制动能量回收控制策略
电动汽车制动模式与能量回收的约束条件
电动汽车制动模式与能量回收的约束条件对电动汽车进行制动能量回收是目前条件下提高能量利用率，增加汽车行驶里程的有效手段。
但是从汽车的安全性角度考虑，需要传统的机械摩擦制动作为补充，保证整车的制动性能良好。
也就是说，电动汽车的整车制动是机械制动与电机再生制动协同工作的过程。
（1）制动模式根据电动汽车的行驶特点，将制动或减速可分为以下五种工况：1）紧急制动，此时制动减速度往往大于3m/s2，某些情况下，甚至能达到8m/s2。
为了保证制动安全性，此时以传统的机械摩擦制动为主，再生制动为辅，这种紧急制动过程非常短，能够回收的动能比较少。
2）中度制动，即一般制动，指制动减速度小于3m/s2，且大于滑行减速。
此工况可以分为减速过程与停车过程两部分，再生制动系统负责减速过程，机械制动完成停车过程。
3）汽车下坡时的制动，此时制动力很小，能量回收系统负责全制动过程。
4）滑行减速，是指汽车切断动力后依靠惯性滑行的减速模式，其制动减速度就是滑行减速度，该过程中消耗的能量无法回收利用。
5）缓慢减速过程，是指汽车以小于滑行减速度的减速度缓慢减速的运行情况，此时仍然需要动力装置输出少量的动力，该过程中消耗的能量也无法回收利用。
汽车制动或减速时，只有在2）、3）、4）三种工况下可以较多地回收整车的能量。
因此，为了提高制动过程中电动汽车的能量回收利用率，在制动过程中应尽可能地让电机再生制动力发挥作用，在保证汽车制动安全性的条件下，尽量回收所有除空气阻力和滚动阻力以外的能量。
若采用四轮驱动的形式，与采用单轴驱动的车辆相比，将大大提高能量回收的潜力。
（2）制动能量回收的约束条件在制动过程中，希望能够通过再生制动的形式最大限度地回收制动能量，但是在实际的制动过程中，可回收的制动能量的多少受多个因素的制约。
1）驱动轮限制。
只有驱动轮上由能量回收系统负责的那一部分制动能量可以进行回收。
采用四车轮同时驱动，可以较好地实现制动能量的回收。
2）受电池状态SOC值的限制。
电动汽车制动能量回收控制策略研究
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
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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
混合动力电动汽车再生制动控制策略
优化方向与目标
1 2 3
提高制动效能稳定性
通过优化控制策略，使混合动力电动汽车在各种 行驶条件下都能提供稳定、可靠的制动效能。
最大化能量回收
优化控制策略以实现在制动过程中尽可能多地回 收和储存能量，从而提高混合动力电动汽车的能 效。
增强自适应能力
改进控制策略，使其能够根据驾驶环境和驾驶风 格的变化自适应调整，以实现最佳的制动性能和 能量回收效果。
控制策略具体实现步骤
1. 采集车辆状态信息
实时获取车速、轮速、电池荷电状态等车辆状态信息。
2. 分析驾驶员意图
通过制动踏板行程、踏板力等信息，判断驾驶员的制动意图。
3. 评估路况信息
利用车载传感器或外部数据源，获取当前道路坡度、路面附着系数 等路况信息。
控制策略具体实现步骤
4. 计算制动力分 配比例
针对再生制动系统的控制策略进行优化，能够显著提升混合动力电动汽
车在制动过程中的稳定性和效率，提高驾驶的舒适性和安全性。
03
多种因素影响制动效果
