电动汽车RBS与ABS集成控制研究

发布时间：2020-04-10 08:48

【摘要】：再生制动系统(RBS)是电动汽车的关键技术之一,通过电机将汽车制动或减速时的动能转化为电能进行回收再利用。制动防抱死系统(ABS)是车辆最基本的主动安全控制系统,通过机-电-液系统自动控制制动器摩擦力的大小,使车轮不被抱死并保持在最佳滑移率附近。RBS的引入为汽车制动或减速过程提供了能量转换新形式和电力制动新途径。本文通过理论和试验研究相结合的方法,重点研究电动汽车PMSM电机SVPWM三相整流制动力矩控制方法、串并联结构可变复合能量存储装置、再生制动过程中路况识别与ABS集成控制,研究成果不仅提高了电动汽车的制动安全性,并提高了再生制动过程的能量回收效率,对电动汽车再生制动控制的优化具有理论意义和工程应用价值。主要研究工作和成果如下:1、分析了电动汽车PMSM电机工作特性并建立了其数学模型,研究了基于PMSM电机d、q同步旋转坐标系下的电机制动力矩控制方法;根据PMSM电机功率、力矩与效率特性,提出了基于SVPWM三相整流最佳力矩、最佳功率控制的再生制动力矩控制策略及其实现方法,其特点是只需控制SVPWM的整流电流值即可实现电机制动功率与电机制动力矩的动态控制,为电机制动功率流控制提供了实现途径。2、研究了电动汽车制动过程中PMSM电机、超级电容与动力电池的工作特性,指出了典型电动汽车双能量存储装置存在的问题,提出了基于双向DC/DC变换器的并联、串联可控的动力锂电池与超级电容复合能量存储方案与能量回收系统控制策略,设计了基于超级电容充电电流PI负反馈控制的电机制动力矩控制模型,其特点是通过对复合能量存储装置与双向DC/DC变换器工作参数的测量与控制,即可以实现再生制动能量的回收与电机制动力矩的控制;提出了基于PMSM电机制动功率流的电动汽车制动力矩动态分配策略,为电动汽车RBS与ABS集成控制的优化提供了新的途径与方案。3、分析了电动汽车ABS控制策略,提出了电动汽车RBS与ABS集成控制系统方案;建立了电动汽车再生制动系统的数学仿真模型,并对基于PMSM电机制动功率流的再生制动力矩分配策略进行了仿真试验;提出了基于路况模糊识别的电动汽车RBS与ABS集成控制策略,建立了不同路面附着系数与滑移率数学模型,提出了再生制动路况模糊识别算法;仿真验证了基于路况识别电动汽车再生制动集成控制策略的有效性,在本文路况调整的再生制动仿真过程中,车辆滑移率能控制在最佳滑移率附近,能量回收率提高了14.2%。4、研究了基于路况识别算法的RBS与ABS集成控制策略的验证方法,开发了具有路况调整功能的再生制动试验平台,包括电机及其控制系统、复合能量存储系统、惯性质量模拟系统、制动行程模拟系统等;设计了基于磁粉离合器的激磁电流的动态调节,实现了对再生制动过程中不同路面附着系数模拟的试验方法;在试验平台上进行了不同制动强度、不同附着系数情况下的再生制动试验。试验结果表明:RBS路况识别算法能对路面附着系数实时识别,并能实现不同路况下的再生制动力矩动态控制策略,本文提出的RBS与ABS集成控制策略在不同路况下均可提高制动能量回收率,并缩短了制动时间与距离。
【图文】：

验台或实车试验验证，对控制方式及控制策略进一步进行研究。1.2.3 电动汽车 RBS 与 ABS 典型结构1）电动汽车制动系统结构型式典型的电动轿车制动系统组成结构如图 1- 1 中所示，电动汽车制动系统可以分为三个子系统[40]：液压制动系统、电机制动子系统及整车控制与能量回收子系统。其中，液压制动系统由制动主缸、真空助力器、踏板行程传感器、液压调节单元及轮缸等组成；电机制动系统由电机、传动装置、电机控制器等组成；能源回收系统由动力电池组、能量管理系统等组成。

置前驱的工作方式，也可能采用电机后置后驱的工作方式等。由于电动汽车采用驱动的核心，而且只有驱动轮上的再生制动能量才可能被回收，因此，电动汽车能量回收率受再生制动系统布置结构的影响。目前，应用于电动汽车上典型的 RBS 的结构主要有 Honda EV PLUS 电动汽车的形式和丰田 Prius 电动汽车的 RBS 结构形式等。其中 Honda EV PLUS 是日本本田公司研发生产的电动汽车，它采用由镍金属混作为动力源，具有续航里程长等优点。其 RBS 系统组成结构如图 1- 2 所示，在动时都可以采用机械摩擦制动和 RBS 相结合的方式进行整车制动，当制动踏板较小时，电动汽车的前轮制动力由再生制动系统提供，且制动力的大小与制动行成正比。当制动踏板行程继续增大，，再生制动力矩达到了电机所能提供的最大制，电动汽车的机械摩擦制动系统开始工作，通过调节控制液压系统的制动压力实动力的控制，在制动过程中，电机处于发电状态，车辆的机械能变换成电能并给电。
【学位授予单位】：南京林业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U469.72

【参考文献】

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本文编号：2622017