制动能量回馈系统协调控制
制动能量回馈系统协调控制
张俊智， 张鹏君， 陆欣， 陈鑫
清华大学汽车安全与节能国家重点实验室，北京，100084
【摘要】本文为混合动力电动汽车设计了分层控制的制动能量回馈系统，该分层结构主要包括驾驶员意图识别、能量管理和 元件协调控制三个部分。 分层控制结构的采用，将复杂的制动能量回馈系统简化为若干部分，降低了控制难度，为研究提供了便利。所设计的系统已在一款串联混合动力客车上实现，并根据中国城市公交循环工况进行了道路测试。
【关键词】 混合动力电动汽车，制动能量回馈系统，分层控制结构，协调控制
Coordinated Control for Regenerative
Braking System
Zhang Junzhi, Zhang Pengjun, Luxin, Chen Xin
State Key Lab. of Automotive Energy and Safety, Tsinghua University, Beijing, China, 100084
Abstract: This paper presents a design of regenerative braking system(RBS) for hybrid electric
vehicles using hierarchical control structure and method. The hierarchical model is mainly composed
of three modules for driver intent identification, energy management and coordinated control based on
components control. As a consequence, RBS, a complicated hybrid dynamic system, is successfully
decomposed by several simple modules. The control system and strategies are carried out on a typical
serial HEV bus, and tested on road based china typical urban cycle..
Key words: hybrid electric vehicles, regenerative braking system, hierarchical control
structure, coordinated control
1 介绍
车辆的动能通过制动能量回馈系统可转化为其它形式能量储存起来，并进一步用于车辆驱动。研究显示，在城市驾驶循环中，发动机发出能量的大约1/3至1/2被制动过程所消耗[1，2]。因此，回馈制动是车辆提高燃油经济性并降低排放的有效方法，有助于缓解能源危机和环境污染。 然而，回馈制动受到动力系统结构、电池电机特性等的限制，控制较为复杂。很多学者对此问题进行了研究和讨论。针对不同类型车辆，已经有多种控制策略与硬件结构被设计出来[3，4]，为进一步的研究提供了基础，同时也增加了深入研究此问题的难度。
由汽车理论可知，制动能量回馈系统的控制问题可归结为三个目标：
（1）辨识驾驶员的制动强度需求；
（2）在车辆部件承受范围内以提高燃油经济性为目标分配制动功率，满足驾驶员制动需求；
（3）根据制动功率分配命令协调控制制动系统元件，实现良好的驾驶感觉并施加合适的制动力。
本文采用分层控制结构研究制动能量回馈系统，以清晰的层次满足上述三个目标。所设计的控制系统，包括驾驶员意图识别、能量管理和制动元件控制等功能，制动能量回馈系统被分解为若干功能单一的子模块。其中，在驾驶员意图识别、基线式能量管理策略方面相对以往有了新的发展。制动力切换过程控制算法及其他算法与策略已在一款串联混合动力电动客车上被调试、分析、优化和验证。