研究还发现，再生制动系统的性能受到多种因素的影响，包括电池状态
、驾驶员的制动习惯、道路条件等，这需要在实际应用中加以考虑。
对未来研究的展望
更精细化的控制策略
控制策略的目的和意义
提高再生制动效率
控制策略的优化能够实现制动能 量的高效回收和再利用，从而提 高再生制动的效率，为汽车的节
能和环保性能做出贡献。
保障行驶安全
控制策略需要确保再生制动与传统 制动的协调配合，确保汽车在制动 过程中的稳定性和安全性。
推动技术发展
对控制策略的研究和改进能够推动 HEV相关技术的进步和发展，为新 能源汽车产业的可持续发展注入新 的活力。
纯电动汽车ABS制动能量回收讲解
基于自寻优控制的纯电动汽车制动能量回收策略可行性分析倪兰青，南京航空航天大学本课题应从三部分入手，一是汽车建模部分；二是ABS 自寻优控制部分；三是再生制动部分。
一：车辆动力学建模（以单轮模型为例）1.1 单轮车辆模型 车辆运动方程：Fx v M -=•车辆运动方程：Tb Tg Tb rFx I -=-=•ω 车轮纵向摩擦力：=x F μN其中，M:汽车质量，Fx:轮胎和底面间的附着力，I ：车轮转动惯量，ω：车轮角速度，r:车轮有效半径，Tg:地面制动力矩，Tb ：制动器制动力矩，μ：地面摩擦系数，N ：车轮对地面压力 1.2 轮胎模型⑴由于主要研究纵向制动特性,可以选用参数较少并能反映纵向附着系数µb 与滑移率S 关系的Burckhardt 模型。
s c e c s c 31)1(2--=-μ式中c1、c2、c3为参考系数,下表给出了其在不同路面条件下的取值及该路面最佳滑移率Sopt 和最大附着系数µmax 。
⑵双线性模型在一些情况下,为了获得一种解析解,用这种双线形模型来简化轮胎模型, 如下图所示:cs sh μμ=cg h chg s ss s -----=11h μμμμμ，其中，c s：最佳滑移率，g μ：滑移率为1时的附着系数:s:车轮滑移率;h μ:峰值附着系数。
1.3 液压制动系统部分液压制动系统包括两部分：一部分是液压传动系统；另一部分是制动器。
为进行实时模拟计算，可以建立经验式的l 、2阶模型系统。
为简化系统，忽略了电磁阀弹簧的非线性因素及压力传送的延迟，其传递函数为：)1(+=TS S KG式中：K 为系统的增益，K=100；T 为系统时间常数，T=0．01。
制动器力学模型描述了制动轮缸压力输入及制动力矩输出间的力学特性。
为了简化仿真研究，在进行仿真时假设制动器为理想元件，如果忽略非线性和温度的影响，制动力矩瓦可以看作是制动压力P 的线性函数： Tb=kP式中：Tb 为车轮制动力矩；k 为制动器制动效能因数(通过试验可以得到)；P 为液压传动系统输出压力。
微型电动轿车制动能量回收及控制策略的研究
２０ ０ ） ３０ ９ （ 合肥工业大学 机械与汽车工程学 院， 安徽 合肥
摘 要： 分析 了电动汽车制动能量转换和 回收的制约 因素 ， 以某前驱动微型电动轿车为研究对象 ， 在传统汽车
制动理论的基础上 ， 提出 了电机再 生制 动力和摩 擦制 动力 以及 整车 前、 轮 制动力 的联合 控制 策略 ； 于 后 基 Ｍａｌ ／ ｉ ｌ ｋ和 Ａ ｖｓｒ ｔ ｂ Ｓｍｕｉ ａ ｎ ｄ ｉ 软件平台进行 了系统建模和典 型循环工况下 的仿真 ， ｏ 结果表明 ， 该联合控制策 略 能够实现安全制动条件下 的制动能量回收， 且能量回收率达 １ ． ３ ４ １ ％。
