王培振+田林+潘威凱

摘 要：能源和環(huán)保問(wèn)題是當(dāng)今世界汽車(chē)行業(yè)面臨的巨大挑戰(zhàn)，巨大的市場(chǎng)需求與嚴(yán)峻的能源環(huán)境之間的矛盾日益尖銳，研究替代傳統(tǒng)能源的新能源汽車(chē)，發(fā)展新能源汽車(chē)關(guān)鍵技術(shù)迫在眉睫。制動(dòng)能量回饋是新能源汽車(chē)的核心技術(shù)，該技術(shù)有效降低車(chē)輛對(duì)能源的消耗和對(duì)環(huán)境的污染。針對(duì)制動(dòng)能量回饋控制策略，在MATLAB/Simulink中建模仿真，仿真結(jié)果驗(yàn)證了該策略的有效性。

關(guān)鍵詞：新能源汽車(chē)；制動(dòng)能量回饋；控制策略；仿真

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.04.013

1 前言

隨著汽車(chē)保有量的不斷增長(zhǎng)，汽車(chē)工業(yè)在世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的地位越來(lái)越突出，已成為現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)之一，并對(duì)世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步產(chǎn)生巨大的作用和深遠(yuǎn)的影響[1]。隨著石油資源逐漸短缺，扭轉(zhuǎn)目前以石油為主的能源利用格局，實(shí)現(xiàn)能源多樣化成為未來(lái)汽車(chē)工業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)[2]。新能源汽車(chē)的普及，顯著改善了傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)的排放和燃油經(jīng)濟(jì)性，而制動(dòng)能量回饋技術(shù)的應(yīng)用，增加了車(chē)輛的續(xù)駛里程[3]。

2 制動(dòng)能量回饋控制策略

2.1 制動(dòng)能量回饋系統(tǒng)

主要由電機(jī)、DC/DC功率變換器和超級(jí)電容器組成[4]。常規(guī)的電動(dòng)汽車(chē)制動(dòng)能量回饋系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

制動(dòng)能量回饋技術(shù)原理是在車(chē)輛減速時(shí)，通過(guò)電機(jī)將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能的過(guò)程。但制動(dòng)能量回饋過(guò)程還涉及混合動(dòng)力汽車(chē)的液壓制動(dòng)與制動(dòng)能量回饋的復(fù)雜協(xié)調(diào)控制策略。

2.2 制動(dòng)能量回饋的約束條件

在制動(dòng)能量回饋的過(guò)程中主要約束條件為：

車(chē)速：當(dāng)車(chē)速較低時(shí)，可回饋能量部分較少。

超級(jí)電容器電荷量狀態(tài)：當(dāng)其SOC值>90%時(shí)，為保護(hù)超級(jí)電容器應(yīng)停止能量回饋。

制動(dòng)強(qiáng)度：當(dāng)制動(dòng)強(qiáng)度較大時(shí)，說(shuō)明駕駛員期望緊急制動(dòng)，由機(jī)械制動(dòng)實(shí)現(xiàn)整車(chē)制動(dòng)；當(dāng)制動(dòng)強(qiáng)度較小時(shí)，完全由電制動(dòng)來(lái)完成整車(chē)制動(dòng)。

2.3 制動(dòng)能量回饋控制方法

針對(duì)新能源汽車(chē)行駛在城市工況的特點(diǎn)，提出一種新型制動(dòng)能量回饋控制方法。

當(dāng)制動(dòng)踏板踩下時(shí)，制動(dòng)控制器接收制動(dòng)踏板信號(hào)，進(jìn)入能量回饋控制策略判斷程序，執(zhí)行制動(dòng)能量回饋控制策略程序。為保證制動(dòng)過(guò)程中車(chē)輛的舒適性和安全性，應(yīng)盡可能按I曲線(xiàn)分配前后輪制動(dòng)力。制動(dòng)強(qiáng)度較小時(shí)，為實(shí)現(xiàn)能量回饋率最大化，應(yīng)以電制動(dòng)為主；中等強(qiáng)度制動(dòng)時(shí)，應(yīng)電制動(dòng)為主，機(jī)械制動(dòng)為輔；高強(qiáng)度制動(dòng)時(shí)，應(yīng)以機(jī)械制動(dòng)為主，在不影響車(chē)輛安全性的前提下，盡可能的通過(guò)電制動(dòng)輔助制動(dòng)，實(shí)現(xiàn)能量回饋?zhàn)畲蠡?/p>

針對(duì)車(chē)輛在中等制動(dòng)條件下，在Matlab/Simulink中建立制動(dòng)能量回饋仿真模型如圖2所示，模型中所選的電動(dòng)汽車(chē)的最大車(chē)速為60km/h。

通過(guò)仿真結(jié)果顯示，回饋效率約為24.5%，驗(yàn)證了該制動(dòng)能量回饋系統(tǒng)的有效性和可行性。

參考文獻(xiàn)：

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[2]任桂周，常思勤.一種電動(dòng)汽車(chē)能量高效回饋制動(dòng)方法[J].電網(wǎng)技術(shù)，2011，35（01）：164-169.

[3]馬國(guó)清，任桂周.一種城市電動(dòng)公交客車(chē)制動(dòng)能量回饋方法[J].華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2015，43（07）：58-61.

[4]任桂周.內(nèi)燃—直線(xiàn)發(fā)電集成動(dòng)力系統(tǒng)儲(chǔ)能裝置的研究[D].南京理工大學(xué)，2011.

基金項(xiàng)目：煙臺(tái)大學(xué)研究生科創(chuàng)新基金一般項(xiàng)目（YDYB1719）

作者簡(jiǎn)介：王培振，男，研究生，研究方向：電動(dòng)汽車(chē)制動(dòng)能量回饋技術(shù)。endprint