控制系统与控制策略在该串联混合动力电动客车上的测试，基于中国城市公交循环工况。测试结果表明，分层协调是回馈制动控制的有效方法，可有效回收能量、实现较好制动感觉并保证制动安全。所提出的结构、方法与策略，经过细微修改就可适用于其他结构的混合动力电动汽车。
2 动力系统结构
制动能量回馈系统研究的目标车型，其动力系统结构如图1所示。动力系统主要包括燃料转化器、电池、电机和整车控制器等。
图1 串联式混合动力电动汽车动力系统结构
电池 燃料转化器 电力附件
电机 电机 制动时，原制动系统与动力系统共同组成制动能量回馈系统。这时，电机处于发电状态，将车辆动能转化为电能储存于电池中或直接被车载用电器，如空调等消耗。合理的能量分配策略应在满足制动力需求的同时保护电池、电机等电力和机械部件。
而最根本的意图，还是在保证上述条件的情况下回收尽可能多的制动能量。因此，能量的分配与流动不仅需要在制动过程中调整，还要在整个驾驶循环中调整。例如，燃料转化器，通常为燃料电池或内燃机，在制动时应控制在一定输出功率之内，并使电池保持在较高充电效率的SOC下，以增强能量回馈效果。
3 分层控制结构
为清晰地研究制动能量回馈系统结构，系统选用了分层控制结构。系统各部分的功能与结构各不相同，每个部分的复杂程度较低，便于调试与改进，并有利于保证程序的可靠性与安全性。如上所述，系统的控制策略包括驾驶员意图识别、能量管理和制动元件控制三个部分。每一部分有各自的控制目标并根据驾驶员、车辆等的反馈进行控制。输入、输出信号都经过信号处理系统的处理。图2展示了制动能量回馈系统的控制系统结构。
驾驶员
意图识别 能量管理
控制策略 动力系统
协调控制 需求 目标 驾驶员与
车辆反馈 部件与
车辆反馈
控制 通讯信号处理 输入
输出 通讯信号处理 部件与
车辆反馈
图2 制动能量回馈系统分层结构
3.1 驾驶员意图识别
这一部分通过驾驶模式、加速踏板位置及变化速度、制动踏板位置及变化速度识别驾驶员的驱动或制动需求。对制动能量回馈系统而言，驾驶员意图识别的逻辑如图3所示。为了保证安全，在逻辑之中加入了判断程序，例如在档位为空档或加速、制动踏板同时踩下时，不进行回馈制动而只进行摩擦制动。 回馈制动模式开始换档手柄在前进档？回馈制动力=0Y制动踏板>0？N加速踏板=0？YY遛车状态回馈制动YNN正常回馈制动钥匙开关上3档？N
图3 驾驶员意图识别
在这一部分中，根据加速踏板与制动踏板的位置，制动过程被分为两类，正常制动与紧急制动，ABS的状态也被用于判断制动过程的类型。当进行紧急制动时，电机的回馈制动被禁止，避免摩擦制动系统及其防抱死制动功能受到干扰。
3.2 能量管理策略
在确定驾驶员意图之后，应采用合理的能量管理策略，在保证不损坏车辆元件的基础上实现最佳的燃油消耗。在制动时，电机工作在发电状态，将车辆动能转化为电能储存于电池或用于车载附件。能量转化器，如内燃机、燃料电池的功率应该受到限制，且电池SOC应被维持在充电效率较高的范围内。
在本文所述的设计中，控制系统考虑车速、电池SOC、总线电压与电流、电机状态等对回馈制动与摩擦制动进行协调控制。其目的是在不损失制动性能的前提下尽可能回收制动能量。在后面的实验中，电池SOC分别调整到不同水平（30%和60%）进行对比，以寻找更好的燃油利用效率。燃料转化器在制动时也受到功率的限制，使电池能够更多地吸收制动能量。一种基线式能量管理策略被建立起来，如图4。
β
APU power Maximum energy absorbed by battery and electric equipments
Maximum RBS power according motor Vehicle speed
O APU and motor braking Power
time
图4 制动过程中的能量分配
图4中的阴影部分是制动过程中辅助功率单元（APU，由燃料转化器和发电机组成）的目标功率。不同的SOC水平会导致制动过程中不同的APU目标功率。若APU目标功率为零或负值，则其没有为车辆提供能量，这种情况下电机提供的功率也要受到电池最大充电功率的限制。
能量管理策略中，总线电流、电压等因素也被考虑，以实现燃油经济性和元件安全。
3.3 元件控制策略
