新型制动能量回馈控制策略仿真

王培振+田林+潘威凯

摘 要：能源和环保问题是当今世界汽车行业面临的巨大挑战，巨大的市场需求与严峻的能源环境之间的矛盾日益尖锐，研究替代传统能源的新能源汽车，发展新能源汽车关键技术迫在眉睫。制动能量回馈是新能源汽车的核心技术，该技术有效降低车辆对能源的消耗和对环境的污染。针对制动能量回馈控制策略，在MATLAB/Simulink中建模仿真，仿真结果验证了该策略的有效性。

关键词：新能源汽车；制动能量回馈；控制策略；仿真

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

1 前言

随着汽车保有量的不断增长，汽车工业在世界经济发展中的地位越来越突出，已成为现代经济支柱产业之一，并对世界经济的发展和社会的进步产生巨大的作用和深远的影响[1]。随着石油资源逐渐短缺，扭转目前以石油为主的能源利用格局，实现能源多样化成为未来汽车工业发展的趋势[2]。新能源汽车的普及，显著改善了传动内燃机汽车的排放和燃油经济性，而制动能量回馈技术的应用，增加了车辆的续驶里程[3]。

2 制动能量回馈控制策略

2.1 制动能量回馈系统

主要由电机、DC/DC功率变换器和超级电容器组成[4]。常规的电动汽车制动能量回馈系统结构如图1所示。

制动能量回馈技术原理是在车辆减速时，通过电机将动能转化为电能的过程。但制动能量回馈过程还涉及混合动力汽车的液压制动与制动能量回馈的复杂协调控制策略。

2.2 制动能量回馈的约束条件

在制动能量回馈的过程中主要约束条件为：

车速：当车速较低时，可回馈能量部分较少。

超级电容器电荷量状态：当其SOC值>90%时，为保护超级电容器应停止能量回饋。

制动强度：当制动强度较大时，说明驾驶员期望紧急制动，由机械制动实现整车制动；当制动强度较小时，完全由电制动来完成整车制动。

2.3 制动能量回馈控制方法

针对新能源汽车行驶在城市工况的特点，提出一种新型制动能量回馈控制方法。

当制动踏板踩下时，制动控制器接收制动踏板信号，进入能量回馈控制策略判断程序，执行制动能量回馈控制策略程序。为保证制动过程中车辆的舒适性和安全性，应尽可能按I曲线分配前后轮制动力。制动强度较小时，为实现能量回馈率最大化，应以电制动为主；中等强度制动时，应电制动为主，机械制动为辅；高强度制动时，应以机械制动为主，在不影响车辆安全性的前提下，尽可能的通过电制动辅助制动，实现能量回馈最大化。

针对车辆在中等制动条件下，在Matlab/Simulink中建立制动能量回馈仿真模型如图2所示，模型中所选的电动汽车的最大车速为60km/h。

通过仿真结果显示，回馈效率约为24.5%，验证了该制动能量回馈系统的有效性和可行性。

参考文献：

[1]赵国柱.电动汽车再生制动若干关键问题研究[D].南京航空航天大学，2012.

[2]任桂周，常思勤.一种电动汽车能量高效回馈制动方法[J].电网技术，2011，35（01）：164-169.

[3]马国清，任桂周.一种城市电动公交客车制动能量回馈方法[J].华中科技大学学报（自然科学版），2015，43（07）：58-61.

[4]任桂周.内燃—直线发电集成动力系统储能装置的研究[D].南京理工大学，2011.

基金项目：烟台大学研究生科创新基金一般项目（YDYB1719）

作者简介：王培振，男，研究生，研究方向：电动汽车制动能量回馈技术。endprint