電動汽車再生制動系統控制研究

賈春柳（衡水市工業學校,河北　衡水　053000）

電動汽車再生制動系統控制研究

賈春柳
（衡水市工業學校,河北衡水053000）

摘要:本文將重點對電動汽車再生制動技術的來源，分析其產生特點主要有電機制動轉矩能力有限、再生制動波動比較大、SoC會影響再生制動，全面分析再生制動的制約因素，同時根據制動力分配的研究，提出了相應的再生制動并行制動力控制策略。

關鍵詞:電動汽車；再生制動；控制；策略

汽車在傳統的能源供應上采用的是化石燃料，本身是不可再生能源，同時環境污染問題日益嚴重也存在一定的汽車化石燃料燃燒的影響。受到能源、資源和環境多方面的要求下，電動汽車的發展成為汽車發展的重要方向之一。限制電動汽車運行的主要問題是續航能力的問題，大部分情況是200km左右，電動汽車研發過程中的重要問題就是有效的保證能量使用效率。

在對移動的車體進行制動處理時，大量的能量由機械能轉化成內能傳遞到大氣中，如果能夠采取一定的措施將這一部分能量進行回收再利用，那么必然能夠對電動汽車的續航能力帶來一定的作用。所謂再生制動汽車的電機處于發電狀態，控制電機制動的效果，實現制動過程實現一定數量的能量轉化。

1　再生制動特性概述

回收制動系統能量過程中，最好的狀態是將車輛損失的動能完全轉化成電能儲存于電池中等待使用。車速的變化影響電制動轉矩變化，當電機轉速沒有達到500rpm時，電機內產生的反電動式不能達到制動要求，因此再生制動功能基本喪失。

當電機作為發電機使用時，產生的電制動轉矩與轉速成正比。再生制動時電機向電池組充電，速度和時間必須進行有效的控制，使得電流需要在允許條件下使用，避免對電池造成損害，綜上所述可以說明，其實制動轉矩是有限的。由于汽車行駛必須要求汽車的平順性和安全性，而且駕駛人員的駕駛習慣會對再生制動產生較大的影響，整體分析影響再生制動的因素比較多。

電池組的荷電狀態和溫度對于再生制動能量回收也會造成一定的印象，當電池組荷電狀態較低或者問題較高時，為了保護電池組的使用，延長電池組的使用時間，避免使用再生制動能量回收功能。制動能量回收的功率應當小于電池組允許充電功率和線路損耗的總和，電機的發電電流不超過電池組的允許電流，以免產生安全隱患。當車速相對比較低時，傳動系速比處于變化的狀態喜愛，但是當電機速度在500rpm時，車輪的速度會受到能量回收作用影響，不利于駕駛的穩定性。驅動輪能量回收效果比較好，但是前輪荷載比較大，因此在其他條件類似的情況下，前輪驅動比后輪驅動回收的能量多。

一次制動可回收能量為k1k2k3（W-Ffs），該式中，k1為機械傳動效率，該值的決定因素為汽車本身；k2為發電效率，發電效率的值是隨著電動汽車的轉矩、轉速的變化而隨時發生變化的；k3是充電效率，充電效率與車輛的設計結果相同；W為汽車動能減少量；為滾動過程中的阻力；s為制動路程的長短，主要控制因素是制動力和制動時間。

2　再生制動控制策略

在進行再生制動時，根據每個不同的制約條件對整體車輛的狀態進行評價，全面分析汽車ABS、電池組以及電機的運行狀態，根據綜合因素來考慮是否選擇再生制動過程來實現控制。車輛的制動模式由三個類型構成，分別是緊急制動、中輕度制動和下長坡制動三種模式。

制動減速度在2m/s2以上時稱為緊急制動，主要應當從車輛的安全性考慮，選擇機械摩擦制動為主，輔助效果是電機制動操作，實際行駛時不會出現多次大量的緊急制動，只是偶爾進行幾次，不會長時間、高頻率的進行，因此對于這一部分制動能量可以忽略不計。

中輕度制動指的是制動減速度在1m/s2至2m/s2之間時，出現中輕度制動的情況主要是出現紅燈減速、路邊停車、行駛過程中的減速操作。中輕度制動實現過程首先需要駕駛者將加速踏板松開，使車輛處于滑行狀態，這是整體的制動狀態為純電制動，實際作用效果相當于普通汽車的發動機制動，之后駕駛者踩下制動踏板，車速控制范圍在最高轉速和額定轉速時，電機的運行是按照恒定功率運行的，這時是電機吸收能量最多的過程。轉矩和功率存在反比例關系，所以當速度減少時，電制動轉矩變大。一旦出現了轉矩最大值，那么電機轉速就會采用額定轉速運行。電機功率隨著速度的影響逐漸降低，再生制動過程就會采用恒轉矩運行，如果即將停車，那么電制動轉矩就會趨于零，停車過程主要通過機械摩擦制動實現，沒有出現能量回收過程。

在汽車處于長下坡制動過程中，一般情況下車的運行速度不會超過1m/s2，受到本身運行的制動力比較小的因素影響，能夠利用電機再生制動發揮作用，這樣的情況下有利于再生制動過程的能量儲存進行。

3　制動力分配

在保證基本的制動穩定性的基礎上，采用混合并行制動力分配策略能夠更好的實現車輛的安全運行。當踩下制動踏板之后，出現的狀態時同時開始再生制動和機械摩擦制動兩個過程，對其進行定義如下，制動強度Z是制動力與汽車自重的比值。當Z小于0.1時，只有再生制動作用存在；當Z位于0.1至0.7之間時，為了有效確保制動過程中車輛行駛的穩定性，選擇通過再生制動與機械摩擦制動共同完成的作用；當Z大于0.7時，車輛為緊急制動模式，制動來源只通過機械摩擦力實現。

4　結束語

影響電動汽車的發展重要限制因素為電動汽車能量供應問題，采用再生制動技術能夠在一定程度上提升電動汽車的行駛里程，能夠為解決電動汽車能量供應提供一定積極作用。再生制動技術在輔助制動過程的同時來進行發電，在一定程度節約能源的使用，具有一定的環境保護作用。本文通過對再生制動特點的分析，分析整體影響因素，將汽車在行駛過程中的主要制動過程進行分析，從而將機械摩擦制動過程和再生制動過程的關系進行全面的分析，同時提出了并行制動力分配的對策，以后在設計過程中可以采用這一思路進行研究，提升整體電動汽車的發展速度。如果能夠有效解決電動汽車的能源供應問題，電動汽車本身清潔性、環保型特征將會被充分發揮，能夠在很大程度上代替傳統的汽車，為環境保護工作提供積極影響。

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