在控制策略中，电机、调节阀（用于调节摩擦制动）、辅助功率单元和防抱死制动系统之间都应进行协调。
基本的逻辑是将总的制动力根据能量管理的目标进行分配。其关键技术是利用响应较快的电机补偿摩擦制动力。前、后轮制动力之间的分配也应合理，避免后轮先于前轮抱死的情况。当车轮有抱死趋势时，防抱死制动系统可有效控制摩擦制动力，防止危险发生。当电池SOC低于最佳充电效率区时，辅助功率单元也可通过为电池充电升高SOC。
在制动力分配方面有三种策略，本文采用基于策略的规则进行描述。图5展示了这种策略在一款后轮电机驱动车辆上的实现。两种主要的回馈制动策略，串联策略和并联策略[6，7]，在本文中被详细设计以研究前述的控制系统。
图5 制动力分配
在串联策略中，制动力分配曲线跟随图5中的粗实线。在OA段，减速度很小，电机回馈制动力足以满足制动需求。这时仅有后轮施加了制动力。在AB段，电机回馈制动力无法满足制动需求，需要前轮恢复摩擦制动力。在B点，前、后轮的制动力分配关系恢复到原摩擦制动系统的状态，故B点以后前后轮摩擦制动力随制动强度需求的增加而同时增加。另外一种串联策略，则完全按照理想的前后制动力分配曲线调节前后轮摩擦制动力和后轮回馈制动力。
并联回馈策略，则如图5中的O-P曲线。回馈制动力直接施加在原摩擦制动力之上，不对摩擦制动力进行调节。回馈制动强度随着摩擦制动强度一起增长。
4 道路实验
采用上述方法，为目标车型设计了控制策略。车辆在不同控制策略下根据中国城市公交循环工况进行了测试。
中国城市公交循环工况用于测试实验车的燃料消耗，其目标车速如图6所示。其主要参数见表1。图6同时还展示了一组测试结果，目标车速与实际车速的差在3%以内。
表1 中国城市公交循环工况参数
持续时间(s) 1314
距离(km)
平均车速(km/h)
最高车速(km/h) 60
最大加速度(m/s2)
最大减速度(m/s2)
停止时间(s) 381
图6 中国城市公交循环工况及测试结果
城市轨道交通再生制动能量利用研究
城市轨道交通再生制动能量利用研究
【摘要】
本文探讨了城市轨道交通再生制动能量的利用研究。在介绍了研究背景、研究目的和研究意义。在讨论了再生制动能量的来源、城市轨道交通再生制动能量的利用方式、再生制动能量利用的技术方案、经济效益和环境效益。结论部分总结了再生制动能量利用的重要性，指出其可以降低能源消耗，提高城市轨道交通系统的可持续性，并提出了未来研究方向。通过本研究，可以更好地利用再生制动能量，增加能源利用效率，减少环境污染，促进城市轨道交通系统的可持续发展。
【关键词】
城市轨道交通、再生制动能量、能量利用、研究、再生制动、技术方案、经济效益、环境效益、能源消耗、可持续性、未来研究方向
1. 引言
1.1 研究背景
研究表明，城市轨道交通系统在行驶过程中产生大量的制动能量，这部分能量会以热能的形式散失。如果能够通过适当的技术手段将这部分能量进行有效捕获和利用，不仅可以减少能源消耗，还可以为系统提供可再生的能源补充。对城市轨道交通再生制动能量的利用进行深入研究，具有重要的理论和实践意义。 在现有文献中，虽然已经有一些关于城市轨道交通再生制动能量利用的研究，但仍然存在一些问题和挑战，如技术手段不够成熟、经济效益有待提高等。本文旨在通过对城市轨道交通再生制动能量的研究，探讨能够提高能源利用效率和减少环境污染的技术方案，为城市轨道交通系统的可持续发展提供理论支持和实践指导。
1.2 研究目的
研究目的是为了探讨城市轨道交通再生制动能量的有效利用方式，从而提高能源利用效率，减少能源消耗。在日益加剧的能源危机和环境污染的背景下，通过充分利用再生制动能量，不仅可以降低城市轨道交通系统的能源消耗，减少对环境的影响，还可以减轻能源压力，提高城市轨道交通系统的可持续性。研究再生制动能量利用的技术方案和经济效益，可以为城市轨道交通运营商提供科学的决策依据，推动城市轨道交通系统向更加环保、节能的方向发展。通过深入研究城市轨道交通再生制动能量的利用，可以为提升城市轨道交通系统的能源利用效率、降低运营成本、改善环境质量等方面提供重要的理论和实践指导。
