、经济、节能，包括电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车等。
（二）新能源车的发展历程新能源汽车的概念和技术在上世纪就已经开始研究，但直到21世纪，随着环境污染和能源危机的凸显，新能源汽车才开始大力推广。
国内外政府涌现出一系列鼓励新能源汽车发展的政策。
中国政府发布了一系列《新能源汽车产业发展规划》，并出台多项补贴政策，促进新能源汽车市场增长。
（三）新能源车的发展现状随着新能源汽车技术的日益成熟，越来越多的新能源车型开始进入市场。
截至2021年，我国新能源汽车保有量已超过500万辆，市场规模不断扩大。
相关技术作者简介:唐鹏(19772),男,安徽合肥人,合肥工业大学硕士研究生,从事电动汽车的研究工作。
电动汽车驱动系统再生制动特性分析与仿真3唐 鹏,孙 骏(合肥工业大学机械与汽车工程学院,安徽合肥 230009)摘 要:电动汽车行驶时对能量的需求以及延长续驶里程要求驱动电机具有再生制动能力,既可以提供制动力,又可以将制动过程中的能量回收。
通过对汽车制动模式及其产生的能量进行分析。
以永磁无刷直流电机系统在作电动汽车动力时实现电气制动为控制策略,仿真了回馈制动,并对仿真结果进行了分析、探讨。
结果表明,再生制动的算法是可行的,能满足能量回收要求。
关键词:再生制动;电动汽车;无刷直流电动机;仿真中图分类号:U463.6文献标识码:A文章编号:1003242502(2006)04200372041 引言石油资源危机和尾气排放成为内燃机汽车所面临的两大问题,而电动汽车具有的特征是解决能源危机和环境污染的重要途径。
在提高电动汽车性能中,改善能量的利用率十分必要。
车辆在减速或制动时,将其中一部分能量转化为电能的过程,并储存于储能器的系统称为制动反馈。
电动汽车采用电制动时,通过将驱动电机处于发电状态,使车辆产生制动力矩,同时利用所产生电能回馈到蓄电池,从而有效地回收制动能量,延长行驶里程。
2 制动与能量的分析电动汽车制动的方法可分为机械制动和电气制动两大类〔1〕。
制动方式应考虑机械制动与电气制动的结合,尽可能多的用回馈发电方式取代机械式制动。
电动汽车高速行驶时,其驱动电机一般是在恒功率状态下运行,驱动力矩与驱动电机的转速或车辆速度成反比。
因此,恒功率下电机的转速越高,能量回收能力越低。
电动汽车中低速时,制动能量回收的力矩通常保持在负荷状态。
能量的回收能力随着车速降低而减小。
通过能量回馈,既可减少机械刹车系统的损耗,又能提高整车能量的使用效率,达到节约能源和改善续驶里程的目的。
如图1所示。
在电动汽车上,并非所有机械能或制动能量都可再生〔2〕,制动力从地面与轮胎表面传送到车轮与半轴,然后由再生制动控制进行制动力的分配,决定前后轮摩擦制动和再生制动的多少。
第27卷第1期武汉理工大学学报・信息与管理工程版V o l.27N o.1 2005年2月JOU RNAL O F WU T(I N FORMA T I O N&MANA GEM EN T EN G I N EER I N G)Feb.2005文章编号:1007-144X(2005)01-0116-05混合动力电动汽车再生制动系统的建模与仿真过学迅,张 靖(武汉理工大学汽车工程学院,湖北武汉 430070)摘 要:制动能量回收是电动汽车的一个重要特性,也是电动汽车能实现经济性的重要方面。
分析了在混合动力电动汽车上实现再生制动的必要性和可行性,对再生制动的控制策略实现进行了分析,在自主开发的混合动力汽车仿真研究平台H EV S I M上,建立了混合动力电动汽车H EV72000的系统仿真模型,并应用线控再生制动策略对并联式的制动回收能力进行了仿真研究。
关键词:再生制动;仿真;混合动力;控制策略中图法分类号:U469.72 文献标识码:A1 前 言20世纪80年代以来,随着世界汽车保有量的增加,人们对空气质量的日益恶化,石油资源的渐趋匮乏等问题引起了高度重视。
世界各国特别是汽车工业比较发达的国家,正在致力于研究和开发低污染和无污染汽车。
纯电动汽车EV(E lectric V eh icle)是取代传统内燃机汽车、满足零排放的最终选择。