Ａ ； ｔＴｈ ｅｔａｎ ｃｏ ｓ ｆ ｒｋ ｎ ｒ ｙｃｎ ｕ ｔ ｎａ ｄｒｃ ｖ ｒ ｒ ｎ ｌｚ＆ Ａｎｅｅｔｉ ｅ ｉ ｅｗｉ ｈ 徼 ： ｅｒｓｒｉｔ ａ ｔｒ ａ ｅｅ ｅｇ ｏ ｓｍｐ ｉ ｎ ｅｏ ｅｙａ ｅａ ａｙ ｅ ｆ ｏｂ ｏ ｌｃｒｃ ｈｃ ｔ ｖ ｌ ｈ
制动能量 回收 是 指 汽车 减 速或 制 动 时 ， 其 将 中一部 分机械 能 （ 动能 ） 转化 为 其他 形 式 的能 量 ，
提 高汽车 续 驶 里 程 ［ ］ ２ 。有 关 研 究 表 明 ， 如果 有
效地 回收制 动能量 ， 电动汽 车大 约 可降低 １ 的 ５ 能量 消耗 ， 续驶里程 将 提 高 １ ～３ ％ 。故 本 其 Ｏ Ｏ 文 以某前驱 动微 型 电动 轿 车为研 究 对 象 ， 该 车 对 的制 动能量 回收及控 制策略进 行分析 与探讨 。
ＹＩ Ａ ｎｄ ｎ ＺＨＡＯ ａ ， Ｚ Ｎ — ｏ ｇ， Ｈ ｎ ＨＡＮＧ ｎ —ｉ Ｂｉｇ ｌ
（ ｃ ０ １ｏ ａ ｈｎ ｒ ｎ ｔ ｍｏ ｉ ｇｎ ｅ ｎ ｓ ｈ ｏ ｆＭ ｃ ｉｅ ｙａ ｄＡｕ ｏ ｂｌ Ｅｎ ｉｅ ｒ ｇ，Ｈｅｅ ｎｖ ｒｉｙｏ ｃ ｎ ｌｇ ，Ｈ ｅｅ ２ ０ ０ ｅ ｉ ｆｉ Ｕ ｉｅｓｔ ｆＴｅ ｈ ｏｏ ｙ ｆｉ ３ ０ ９，Ｃｈｎ ） ｉａ
电动汽车能量回收系统简介及标定策略介绍
电动汽车能量回收系统简介及标定策略介绍本文以某纯电动轻型商用车为基础，对纯电动汽车的能量回收标定策略进行分析研究。
能量回收系统简介能量回收，又称回馈制动或再生制动，是指在滑行或制动减速过程中，驱动电机工作于发电状态，将车辆部分动能转化为电能储存于动力电池中，同时施加电机回馈转矩于驱动轴，对车辆进行制动。
该技术应用一方面增加了电动车辆一次充电续驶里程，另一方面减少传统制动器磨损，同时还改善了整车动力学控制性能。
在不改动液压制动系统结构的基础上，开发基于制动踏板行程检测的并行制动能量回收系统方案，如图1所示。
图1 制动能量回收系统总体结构方案并行制动能量回收系统主要由驱动电机及控制器、动力电池（含电池管理系统）、ABS系统、制动踏板、整车控制器（VCU）及CAN网络组成，其中，整车控制器（VCU）通过CAN网络与电机控制器、电池管理系统、ABS控制器通讯，实现驾驶员意图识别及制动能量回收控制功能。
并行制动能量回收系统方案的典型特征是：符合驾驶员传统的驾驶习惯，保持整车的制动性能和制动稳定性，电机制动力的变化不会影响驱动轮制动力的大小，电机制动力和驱动轮制动器制动力并行产生，并叠加在一起，共同组成了驱动轮上的总制动力，通过在汽车减速和制动过程中实施电机制动，把汽车减速和制动过程中的部分动能转化成电能回馈给动力电池，从而提高整车经济性，延长续驶里程。
能量回收标定策略整车控制器（VCU）根据踏板信号、车速、蓄电池荷电状态（SOC）、电池电压、温度等信息确定是否进行能量回收，并将其传送到相应的控制模块中执行，模块之间的信息传递通过CAN总线进行。
对进入能量回收模式的车辆状态条件进行标定，如表1所示。
表1 进入能量回收的车辆状态条件VCU检测加速踏板传感器信号和制动踏板传感器信号，判断汽车是否处于滑行或制动减速阶段，若是的话则向，MCU发送扭矩指令，MCU控制驱动电机产生滑行阶段所需的制动力。
对能量回收扭矩进行标定，如表2所示。
电动汽车上的制动能量回收的约束条件
电动汽车上的制动能量回收的约束条件电动汽车制动能量再生系统主要包括两个部分：电机再生制动部分和传统液压摩擦制动部分。
