纯电动汽车制动能量回收系统的建模与仿真
纯电动汽车制动能量回收控制策略及仿真分析
NEW ENERGY AUTOMOBILE | 新能源汽车时代汽车 纯电动汽车制动能量回收控制策略及仿真分析王若飞 郭广曾 王世良浙江合众新能源汽车有限公司 浙江省桐乡市 314500摘 要： 整车控制系统是车辆的核心控制部分，其既要对驾驶员的操纵意图进行识别和判断，又要对整车运行时的关键参数进行监测和控制，同时，还要对整车的能量需求进行管理和协调。
在车辆制动工况下，如果进行制动能量的回收控制，可以有效的延长续驶里程，但电动汽车在进行回馈制动时，电制动会和机械制动系统相互耦合，这一问题解决的好坏，也会影响到车辆行使的安全性。
本文阐述了对制动模式下机械制与电机再生制动的协调开展研究，目标是进一步保证车辆行驶的安全性和舒适性，提高制动时的能量回收效率。
关键词：整车控制器 能量回收 仿真1 研究方案及研究方法本位重点对再生制动时的控制策略进行研究。
分别对这两个研究内容进行模型分析，设计控制策略，利用仿真分析软件，对所设计的策略进行仿真分析和验证。
具体方法如下：1)建立研究对象制动时的纵向动力学数学模型，设计再生制动力分配的模糊控制器；2)在matlab软件中，应用粒子群算法，对模糊控制器的模糊规则进行优化；3)对优化后的模糊控制器，设计不同的制动工况，进行离线仿真验证；4)写控制代码，下载到控制器的工程样机中，在硬件在环仿真平台上，对控制算法进行半实物仿真验证。
2 研究过程及研究结果2.1 再生制动控制策略设计再生制动控制的原则是保证汽车制动稳定性的同时，综合考虑能量回收效率。
针对前轮驱动电动车辆，液压控制单元（ABS）采集到的制动踏板位置、轮速等信息，通过车载网络传递给整车控制器（VCU），VCU根据接收到的信息，结合动力电池组、驱动电机的状态信息，计算出前轮的制动回收扭矩，通过车载网络发送到电机控制器（此时没有考虑驱动扭矩安全监控模块）。
但电动汽车在进行再生制动时，会和车辆的机械制动系统相互耦合，为解决这一机电耦合问题，设计了再生制动扭矩模糊控制器，该控制器的输入量为制动踏板深度，电池荷电状态（SOC），车速三个参数，输出量为电机制动的参与程度，即电机制动力矩占最大可用电机制动力矩的比例，推理方法选用Mamdani推理。
电动汽车制动能量回收控制策略设计与仿真
ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｅ ｄ ．Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｃ ａ ｌ ｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｂ ｒ ａ ｋ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｒ ｑ ｕ ｅ ｆ ｏ ｒ ＥＶ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ｍｏ ｔ ｏ ｒ ，ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｇ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ ｂ ｒ ａ ｋ ｉ ｎ ｇ
Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔａ ｋ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｅ ｗ ｔ ｙ ｐ ｅ ｏ ｆ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ （ Ｅ Ｖ）ａ ｓ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｂ ｊ ｅ ｃ ｔ ，ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｇ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ ｂ ｒ ａ ｋ ｉ ｎ ｇ ｓ ｙ ｓ －