高铁机电系统知识要点汇总
高铁机电系统知识要点汇总
高铁机电系统是指高速铁路列车运行所需的机械和电气设备系统。它负责列车的牵引、制动、供电以及信号通信等功能，是高铁正常运行的关键。本文将对高铁机电系统的相关知识要点进行汇总，以帮助读者更好地了解和理解这一重要的领域。
一、高铁机电系统的概述
高铁机电系统是高速铁路列车不可或缺的组成部分，它由多个子系统组成，包括牵引系统、制动系统、供电系统、通信信号系统等。这些系统协同工作，确保列车安全稳定地运行。
1. 牵引系统
牵引系统是高铁列车进行加速、减速和保持稳定速度的关键装置。它主要由电机、电子控制器和传动系统组成。电机为列车提供动力，电子控制器负责控制电机的运行，传动系统将电机的动力传递给车轮。
2. 制动系统
制动系统用于减速和停止列车运行。高铁列车的制动系统一般由电气制动和机械制动组成。电气制动通过控制电机的转向和电流来实现列车的减速，而机械制动则通过摩擦力将车轮减速。
3. 供电系统 供电系统为高铁列车提供所需的电能。通常，高铁列车会通过接触网或者第三轨进行供电。供电系统需要确保电能的稳定供应，以满足列车的运行需求。
4. 通信信号系统
通信信号系统在高铁运行中起着至关重要的作用。它负责列车之间的通信、行车指令的传递，以及信号的控制和调度。通信信号系统通过各种设备和信号灯来实现这些功能，确保列车安全运行。
二、高铁机电系统的关键技术和发展趋势
1. 高铁牵引控制技术
高铁列车的牵引控制技术是实现列车高速平稳运行的关键。目前，高铁列车普遍采用矢量控制技术，通过对电机的转向和电流进行精确控制，实现列车的高速加速和减速。
2. 高铁制动技术
高铁制动技术直接关系到列车的安全和乘坐舒适性。目前，高铁列车主要采用再生制动和电气制动相结合的方式进行制动。再生制动可以将制动能量回馈到供电系统，提高能量利用率。
3. 高铁供电技术
高铁供电技术是确保列车持续稳定运行的基础。随着高铁速度的提升和线路长度的增加，供电系统需要具备更高的稳定性和可靠性。目前，高铁供电系统正在向交流供电和集中供电方向发展。 4. 高铁通信信号技术
整车控制器
整车控制器（VMS，vehiclemanagementSystem），即动力总成控制器。是整个汽车的核心控制部件，它采集加速踏板信号、制动踏板信号及其他部件信号，并做出相应判断后，控制下层的各部件控制器的动作，驱动汽整车控制器通过采集司机驾驶信号和车辆状态，通过CAN总线对网络信息进行管理，调度，分析和运算，针对车型的不同配置，进行相应的能量管理，实现整车驱动控制、能量优化控制、制动回馈控制和网络管理等功能。
介绍??
纯电动汽车整车控制器(VehicleController)是纯电动汽车整车控制系统的核心部件，它对汽车的正常行驶，再生能量回收，网络管理，故障诊断与处理，车辆的状态与监视等功能起着关键的作用。与各部件控制器的动态控制相比，整车控制器属于管理协调型控制。
体系结构
整个车辆系统采用一体化集成控制与分布式处理的车辆控制系统的体系结构，各部件都有独立的控制器，整车控制器对整个系统进行能量管理及各部件的协调控制。为满足系统数据交换量大，实时性、可靠性要求高的特点，整个分布式控制系统之间采用CAN总线进行通讯。整车控制器主要由控制器主芯片，Flash存储器和RAM存储器及相关电路组成，控制器主芯片的输出与Flash存储器和RAM存储器的输入相连。 组成
? 控制器硬件包括微处理器、CAN通信模块、BDM调试模块、串口通信模块、电源及保护电路模块等。微处理器选用了Motorola公司专门为汽车电子开发的MCgS12，它具有运算速度快和内部资源与接口丰富的特点，适合实现整车复杂的控制策略和算法。CAN通信模块符合CAN2.0B技术规范，采用了光电隔离、电源隔离等多项抗干扰设计;BDM调试模块用于实时对控制程序进行调试、修改;串口通信模块用于对控制系统的诊断和标定;?电源模块进行了二级滤波的冗余设计，保证控制器在车载12V系统供电情况下正常工作，并具短路保护功能。
