電動汽車機電復合制動力分析研究

曲長生

摘 要：目前，隨著社會中傳統燃油汽車保有量的不斷增加，由燃油汽車引發的污染也愈來愈嚴重，面對這種狀況，發展清潔性更高的電動汽車成為了一種必然趨勢。電動汽車以電能作為驅動能源，其行駛過程中不產生污染性廢氣和顆粒性污染物，這與現代社會倡導的低碳綠色發展理念相契合。復合制動系統是電動汽車制動的重要組成部分，文章對電動汽車機電復合制動系統展開了分析和研究，僅供參考。

關鍵詞：電動汽車;符合制動力;綠色低碳

當前，有很多關于電動汽車機電復合制動控制的研究文獻，涉及多種控制策略，其重點內容為調整汽車不同結構的動力輸出，以同時滿足汽車的安全行駛需求和運行能量回收需求。具體來講，需要通過一定的計算方式計算前后軸分配曲線，隨后按照總制動需求、制動器運行狀態分配制動力矩。但是電動汽車的制動系統與常規汽車的制動系統不同，其在分配制動力矩之前必須掌握各個制動機構的運行狀態。

1 電動汽車機電復合制動的原理及其研究意義

制動性能直接關系到電動汽車行駛的安全性，隨著電動汽車產業的高速發展，電動汽車機電符合制動方面的研究也成為了當前的一個熱點。在電動汽車實施制動時，電機能夠提供制動所需要的制動力矩，并且汽車輪胎在與地面摩擦的作用力下，會帶動電機進行轉動，并將此過程中產生的電流經過AC/DC 變換器轉換后，存儲到動力電池中。這樣不但能夠生成移動的制動力矩，同時還可以實現動能的回收和存儲，有助于增加電動汽車的續航，減少車主的續航焦慮感。但是需要注意的是，緊靠電動機的轉矩是無法滿足汽車制動力矩要求的，并且電機輸出的轉矩會被轉速以及電池等因素所影響，因此僅僅依靠電動機的轉矩來對電動汽車進行制動是不現實的。因此，研究人員就提出使用機電復合制動系統來對電動汽車進行制動，即使汽車的機械制動模塊與電機制動模塊進行協同，在保障車輛制動安全的前提下，實現制動能量的有效回收?；谏鲜龇治觯瑢﹄妱悠嚈C電復合制動進行研究，對于電動汽車產業的健康、可持續發展具有重要意義。

2 機電復合制動的優勢

傳統汽車在進行制動時，通常都使用的是液壓制動系統。液壓制動系統主要是利用制動盤與制動鉗之間的摩擦作用而實現車輛制動的，液壓制動方式輸出的力矩大、制動穩定性好，因此在當前汽車產業中應用非常廣。但是需要注意的是，這種制動方式在實際工作時不但會消耗一定的能源，也需要一定的時間，并且汽車的動能全部以熱能的形式散發到了空氣中，造成了能量的浪費。機電復合制動系統，不但具備傳統液壓制動的優勢，同時還能夠實現對車輛制動部分能量的回收，通過回收制動時所消耗的能量，就產生了再生制動系統，與傳統的制動系統反應速度相比，再生制動系統速度具有反應快的優勢，且能夠實現對部分制動能量的回收。因此從長遠的角度來分析，復合制動系統的發展可以有效緩解當前的能源緊缺問題。

3 電動汽車機電復合制動控制策略

電動汽車產業近些年雖然發展非常迅速，但是依舊有很多問題需要進行優化和改進。與傳統汽車制動系統相比較，機電復合制動系統能夠實現部分能源的回收與再利用，這對于增加車輛行駛里程具有非常重要的作用。所以，近些年越來越多的企業開始對機電復合制動系統開展研究。