再生制动虽然可以回收制动能量并向车轮提供部分制动力，但是电机再生制动效果受电机特性、电池、车速等诸多条件的限制，在紧急制动和高强度制动时不能独立完成制动要求，为了保证整车制动的安全性，在采用再生制动的同时，还要采用传统的液压摩擦制动作为辅助。
从国内外研究现状可看出，汽车制动能量回收系统研究主要集中在回收制动能量方法、回收制动能量的效率、驱动电机与功率转换器的控制技术、再生制动控制策略、机电复合制动的协调等方面。
目前急需解决的制动能量回收系统关键技术问题主要有四个方面：制动稳定性问题、制动能量回收的充分性问题、制动踏板平稳性问题、复合制动协调兼容问题。
可回收制动能量是电动汽车最重要的特性之一，但是电动汽车对制动能量的回收要受诸多因素的制约。
电动汽车制动能量回收的约束条件主要包括以下五个方面。
（1）行驶工况。
行驶工况不同，汽车的制动频率不一样，从而可回收的制动能量多少不同。
（2）蓄电池。
蓄电池的充电效率要受到蓄电池的SOC值、蓄电池温度以及充电电流的限制。
蓄电池SOC值很高或者温度过高时都无法回收制动能量。
充电电流过大会使蓄电池温度快速升高，也不能回收制动能量。
（3）电机因素。
电机提供的制动转矩越大，能够回收的制动能量越多。
电机的再生制动转矩受到发电功率和转速的制约，当制动强度过大时，电机不能满足制动要求。
（4）控制策略。
为了保证在制动安全的条件下实现能量充分回收，需要合理地设计再生制动与机械制动的分配关系。
（5）驱动形式。
再生制动系统只能回收驱动轮上的制动能量。
混合动力客车再生制动控制策略的研究
研究论文H A I X I A K E X U E年第期（总第期）海峡科学混合动力客车再生制动控制策略的研究福建工程学院机电及自动化工程系余捷[摘要]根据已在我国多个城市运营的某混合动力客车车型现有的制动系统及其工作模式的介绍，展开再生制动能量管理和控制策略的研究。
以理论分析和仿真研究为手段，揭示目标车型再生制动控制策略下的制动安全性能及制动能量回收率的表现，从而为进一步提高混合动力客车再生制动系统性能提供了参考依据。
[关键词]混合动力客车；再生制动；控制策略；制动力分配再生制动是油—电混合动力汽车（本文所提到的混合动力汽车均指这类汽车）的重要工作模式，它能在车辆减速或下坡时，在保证车辆制动性能的条件下，将储存于汽车上的动能或位能通过电机转化为电能并储存在于电储能装置中[1]。
该工作模式下，制动系统不仅产生车辆所需全部或部分制动力，实现了车辆的减速和制动，同时可回收一定的制动能量，有效地实现车辆的节能减排，并减少了制动器摩擦片的磨损。
因此，在环保节能安全的汽车技术设计理念的引导下，再生制动的研发已成为新一代节能汽车技术的热点之一。
可见，开展再生制动的理论和应用研究不但有重要的理论意义，而且还有较高的实用价值。
而国内目前对混合动力汽车的再生制动的研究相对于国外起步较晚，在以下方面还有待深入研究[2]：①再生制动能量管理和控制策略；②再生制动系统建模和车辆制动动力学建模；③基于整车综合制动动力学仿真的综合优化；④再生制动系统的实验模拟、匹配控制和综合评价。
本文根据已在我国多个城市运营的某混合动力客车车型现有的制动系统及其工作模式的介绍，展开再生制动能量管理和控制策略的研究。
以理论分析和仿真研究为手段，揭示目标车型再生制动控制策略下的制动安全性能及制动能量回收率的表现，从而为优化混合动力客车制动系统控制策略提供参考。