但是目前电池的能量密度、充电时间、价格、寿命等问题仍未得到理想的解决,从而限制着纯电动汽车的发展。
近年来燃料电池汽车发展十分迅速,但在成本、氢能源的制备等方面仍存在一些急需解决的问题。
因此,世界许多著名汽车生产厂商已将研究的重点转向了可实施性较强的混合动力电动汽车H EV(H yb rid E lectric V eh icle)。
混合动力电动汽车一方面可以充分利用传统汽车的技术成果和工业基础,另一方面可以有效减少排放、降低油耗,是传统发动机汽车向零排放电动汽车过渡时期各国政府和汽车制造商的最佳选择。
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。
纯电动汽车制动能量回收系统的建模与仿真
纯电动汽车制动能量回收系统是利用电动机产生的反向电动势
将制动时产生的动能转化为电能并储存到电池中，以达到节能、环
保的效果。
为了研究制动电能回收系统的工作原理和性能特点，可
以进行建模与仿真分析。
建模步骤如下：
1. 建立纯电动汽车的动力学模型，包括电机模型、电池模型、
传动系模型等。
2. 设计制动系统模型，包括制动器模型、制动控制模型等。
3. 将制动系统模型与动力学模型相结合，建立制动能量回收系
统模型。
4. 设计回收能量的控制策略，包括制动系统的参数选取，回收
能量的转化效率等。
5. 进行仿真分析，模拟车辆在制动过程中能量的转化和储存过程，分析回收能量的效率和储存电池的容量。
仿真步骤如下：
1. 设定仿真条件，包括车速、加速度、制动时刻等。
2. 进行仿真运行，记录制动过程中的工况数据，包括电机输出、电池电压、能量回收率等。
3. 分析仿真结果，评估能量回收系统的性能，确定是否需要调
整控制策略或优化系统参数。
4. 在仿真结果的基础上，设计进一步的测试或实验验证，提高制动电能回收系统的效果和可靠性。
综上所述，纯电动汽车制动能量回收系统的建模与仿真是研究纯电动汽车节能环保技术的重要手段之一，可为电动汽车技术的发展和应用提供理论依据和技术支持。
基于纯电动汽车的刹车系统动力学建模与仿真研究随着全球对环境保护的关注度不断增加，纯电动汽车作为一种无污染、低碳排放的交通工具，受到越来越多人的青睐。
然而，与传统汽车相比，纯电动汽车的刹车系统存在一些特殊的问题，需要特别关注和研究。
本文将针对基于纯电动汽车的刹车系统动力学建模与仿真展开讨论。
首先，我们需要明确纯电动汽车刹车系统的特点和要求。
纯电动汽车刹车系统的主要任务是将电动汽车的动能转化为热能，通过刹车装置实现车辆的减速和停车。
相比较传统的内燃机汽车，纯电动汽车在刹车时能量回收的特性使得动力学建模与仿真更为复杂。
为了满足纯电动汽车的刹车性能要求，动力学建模与仿真的研究成为必要的课题。
其次，我们需要建立基于纯电动汽车的刹车系统动力学模型。
动力学模型主要包括底盘动力学模型和刹车系统模型。
底盘动力学模型是指对车辆在行驶过程中的运动学和动力学特性进行建模和仿真，如车辆质量、惯性、摩擦力等。
刹车系统模型是指对刹车装置在刹车过程中的工作特性进行建模和仿真，如刹车力、刹车距离等。
通过对底盘动力学模型和刹车系统模型的建立，可以更好地理解纯电动汽车在刹车过程中的动力学行为。
然后，我们需要开展基于纯电动汽车刹车系统的仿真研究。
通过仿真研究，可以对纯电动汽车在不同路况和驾驶条件下的刹车性能进行评估和优化。
例如，可以通过改变刹车力分配、刹车电机扭矩的控制策略等，来提高纯电动汽车的刹车性能。
此外，仿真研究还可以帮助我们预测刹车系统的性能参数，如刹车距离、制动时的车辆动力学响应等，从而优化刹车系统的设计和控制。
最后，我们需要对基于纯电动汽车的刹车系统动力学建模与仿真研究进行验证。
验证的方法主要包括车辆试验和模型对比。
通过车辆试验，可以实测纯电动汽车在不同路况和驾驶条件下的刹车性能，将实测数据与仿真结果进行对比验证。
同时，模型对比是指将不同刹车系统的动力学模型进行对比，从而验证模型的准确性和适用性。
综上所述，基于纯电动汽车的刹车系统动力学建模与仿真研究是一个重要的课题，对于提高纯电动汽车的刹车性能，优化刹车系统的设计和控制具有重要意义。