CAN，全称为“ControllerAreaNetwork”，即控制器局域网，是一种国际标准的，高性价的现场总线，在自动控制领域具有重要作用。CAN是一种多主方式的串行通讯总线，具有较高的实时性能，因此，广泛应用于汽车工业、航空工业、工业控制、安全防护等领域。
新能源汽车的关键技术有哪些
新能源汽车的关键技术有哪些
1．"三纵"的关键技术
（1）混合动力电动汽车
1）对中度混合动力方面，突破混合动力电动汽车关键技术，深化发动机控制技术研究，解决动力源工作状态切换和动态协调控制，以及能源优化管理，掌握整车故障诊断技术，进一步提高整车的可靠性、耐久性、性价比，开发出高性价比、具有市场竞争力、可大规模产业化的混合动力电动汽车系列产品。
2）对深度混合动力方面，突破混合动力系统构型技术，能量管理协调控制技术，开发深度混合动力新构型；开发出高性价比、可大规模批量生产的深度混合动力轿车和商用车产品。
3）对插电式混合动力电动汽车方面，掌握插电式混合动力构型及专用发动机系统研发技术；突破高效机电耦合技术、轻量化、热管理、故障诊断、容错控制与电磁兼容技术、电安全技术；开发出高性价比、可满足大规模商业化示范需求的插电式混合动力轿车和商用车系列产品。
（2）纯电动汽车
以小型纯电动汽车关键技术研发作为纯电动汽车产业化突破口，开发纯电动小型轿车系列产品（包括增程式），并实现大规模商业化示范；开发公共服务领域纯电动商用车并大规模商业示范推广；加强插电式混合动力电动汽车研发力度，开发系列化插电式混合动力轿车和商用车系列产品。
小型纯电动汽车方面，针对大规模商业化示范需求，开发系列化特色纯电驱动车型及其能源供给系统，并探索新型商业化模式。实现小型纯电动汽车关键技术突破，重点掌握电气系统集成、动力系统匹配和整车热-电综合管理等技术。开发出舒适、安全、性价比高的小型纯电动轿车系列产品。
纯电动商用车方面，重点研究整车NVH、轻量化、热管理、故障诊断、容错控制与电磁兼容及电安全技术。
（3）燃料电池汽车
面向高端前沿技术突破需求，基于高功率密度、长寿命、高可靠性的燃料电池发动机突破新型氢-电-结构耦合安全性等关键技术，攻克适应氢能源供给的新型全电气化技术，底盘驱动系统平台技术，研制出达到国际先进水平的燃料电池电动轿车和客车，并进行示范考核；掌握车载供氢系统技术，实现关键部件的自主开发，掌握下一代燃料电池电动汽车动力系统平台技术，研制下一代燃料电池电动轿车和客车产品，并进行运行考核。
纯电动汽车故障诊断与维修课后习题及答案
纯电动汽车故障诊断及维修
模块一
一、填空题
1. 纯电动汽车是高科技综合性的产品，其车体本身也包含许多高新技术，例如， 车体本身的 节能技术 可以延长蓄电池的充电周期，增加续航里程，所以这方面的技术创新也要重视起来。能量管理系统是纯电动汽车的 智能
核心，能够协调 纯电动汽车 各个功能部分的工作，包括能源、机械元件、电机、驱动部分等之间的工作都是靠 能量管理 系统来协调统一的，可见其重要性。蓄电池、变速器、电机等零部件对纯电动汽车的性能有重要的影响，在运行过程中必须保证其相互协调。
2.目前国内外针对电动汽车整车及 关键 零部件的测试评价开展了大量的研究工作，也制定了很多测试标准，但是在 增程式 电动汽车能量消耗、排放测试，以及电动汽车 电磁兼容 特性测试、整车噪声特性测试、蓄电池系统的寿命测试、电动商用车（M3/N3） 动力总成
测试、增程器测试、燃料电池发动机测试、车载 充电机
测试等方面尚无明确的技术条件和测试规范，还有待完善或新增，以便更好地推进电动汽车产业的发展。
答案： 1. 节能技术 智能 纯电动汽车 能量管理 2. 关键 增程式 电磁兼容 动力总成 充电机
二、简答题
1.分析我国纯电动汽车发展的现状。
①相比于世界著名汽车制造商对纯电动汽车的积极响应，我国自主品牌的民营企业走在了纯电动汽车创新的前列；
②目前我国纯电动汽车的研发主要集中在整车总布置、系统集成控制、电动机及其控制器、电池及其管理等方面；
③通过国内整车和电池相关厂商、高校和研究单位的共同努力，纯电动客车使用的锂离子蓄电池的技术日趋成熟，基本可以媲美国际先进水平；
④在纯电动乘用车方面，随着磷酸铁锂电池等技术的改进，纯电动汽车产业向着市场化、产业化的方向迅速发展。
