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纯电动汽车再生制动控制策略研究文献综述

 2020-04-14 07:04  

1.目的及意义

论文的目的及意义:

据有关研究数据表明,在几种常见的城市循环工况中,大量的驱动能量被转化为制动能量而消耗掉,制动消耗的能量占整车有效驱动能量的30%~60%。理论上看,电动机发出的总能量中有约55%的能量可以再回收。因此,采用先进的再生制动能量回收技术,对整车的制动的能量进行再回收利用,能够在很大程度上提高电池能量的利用效率,进而改善纯电动汽车的续航里程。

通过再生制动利用发电机发电产生的制动能量,不仅可以提高能量利用效率,还可以分担一部分机械制动力,减少刹车片的磨损。因此,无论时从经济性还是安全性来看,本文的研究都是十分有价值的。

本文分析了再生制动原理和控制策略,并设计了再生制动系统的控制逻辑,再基于目标车辆利用MATLAB/Simulink软件对其进行整车建模,建立了关于纯电动汽车再生制动的控制模型。在不同工况下测试该控制策略,并根据仿真结果对控制策略的有效性进行评价,并分析其中的问题,寻找最佳的纯电动汽车再生制动控制策略方案,为以后的研究提供参考意见,以促进纯电动汽车的发展。

再生制动研究在国内外的研究现状分析:

在国外,关于再生制动方面研究开始的比较早,最早可以追溯到一百多年以前,美国威斯康星大学的一批学者就开始对这一领域进行研究。其中有一位比较著名的专家Norman H.Beachley,他和他的团队经过多次实验,研制出液压式、飞轮式和蓄电池式三种比较经典的再生制动系统。2000年,美国Michahian大学的Panagiotidis、Ddagrammatikas等学者针对并联式混合动力电动汽车,建立了相应的再生制动系统模型并进行了系统的仿真分析,分析了影响制动能量回收的因素。2006年,韩国成均馆大学的Yeo等学者独创性地提出了针对于四轮驱动新能源汽车的再生制动技术,依据模糊控制理论设计出了可以应用于四轮驱动新能源汽车上的控制方案。通过相关试验仿真,最终验证方案的合理性。

国外的一些汽车企业在开发新能源汽车时也采用了再生制动技术,其中比较有代表性的有丰田汽车公司的Prius、福特汽车公司的Escape和本田汽车公司的EV Plus、INSIGHT等车型。丰田汽车公司的Prius采用的是最大能量回收控制策略,其制动距离较短,制动能量回收效率较高,并且其控制系统综合考虑了制动时的行车安全和降低能耗的要求。福特汽车公司的Escape采用的是线传电液再生制动系统,可以在减速行驶和制动时通过再生制动技术回收一部分制动能量。据美国环保局测试结果显示,在市内循环工况中,该混合动力版本的Escape可以比传统的Escape提高75%的燃油经济性。

国内的许多研究机构和高校也在汽车的再生制动技术方面也做了一些研究,并取得了许多研究成果。2006年,清华大学的罗禹贡等人针对混合动力汽车设计了基于最优理论的制动力分配策略,并且建立了仿真模型,还对模型在中、低制动强度下进行了仿真分析。仿真结果表明:该制动力分配策略可以提高混合动力汽车的制动响应速度和提高10%左右的制动能量回收率。2014年,重庆大学的卢道兰针对混合动力汽车设计了一种基于ABS硬件的再生制动压力协调控制系统,该系统可以实现再生制动与制动功能下的压力协调控制,并且基于AMEsim与Simulink软件建立了联合仿真模型,针对恒制动强度、变制动强度、纯ABS模式和综合制动模式等几种制动工况进行了仿真分析,仿真结果表明电机在汽车制动时能够回收一定的制动能量。2015年,吉林大学的宋世欣、王庆年等人对四轮轮毂电机驱动的电动轮车的电液复合制动系统进行了分析,并参考几种典型的再生制动控制策略,提出了适用于电动轮车的再生制动系统控制策略。在此基础上,使用AMESim 软件建立了电动轮车、车辆行驶路况和驾驶员的模型,并使用NEDC工况对电动轮车和普通电动汽车进行了仿真和分析,仿真结果表明:该再生制动系统控制策略适用于电动轮车,并且该电动轮车的制动能量回收率高于普通电动汽车。


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2. 研究的基本内容与方案

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基本内容:

本文首先分析了再生制动原理和控制策略,并设计了再生制动系统的控制逻辑。然后,基于目标车辆利用MATLAB/Simulink软件对其进行整车建模,并建立控制模型,最后根据仿真结果对控制策略的有效性进行验证,分析其中的问题。文章基本内容如下:

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