3.1 基于模糊控制器的制動控制策略

模糊控制屬于一種電動汽車機電復合制動控制方式，具有能控制復雜對象、不需要控制對象數學模型等應用優勢。電動汽車機電復合制動系統中最為關鍵的結構便是電機，其運行性能直接關系到了汽車的行駛安全性和能量回收率。因此，在選擇模糊控制器時，首先需要考慮到電機的運行參數，最關鍵的便是轉速，轉速直接決定了電機的制動力矩和運行功率;其次需要考慮汽車總制動力矩、電池SOC，以避免電機制動操作對電池造成損害，同時確保緊急情況發生之后電機制動能安全停止。模糊控制器的變量有總制動力（F）、車速（V）、電池SOC，按照汽車在不同運行狀態下的制動需求，將F（取值范圍為0～2500N）劃分為4個模糊集：L（?。（中等）、H（大）、HB（很大）;將V（取值范圍為0～100km/h）劃分為3個模糊集：L（小）、M（中等）、H（大）;將電池SOC（取值范圍為0～1）劃分為5個模糊集：HL（很低）、L（低）、M（中等）、H（高）、HB（很高）。這樣，當汽車在較為擁堵的路線上行駛時，汽車的V和電池SOC較低，此時，電機的制動力矩能滿足全部汽車的制動力矩需求;如果汽車的電池SOC較高，機械制動力矩便會滿足部分汽車的制動力矩需求。當汽車在高速公路下長坡的路線上行駛時，汽車的電池SOC較低，此時，電機的制動力矩能滿足全部或部分汽車的制動力矩需求;如果汽車的電池SOC較高，電機制動可以不參與到汽車制動中。

3.2 基于前后軸制動力分配的制動控制策略

3.2.1 理想制動力分配制動控制策略

考慮汽車制動的安全需求，在汽車制動過程中，前、后軸會分配制動力，以實現對地面摩擦力的最大化應用，進而避免汽車前輪在制動過程中出現側滑情況。此外，汽車制動還需要考慮能量回收效率。

3.2.2 基于制動器的前后軸制動力分配制動控制策略

假設汽車的制動強度相同，設定一根既定的Z線，可以在靠近OC曲線的范圍內選擇分配點，這樣能做到對地面摩擦力的充分應用，因此能確保汽車制動安全性;同樣可以在靠近BC線、OA線、AB線的范圍內選擇分配點，這樣能為汽車前輪提供更多制動力矩，有利于電機進行制動，能提高能量的回收效率。

但是，電機制動力矩及運行功率除了受到電機運行參數的影響，電機制動能量儲存還受到電池運行狀態的影響，為了避免電池在儲存能量過程中受到損害，同時確保汽車制動系統能有效回收能量，在分配汽車制動力前，需要分析各個制動結構的運行狀態?；诖?，要確保電機能有效回收能量，為汽車制動提供一部分制動力矩，文章選擇了一種基于制動器的前后軸制動力分配制動控制策略，首先考慮的是電機的前軸制動力矩，然后調整前后軸的地面摩擦力矩，前后軸制動力分配位置在靠近I曲線的同時，不能超過ECE法規。

4 結束語

綜上所述，隨著全球環境污染與能源短缺形勢越來越嚴峻，綠色、低碳、環保理念成為了當前社會普遍認可的一種發展理念。與傳統汽車相比，電動汽車在行使過程中不會產生大量的污染物，因此，近些年電動汽車產業實現了高速發展。電動汽車行駛過程中，車輛的制動系統是非常關鍵的，直接決定了車輛行駛的安全性?；诖?，文章對電動汽車機電復合制動力分配控制策略展開了分析，此控制策略的應用能在保證電動汽車安全行駛的基礎上，做到對制動力矩和運行動能的充分回收，這優化了電動汽車機電復合制動控制和分配，提高了運行動能轉化效率，但是此控制方式的應用還不夠成熟，后續還需要進一步深入研究。

參考文獻：

[1]李銀剛，盤朝奉，戴偉，陳燎，衣豐艷，周稼銘.純電動汽車液壓制動力特性研究[J].農業裝備與車輛工程，2021，59（01）：41-45.

[2]梁巖巖，方恩，盤朝奉，林俊良，陳燎，戴偉.電動汽車機電復合制動力分配策略[J].汽車工程學報，2020，10（01）：19-27.

[3]王耀南，劉東奇.電動汽車機電復合制動力分配策略研究[J].控制工程，2014，21（03）：347-351+356.