1目标车型再生制动系统结构与控制策略简介目标车型配备的混合动力系统的结构及其制动模式下回馈能量路线如图1所示，动力系统由驱动桥、驱动电机、驱动电机控制器（由AC/DC 转换器、DC/DC 转换器及电机工作模式控制器等组成）、储能元件（超级电容）、发动机、永磁发电机、混合动力控制器等组成；而制动工况下离合器分离，永磁发电机关闭，回馈能量流动流动路线为：驱动桥→驱动电机→驱动电机控制器→储能元件。
永磁同步电机制动能量回收系统的控制方法
i姨 姨
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（3）
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3）
－ sin θr －sin（θr -2π ／ 3） －sin（θr+2π ／ 3）
图 1 电机控制系统框图 Fig.1 Block diagram of motor control system
1.1 永磁电机的矢量控制 永磁电机的矢量控制原理和交流电机的类似。
交流电机矢量控制的思想是将三相定子坐标转换为
两相定子坐标，然后再转换为同步旋转坐标。 产生
相同的旋转磁场的情况下，同步旋转坐标系中电流 为直流，即实现了交流电机的解耦 。 ［16］ 坐标变换和逆
摘要： 在矢量控制的铅酸蓄电池-永磁同步电机系统的基础上，设计制动能量回收系统。 通过设定-iq，控制
采 用 正 弦 脉 冲 宽 度 调 制 （SPWM）的 三 相 全 桥 逆 变 器 ，将 永 磁 同 步 电 机 在 制 动 时 产 生 的 交 流 电 流 整 流 为 直 流 电
流，对铅酸蓄电池进行充电，实现制动能量的回收。 最后，通过搭载了该系统的电动车对制动能量系统进行了
变换分别如式（1）、（2）所示：
姨 id = 2 ×
iq
3
cos ωt cos（ωt-2π ／ 3） cos（ωt+2π ／ 3） －sin ωt －sin（ωt-2π ／ 3） －sin（ωt+2π ／ 3）
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制动能量回收控制策略
制动能量回收控制策略是指通过控制汽车制动过程中的能量流动，将制动能量转化为电能并储存于电池中，从而实现汽车能量的回收和再利用。
制动能量回收控制策略的实现需要依靠汽车制动系统和动力电池管理系统的协同工作。
当汽车行驶时，制动系统通过制动器将车轮的动能转化为热能释放，并将这部分能量浪费在环境中。
而制动能量回收控制策略则可以通过制动系统将制动能量转化为电能，再通过系统控制将电能存储于电池中，从而实现汽车能量的回收和再利用。
制动能量回收控制策略的实现需要依靠多种技术手段。
首先是智能化控制技术，通过对汽车制动过程中的能量流动进行精细控制，实现制动能量的回收和储存。
其次是高效储能技术，通过采用高效的电池储能技术，实现对制动能量的高效储存。
再次是储能系统的优化设计，通过对储能系统的结构和参数进行优化设计，实现对制动能量的高效存储和利用。
实现制动能量回收控制策略对于汽车的节能减排和环保具有重要意义。
一方面，制动能量的回收可以减少汽车热能的浪费，从而降低汽车的油耗和排放。
另一方面，制动能量的回收可以减少汽车对环境的污染，从而保护环境和人们的健康。
因此，制动能量回收控制策略的推广和应用可以促进汽车产业的可持续发展。
制动能量回收控制策略是一种重要的汽车节能减排和环保技术，其实现需要依靠智能化控制技术、高效储能技术和储能系统的优化设计等多种技术手段。
通过实现制动能量的回收和再利用，可以实现汽车能量的高效利用，促进汽车产业的可持续发展。