2.我国对促进纯电动汽车的发展有哪些扶持政策？
纯电动轿车整车驱动控制策略开发实践
纯电动轿车整车驱动控制策略开发实践
窦国伟 刘 奋程浩柯小军 寇攻红 （上海汽车集团股份有限公司新能源汽车事业部，上海２０１８０４）
【摘要】 针对纯电动轿车系统方案，设计了整车驱动控制策略，包括加速转矩控制、制动能回馈、驻坡、 怠速爬行等功能，以满足整车驾驶性能要求，最后通过道路试验数据对设计的控制策略进行验证。
【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｆｏｒ ａｎ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ，ｔｈｅ ｖｅｈｉｃｌｅ ｄｒｉｖｉｎｇ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ，ｗｈｉｃｈ ｉｎ． ｃｌｕｄｅｓ ｔｈｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ｐｏｗｅｒ—ｐｅｄａｌ ｔｏｒｑｕｅ ｃｏｎｔｒｏｌ，ｈｉｌｌ ｈｏｌｄｉｎｇ，ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅ ｂｒａｋｉｎｇ ａｎｄ ｉｄｌｅ ｃｒｅｅｐ－
ｉｎｇ ｔｏ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｖｅｈｉｃｌｅ ｄｒｉｖａｂｉｌｉｔｙ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｖｅｈｉｃｌｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｉｓ ｖａｌｉ．
ｄａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｒｏａｄ ｔｅｓｔ ｄａｔａ．
【主题词】 电动汽车控制系统研究
０ 引言
纯电动汽车作为一种节能、无污染的理想“零
排放”汽车，是２ｌ世纪汽车工业重要的发展趋势。 随着环保及节能意识的增强，纯电动汽车的开发
和应用日益受到世界各主要汽车生产国和大型汽 车企业的重视。 整车控制器是纯电动汽车运行的核心单元， 担负着整车驱动控制、能量管理、整车安全及故障
诊断和信息处理等功能，是实现纯电动汽车安全、
高效运行的必要保障。整车控制策略作为整车控 制器的软件部分，是整车控制器的核心部分。 本文着重讨论一款自主开发纯电动轿车的整
车驱动控制策略的设计开发，同时在较为复杂的
路面状态下对该策略进行了测试，验证了它的可 行性和有效性。
１ 纯电动轿车动力系统结构
纯电动轿车的基本结构可分为４个子系统，
制动能量回收策略及方法
摘要：随着能源和污染问题日益引起人们广泛的注意，越来越多的人将研究重点转移到电动车上。目前对电动车的探索日益成熟，在技术研究方面已经发展成为一套完整的体系。在阅读了大量文献的基础上，本文总结了国内外电动车制动能量回馈与防抱死控制协调策略。
关键字：电动车 能量回收 防抱死控制协调策略
Abstract:With the problems of energy and pollution cause widespread concern increasingly,more
and more people distract their attention to EV.Now the study of EV was matured day by day,the
factor of technology has developed to be a whole system.After reading a number of papers,the
electrical regenerative braking and anti-locked control coordination strategy were summarized in
this paper.