关键词 ： 电动汽车 ； 再 生制动 ； 标定 ； 控制策略 中图分类号 ： Ｕ４ ６ ９ ． ７ ２ 文 献标 志码 ： Ａ 文章编 号 ： １ ０ ０ ３ — ５ ０ ６ ０ （ ２ ０ １ ３ ） １ ２ — １ ４ ０ ９ — ０ ５
Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｎｄ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｒ ｅ ｇ ｅ ｎｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ ｂ ｒ ａ ｋ ｉ ｎｇ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｓ ｔ ｒ ａ ｔ ｅ ｇ ｙ ｏ ｆ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ｖ ｅ ｈｉ ｃ ｌ ｅ
第３ ６ 卷 第１ ２ 期
２ ０ １ ３年 １ ２月
合 肥 工 业 大 学 学报 （ 自然科学版）
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＨＥＦ ＥＩ ＵＮＩ ＶＥＲＳ Ｉ ＴＹ ＯＦ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
Ｖｏ １ ． ３ ６ Ｎｏ ． １ ２
Ｄｅ ｃ ．２ ０ １ ３
Ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ３ — ５ ０ ６ ０ ． ２ ０ １ ３ ． １ ２ ． ０ ０ １
电动汽车再生制动系统的建模与仿真
下搭 建模 糊 逻辑控 制 策略 的模 型 ， 并把 该模 型嵌 到 Ａ Ｄ Ｖ Ｉ Ｓ Ｏ Ｒ仿 真 环 境 中 ， 结 合 典 型道路 循 环 工
况进行 仿真 实验 ， 实验 结果表 明 ， 采 用模糊 逻辑 控制 策略之 后 ， 电池 Ｓ Ｏ Ｃ提 升 了 ９ ． ３ ％ 左右 ， 整车系 统 的效率提 升 了 ７ ． ２ ％， 再 生制 动 的效 率提 升 了 ３ ６ ． ７ ％， 这表 明模 糊逻 辑控 制策略 能 更好 地 实现 能
ｔ ｉ ｏ ｎ ｄ ｉ ｓ ｔ ｒ ｉ ｂ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｂ ｅ ｔ ｗ ｅ ｅ ｎ ｒ ｅ ｇ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ ｂ ｒ ａ ｋ ｉ ｎ ｇ ｆ ｏ ｒ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ｂ ｒ ａ ｋ ｉ ｎ ｇ ｆ ｏ ｒ ｃ ｅ ．Ｍｅ ａ ｎ ｗｈ ｉ ｌ ｅ，ｃ ｏ ｎ ｓ ｉ ｄ ｅ ｉｎ ｒ ｇ ｔ ｈ ｅ ｓ ｅ —
Ｍａ ｍｄ ａ ｎ ｉ 型模糊 控制 器 ， 确 定 了再 生制动 力和机 械 制动 力之 间的 比例 分 配． 同时考 虑 到制 动 的安 全
性 和稳 定性 ． 提 出了前 后轮之 间 的制 动 力按 照理 想 制 动 力 分布 曲线 分 配． 在 Ｍａ ｔ ｌ ａ ｂ ／ Ｓ ｉ ｍ ｕ ｌ ｉ ｎ ｋ环 境
（ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｉ ｒ ｃ ａ ｌ ａ ｎ ｄ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｉ ｒ ｎ ｇ ，Ｈ ａ ｒ ｂ ｉ ｎ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ，Ｈ ａ ｒ ｂ ｉ ｎ １ ５ ０ ０ ８ ０， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
电动汽车的再生制动控制策略研究及仿真
电动汽车的再生制动控制策略研究及仿真一、前言电动汽车最重要的特点就是能够实现再生制动，即汽车制动时，可以通过控制电动系统的电机工作为发电机模式，将汽车的动能和势能转换为电能储存到储能元件中，然后对其进行再利用。
再生制动是一种降低电动汽车能耗、提高续驶里程的重要技术手段。
在一般情况下仅由电机为汽车提供制动力是远远不够的，并且电机制动力还受电机运行速度和电池电荷状态等多方面因素影响，因此它还必须具有机械制动系统同时工作，以满足电动汽车的制动强度要求和制动效能的稳定性。
在设计电动汽车制动系统控制策略时，需要解决好的两个问题是：怎样在再生制动和机械摩擦制动间分配制动力来尽可能地回收制动能量；怎样在前、后轮上分配制动力来使汽车有一个好的制动稳定性。
解决好这两个问题是设计电动汽车制动系统的关键。
一、电动汽车的前后轮制动力和制动能量分配情况要设计电动汽车制动系统的控制策略，首先要了解在一些典型循环工况下汽车前、后轮上的制动力及制动能量的分配情况，然后再以此为依据，制订合理的制动控制策略。
首先假定前后轮的制动力按I曲线规律分配，忽略行驶阻力，则汽车前、后轮的制动力分别为：其中Mv——汽车质量，kgj——汽车减速度，m/s2L——汽车轴距，mLa——汽车重心到前轴的水平距离，mLb——汽车重心到后轴的水平距离，mhg——汽车重心高度，m图1和图2所示为某汽车在FTP75城市循环工况下，前、后轮上的制动力和制动能量分配情况。
从这些图可以看出：（1）前驱动轮消耗了总制动能量的65%左右，因此如果是单轴再生制动，则再生制动用于前轮较为恰当；（2）在车速小于40km/h的范围内，制动力基本保持恒定不变，大于40km/h则有所下降，该特性与电动机的低速恒扭矩、高速恒功率的特性比较吻合；（3）图2说明了在10～50km/h的车速范围内制动能量占全过程制动能量的大部。
二、电动汽车制动系统的控制策略根据以上对汽车在典型循环工况下制动力和制动能量的分配分析，再结合电动汽车制动系统的特性，可制订3种基本的制动控制策略：最优制动感的串行制动；最优制动能量回收的串行制动；并行制动。
基于纯电动汽车的刹车系统动力学建模与仿真研究
基于纯电动汽车的刹车系统动力学建模与仿真研究随着全球对环境保护的关注度不断增加，纯电动汽车作为一种无污染、低碳排放的交通工具，受到越来越多人的青睐。
然而，与传统汽车相比，纯电动汽车的刹车系统存在一些特殊的问题，需要特别关注和研究。
本文将针对基于纯电动汽车的刹车系统动力学建模与仿真展开讨论。
首先，我们需要明确纯电动汽车刹车系统的特点和要求。
纯电动汽车刹车系统的主要任务是将电动汽车的动能转化为热能，通过刹车装置实现车辆的减速和停车。
相比较传统的内燃机汽车，纯电动汽车在刹车时能量回收的特性使得动力学建模与仿真更为复杂。
为了满足纯电动汽车的刹车性能要求，动力学建模与仿真的研究成为必要的课题。
其次，我们需要建立基于纯电动汽车的刹车系统动力学模型。
动力学模型主要包括底盘动力学模型和刹车系统模型。
底盘动力学模型是指对车辆在行驶过程中的运动学和动力学特性进行建模和仿真，如车辆质量、惯性、摩擦力等。
刹车系统模型是指对刹车装置在刹车过程中的工作特性进行建模和仿真，如刹车力、刹车距离等。
通过对底盘动力学模型和刹车系统模型的建立，可以更好地理解纯电动汽车在刹车过程中的动力学行为。
然后，我们需要开展基于纯电动汽车刹车系统的仿真研究。