Key words:EV electrical regenerative braking anti-locked control coordination strategy
1 引言
目前车辆使用的制动装置主要形式有机械式、气压式、液压式和气液混合式等。它们的工作原理基本相同,都是利用制动装置把车辆行驶过程中的动能通过机械摩擦的方式转化为热能而消耗掉,以达到车辆制动或者减速的目的。这些制动装置工作时,都存在着如下的缺点:
①制动过程中不能将车辆行驶时所具有的能量(动能)回收,而使这部分动能通过车轮与路面、制动装置与刹车毅之间的摩擦转换成热能的形式损失掉,因而制动装置增加了车辆行驶过程中的能量损失,降低了车辆的能量利用率。
基于正交试验的制动能量回收影响因素分析
车辆工程技术75车辆技术
基于正交试验的制动能量回收影响因素分析
郭子强,杨 昊
（武汉理工大学汽车工程学院,武汉 430070）
摘 要：本文介绍了纯电动汽车再生制动系统工作原理，并采用并联式再生制动控制策略。使用Cruise和Simulink软件分别搭建整车模型和
控制策略模型。分析影响制动能量回收效率的因素，并设计正交试验，利用Cruise和Simulink联合仿真分析不同因素对回收效率的影响。
关键词：制动能量回收；正交试验；影响因素；联合仿真
0 前言
制动能量回收系统对于增加电动汽车行驶里程和提高能量利用效
率具有重要作用。有研究表明，在城市路段，可增加续驶里程超过
20%。本文基于正交试验分析不同因素对制动能量回收效率的影响。
1 纯电动汽车再生制动系统工作原理
再生制动系统又称制动能量回馈系统，其主要部件之一是既能作
为电动机又能作为发电机的电机。其基本工作原理为：汽车在减速或
者制动时，车轮在惯性作用下通过减速器传递到电机转子的转速将大
于电机同步转速，使得转子反向切割磁力线，产生高于定子线圈电动
势的反向电动势。此时电机以发电机的模式运行，将动能转化为电能
储存到蓄电池中。拖动电机的作用力会反向作用于驱动轴上，对车轮
制动。把传统制动方式中浪费的能量加以回收利用。
2 再生制动系统控制策略
电动汽车再生制动系统控制策略制定的关键问题在于如何协调控
制机械制动力和电机再生制动力的介入。目前，再生制动控制策略的
研究主要针对理想制动力分配策略、最佳制动能量回收策略和并联式
再生制动控制策略。其中，并联式再生制动控制策略是在保持原车制
动系统不变的基础上，直接由电机输出制动力经由传动系统作用在驱
动轮上。机械和电机再生制动系统工作互不干扰。为保证安全性应尽
量不改动原车制动系统结构，故本文选用并联式控制策略作为研究方
案。
3 整车模型和控制策略模型
本文采用DLL接口将Cruise和Simulink软件连接起来进行联合仿
真，实现两者数据交换。在Cruise软件中搭建整车模型，为验证制动
混合电动车能量回馈控制系统设计
８ 应用能源技术 ２０１２年第３期（总第１７１期）
混合电动车能量回馈控制系统设计
高善铭
（哈尔滨工业资产经营有限责任公司哈尔滨１５０００１）
摘要：制造高性能的混合动力电动车的关键是其各个子系统的协调工作，以及各个子系 统之间检测参数的共享，因此对各个子系统之间通信的实时性和信息共享性具有较强的要求。 本文主要研究基于ＣＡＮ总线的混合制动能量回馈系统，采用ＳＡＥ １９３９协议，搭建了ＣＡＮ总线 整车控制网络，系统根据工况将总制动力矩按不同比例分配为能量回馈制动、机械制动和ＡＢＳ 制动，实现最优制动。 关键词：电动车；ＳＡＥ １９３９协议；ＣＡＮ总线；回馈制动 中图分类号：Ｕ４６９．７ 文献标志码： 文章编号：１００９—３２３０（２０１２）０３—０００８—０４
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｅｎｅｒｇｙ Ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ
Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｖｅｈｉｃｌｅｓ
ＧＡ０ Ｓｈａｈ—ｍｉｎｇ （Ｈａｒｂｉｎ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ａｓｓｅｔｓ Ｈｏｌｄｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｈａｒｂｉｎ １５０００１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ ｗｏｒｋ，ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｔｈｅ ｓｈａｒｉｎｇ ｏｆ ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ａｍｏｎｇ ｅａｃｈ ｓｕｂｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｔｈｅ ｋｅｙ ｔｏ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｈｉｇｈ－ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｈｙｂｒｉｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｖｅｈｉｃｌｅｓ，ｗｈｉｃｈ ｈｉｇｈｌｙ ｒｅｑｕｉｒｅｓ ｅａｃｈ ｓｕｂｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄａｔａ ｓｈａｒｉｎｇ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ ｈｙｂｒｉｄ ｅｎｅｒｇｙ ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅ ｂｒａｋｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＣＡＮ Ｂｕｓ ｉｓ ｓｔｕｄｉｅｄ，ｕｓｉｎｇ ＳＡＥ １９３９ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ，ａｎｄ ｔｈｅ ｇｅｎｅｒａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｎｅｔｗｏｒｋ ｏｆ ｔｈｅ ｖｅｈｉｃｌｅ ｉｓ ｂｕｉｌｔ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＣＡＮ Ｂｕｓ．Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ａｃｈｉｅｖｅ ｏｐｔｉｍａｌ ｂｒａｋｉｎｇ ｃｏｎｔｒｏｌ， ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ｂｒａｋｉｎｇ ｔｏｒｑｕｅ ｉｓ ｄｉｖｉｄｅｄ ｉｎｔｏ ｅｎｅｒｇｙ ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｂｒａｋｉｎｇ，ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｂｒｅａｋｉｎｇ ａｎｄ ＡＢＳ ｂｒｅａｋｉｎｇ ｂｙ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｖｅｈｉｃｌｅ（ＨＥＶ）；ＳＡＥ １９３９ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ；ＣＡＮ Ｂｕｓ；Ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅ Ｂｒａ— ｋｉｎｇ
电动轿车制动能量回收效率与踏板感觉协调控制研究
第３２卷第１期 ２０１３年１月 电工电能新技术
Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｅｎｅｒｇｙ Ｖｏ１．３２，Ｎｏ．１ Ｊａｎ．２０１３
电动轿车制动能量回收效率与踏板感觉协调控制研究
苟晋芳 ，王丽芳 ，廖承林
（１．中国科学院电力电子与电气驱动重点实验室，电工研究所，北京１００１９０；
２．中国科学院研究生院，北京１００１９０）
摘要：围绕能量回收效率和制动踏板感觉，对最大回馈效率制动力分配策略、最佳制动踏板感觉制
动力分配策略以及兼顾回馈效率和制动踏板感觉的制动力分配策略展开研究。按电机回馈制动力 与液压制动力协调方式的不同将制动过程分为电液协调准备阶段、电液协调控制阶段和回馈制动 撤除阶段。分别选取电液协调准备阶段和电液协调控制阶段作为评价能量回收效率和制动踏板感
觉的特征工况段，并定义制动踏板感觉波动度来度量制动踏板感觉的波动程度。实车试验结果表
明最大回馈效率策略的制动能量回收效率最高，但制动踏板感觉较差；最佳踏板感觉策略的制动踏
板感觉最好，但能量回收效率最低；回馈效率和踏板感觉兼顾策略的踏板感觉良好，且相比最佳踏 板感觉策略而言，将制动能量回收效率提高了９．４２％。
关键词：回馈制动；能量回收效率；制动踏板感觉；协调控制；电动轿车 中图分类号：Ｕ４６９．７２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００３－３０７６（２０１３）０１－００６５－０６
０ 引言
车辆在制动过程中耗散掉的能量十分可观，在
城市工况中１／３～１／２的直接驱动车辆的能量在制 动过程中耗散掉了¨ 。对于电动汽车而言，制动
能量回收技术可以利用电机将制动过程中的一部分
动能转化为电能储存到动力电池中，为延长电动汽
车续驶里程做出显著的贡献。但随之而来的问题 是，如何使回馈制动力与摩擦制动力协调工作以满
足驾驶员的制动需求，这涉及到制动能量回收系统 的设计以及基于该系统的回馈制动策略的制定。