通过仿真研究，可以对纯电动汽车在不同路况和驾驶条件下的刹车性能进行评估和优化。
例如，可以通过改变刹车力分配、刹车电机扭矩的控制策略等，来提高纯电动汽车的刹车性能。
此外，仿真研究还可以帮助我们预测刹车系统的性能参数，如刹车距离、制动时的车辆动力学响应等，从而优化刹车系统的设计和控制。
最后，我们需要对基于纯电动汽车的刹车系统动力学建模与仿真研究进行验证。
验证的方法主要包括车辆试验和模型对比。
通过车辆试验，可以实测纯电动汽车在不同路况和驾驶条件下的刹车性能，将实测数据与仿真结果进行对比验证。
同时，模型对比是指将不同刹车系统的动力学模型进行对比，从而验证模型的准确性和适用性。
综上所述，基于纯电动汽车的刹车系统动力学建模与仿真研究是一个重要的课题，对于提高纯电动汽车的刹车性能，优化刹车系统的设计和控制具有重要意义。
纯电动汽车能量回收系统控制策略的建模仿真分析
纯电动汽车能量回收系统控制策略的建模仿真分析
戚金凤
(广州科技职业技术学院汽车工程学院，广州510550)
摘要:汽车制动能量的消耗占汽车能量消耗的一大半，如何在确保汽车行驶稳定性和制动安全性的条件下，合理分配
汽车制动力矩，使制动能量得到更有效的回收，成为汽车制动能量回收系统最关键的问题.针对这一问题，分析汽车制动过
关键词:再生制动;控制策略;能量回收;纯电动汽车
中图分类号:TP391.9;U463.23
文献标识码：A
文章编号：2096 -3122(2019)05 -0076 -08
DOI：10. 13307/j .ion. 2096 - 3122. 2019. 05.13
0引言
随着社会的快速发展，人们对汽车的环保性、经济性的需求越来越高，因此新能源汽车开始逐渐取代
汽车制动能量的消耗占汽车能量消耗的一大半，如何在确保汽车行驶稳定性和制动安全性的条件下， 合理分配汽车制动力矩，使制动能量得到更有效的回收,成为汽车制动能量回收系统最关键的问题.姜标 等［3］提出一种根据电机转矩特性分配电动汽车前轴制动力的再生制动控制策略，利用MatWb/Simuynk软
件仿真UDDS循环工况，结果显示回收能量有显著提高.Yang等⑷采用电池充电电流最小化原则分配再 生制动力矩，抑制电流冲击,确保制动安全，但能量回收效果一般.张炳力等"5#针对双轴前驱智能纯电动汽
力Fv
对行 的
的迎风阻力，可由数学表达式
计算得到,其中：心为空气阻力系数，一般型车型的空气阻力系数取0. 3 ~0. 4之间J为汽车行驶中的迎
风面积(l2)；(为 滚动阻力1：
行驶速度(km - h-1 % •
轮
面之间的相互作用力，可由数学表达式
纯电动汽车再生制动控制的仿真研究
电池管理系统：充电、放电、安全 保护等功能
介绍控制算法模型的建立过程 说明控制算法模型在仿真中的作用和意义 详细介绍控制算法模型的原理和实现方法 总结控制算法模型在纯电动汽车再生制动控制中的重要性和应用前景
再生制动能量回收效率
制动减速度与制动距离
再生制动对电池寿命的 响
再生制动在不同工况下的 表现
硬件平台
电机类型：永磁 同步电机
数学模型：基于 电磁场理论建立 的电机数学模型
仿真软件： M AT L A B / S i m u l i n k
模型参数：电机 的电压、电流、 转速等参数
电池类型：锂离子电池
电池老化：容量衰减、电压变化等
添加标题
添加标题
电池参数：容量、电压、内阻等
添加标题
添加标题
再生制动能量回收 效率
制动能量回收对能 耗的影响
不同工况下的能耗 分析
能耗分析结论
对电池系统的影响：再生制动控制可以延长电池使用寿命，提高能量回收效率。 对电机系统的影响：再生制动控制可以降低电机的工作负荷，减少电机的热量产生。 对传动系统的影响：再生制动控制可以减少传动系统的磨损，降低维修成本。 对整车性能的影响：再生制动控制可以提高车辆的能效，减少排放，提升整车性能。
提高能源利用效率：通过再生制动控制技术，能量可以被循环利用，提高了能源的利用效率， 同时也延长了车辆的续航里程。
提升车辆安全性能：再生制动控制技术可以与车辆的制动系统相结合，提供更加稳定和安全 的制动效果，提高车辆的安全性能。
促进新能源汽车的发展：再生制动控制技术是新能源汽车领域中的重要技术之一，对于促进 新能源汽车的发展和应用具有积极的作用。
再生制动控制原理：通过能量回收系统将车辆减速或制动时产生的能量转化为电能储存 起来，以供后续使用。
基于Modelica的电动汽车制动系统建模仿真与参数优化
基于Modelica的电动汽车制动系统建模仿真与参数优化随着社会的发展，电动汽车已经成为一个必然趋势，并且成为了解决环境问题的重要手段。
然而，电动汽车的制动系统与传统汽车的制动系统有很大的不同，需要重新对制动系统进行建模和优化。
基于Modelica语言，我们可以建立一个电动汽车的制动系统模型，并对其进行仿真和优化。
在这个模型中，我们把制动系统分成了三个部分，即制动器、电机和控制器。
制动器部分使用Modelica.Mechanics.Rotational子库中的元件进行建模。
我们把制动器建模成了一个摩擦片和转子的组合体。
当制动器处于制动状态时，摩擦片会和转子发生摩擦，从而减速汽车。
电机部分主要建模电机的动力学特性，使用Modelica.Electrical.Machines库进行建模。
我们采用了一个直流电机，并根据电机参数建立动力学模型，包括转矩-转速曲线等。
在制动时，电机接通再反向运转，产生负功率，从而带动轮胎减速。
控制器部分主要控制制动系统的动作，采用了Modelica.Blocks中的元件进行建模。
控制器部分的主要功能是根据汽车速度和制动踏板的行程，计算制动器的力矩，从而控制汽车制动。
在建立完毕制动系统的模型之后，我们可以使用仿真软件对制动系统进行仿真测试。
通过仿真测试，我们可以观测到制动系统是否能够正常运作，并且可以得到控制参数的优化方案。
我们可以通过调整控制器部分的参数来达到最佳制动效果。
例如，通过改变制动器的力矩大小，我们可以调整制动系统的制动能力。
如果力矩太小，制动效果不佳；如果力矩太大，会导致轮胎打滑。
因此，我们需要进行参数优化，以达到最佳制动效果。
在最终的仿真测试结果中，我们得到了一个能够良好运作的电动汽车制动系统模型，该模型的制动系统具有良好的稳定性和可靠性，并能够通过控制器的参数优化实现最佳制动效果。
基于Modelica的电动汽车制动系统建模仿真与参数优化可以帮助我们更好地了解电动汽车的特性，并且优化它们的制动性能。
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纯电动汽车制动能量回收系统的建模与仿真
纯电动汽车制动能量回收系统是利用电动机产生的反向电动势
将制动时产生的动能转化为电能并储存到电池中，以达到节能、环
保的效果。
为了研究制动电能回收系统的工作原理和性能特点，可
以进行建模与仿真分析。
建模步骤如下：
1. 建立纯电动汽车的动力学模型，包括电机模型、电池模型、
传动系模型等。
2. 设计制动系统模型，包括制动器模型、制动控制模型等。
3. 将制动系统模型与动力学模型相结合，建立制动能量回收系
统模型。
4. 设计回收能量的控制策略，包括制动系统的参数选取，回收
能量的转化效率等。
5. 进行仿真分析，模拟车辆在制动过程中能量的转化和储存过程，分析回收能量的效率和储存电池的容量。
仿真步骤如下：
1. 设定仿真条件，包括车速、加速度、制动时刻等。
2. 进行仿真运行，记录制动过程中的工况数据，包括电机输出、电池电压、能量回收率等。
3. 分析仿真结果，评估能量回收系统的性能，确定是否需要调
整控制策略或优化系统参数。
4. 在仿真结果的基础上，设计进一步的测试或实验验证，提高制动电能回收系统的效果和可靠性。
综上所述，纯电动汽车制动能量回收系统的建模与仿真是研究纯电动汽车节能环保技术的重要手段之一，可为电动汽车技术的发展和应用提供理论依据和技术支持。