电动汽车再生制动能量回馈控制方法研究
发布时间：2021-04-16 07:58
清洁可再生能源已经逐渐成为了发达国家环保政策重点关注的内容,同时人们也已经深刻地认识到了环境资源保护的紧迫和重要性,电动汽车行驶中排放的污染物和尾气严重地污染了大气环境。由此具有零能耗无污染特点的电动汽车受到了多数发达国家的高度重视,但是电动汽车普遍平均充电的时间需一小时以上。为了有效解决这些影响电动汽车的续航和充电能力的问题成为了汽车领域研究的重点方向。从目前研究现状上来讲,电池技术在近期几乎不会有实质性发展,从另一个侧面纵深研究再生制动控制方法用于提高汽车的能量利用率,有效延长汽车的行驶时间,更具有重要的现实意义。本文针对提高再生制动能量回收效率的相关技术问题,开展了如下研究工作:（1）阐述了再生制动系统的结构和原理,分析了制动过程中的制动力分配策略以及永磁同步电机的制动情况,描述了电机在制动过程中的运行状况,并对制动过程中产生和消耗的能量进行了数学推导。（2）建立了永磁同步电机及矢量控制模型、双有源桥变换电路模型、蓄电池等效电路模型。设计了回馈制动系统,并选定了脉冲充电法对蓄电池进行充电。计算出制动过程时蓄电池可接受的充电电流,并将永磁同步电机和DAB变换电路在MATLAB上进行...
【文章来源】：长春工业大学吉林省
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
中国新能源汽车产量及增速
第2章制动能量回馈控制策略的设计原理及方法8第2章制动能量回馈控制策略的设计原理及方法燃油汽车在处于制动情况下，车辆的动能会转化为热能变成无用功。“再生制动”属于电动汽车、混合动力汽车中特有的一种制动形式，当车辆制动时将电动机转换为发电机，发电机发出一部分电能经电路储存储能元件之中，汽车在制动过程中需要快速强力的制动力，仅仅使用再生制动的情况下制动力强度达不到要求，故制动系统通常将再生制动与液压制动相互配合，在不同的制动工况选用不同的制动方式，通常再生制动不会利用全部的动能，只将30%左右的能力转变成电能，剩余能量依然会转化为热能消耗掉[42]。制动能量的转换效率会随着车辆行驶工况的变化而随之改变。2.1再生制动系统的基本结构电动汽车的制动能量回收系统由再生制动和液压制动相构成，再生制动可以对车辆提供部分制动力，但是在紧急制动的情况下需与液压制动相配合，本小节以前驱型电动汽车为例分析再生制动结构，前驱型电动汽车回收的制动能量是与电机相连接的两个汽车前驱动轮，其结构的核心由永磁同步电机、再生制动控制器、电机控制器和储能系统等主要部分组成。图2.1再生制动结构框图图2.1为前驱型电动汽车再生制动的结构框图，其原理为当驾驶员踩下制动踏板时，系统对再生制动控制器传送指令，根据所得到的制动指令，将所需要的制动力进行分配成再生制动和机械制动两部分，再生制动控制器将控制信号发送到电机控制器，使其控制电机转变工作状态，进行能量的转变，将所产生的电能
第2章制动能量回馈控制策略的设计原理及方法9通过三相逆变电路流向储能系统，这便是再生制动的过程[43]。2.2理想的制动力分配策略电动汽车的制动过程中，为了保障驾驶员的安全性，需要对再生制动力的有效分配，当所需要的制动力较小时可将制动力全部分配到再生制动上，当所需较强的制动力时时将再生制动与机械制动相结合，当需要在短时间内进行大强度的制动力时，需将制动力全部分配给机械制动进行控制[44]。下面对前后轴制动力分配加以介绍，图2.2为前后轴制动力分配曲线。图2.2中的制动曲线I描述的的情况是，当车辆前后轮都抱死时，其前后轴制动力表达式为：112212421)(xbgbxbggxbgxbFhGFGhbhGFLzhbzGF（2-1）式中：Fxb1、Fxb2为前后轴制动力；z为制动强度；hg为质心高度；b为后轴至质心中心线距离；L为前后轴距离；G为车辆重力。当一辆汽车的前轮被抱死时,根据联合国欧委会制定的ECER13的道路安全法规[45]：规定路面附着力系数在[0.2,0.8]之间的车辆，制动强度z0.10.85(0.2)，此时前后轴制动力的关系表示为M曲线，其表示为：10.07()0.85gxbzGzhbFL（2-2）xb2xb1FGzF（2-3）图2.2中的0ABC的闭合曲面为车辆的安全制动区间。汽车行驶在不同的环境中需要不同的制动强度z，为了减少在制动过程中的能量消耗，同时增加能量回收效率，再生制动力所分配的份额应该在不同的范围内处于最高点，因此本文将再生制动力和机械制动力按照以下原则进行分配[46]。图2.2前后轴制动力分配曲线
本文编号：3141048
【文章来源】：长春工业大学吉林省
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
中国新能源汽车产量及增速
第2章制动能量回馈控制策略的设计原理及方法8第2章制动能量回馈控制策略的设计原理及方法燃油汽车在处于制动情况下，车辆的动能会转化为热能变成无用功。“再生制动”属于电动汽车、混合动力汽车中特有的一种制动形式，当车辆制动时将电动机转换为发电机，发电机发出一部分电能经电路储存储能元件之中，汽车在制动过程中需要快速强力的制动力，仅仅使用再生制动的情况下制动力强度达不到要求，故制动系统通常将再生制动与液压制动相互配合，在不同的制动工况选用不同的制动方式，通常再生制动不会利用全部的动能，只将30%左右的能力转变成电能，剩余能量依然会转化为热能消耗掉[42]。制动能量的转换效率会随着车辆行驶工况的变化而随之改变。2.1再生制动系统的基本结构电动汽车的制动能量回收系统由再生制动和液压制动相构成，再生制动可以对车辆提供部分制动力，但是在紧急制动的情况下需与液压制动相配合，本小节以前驱型电动汽车为例分析再生制动结构，前驱型电动汽车回收的制动能量是与电机相连接的两个汽车前驱动轮，其结构的核心由永磁同步电机、再生制动控制器、电机控制器和储能系统等主要部分组成。图2.1再生制动结构框图图2.1为前驱型电动汽车再生制动的结构框图，其原理为当驾驶员踩下制动踏板时，系统对再生制动控制器传送指令，根据所得到的制动指令，将所需要的制动力进行分配成再生制动和机械制动两部分，再生制动控制器将控制信号发送到电机控制器，使其控制电机转变工作状态，进行能量的转变，将所产生的电能
第2章制动能量回馈控制策略的设计原理及方法9通过三相逆变电路流向储能系统，这便是再生制动的过程[43]。2.2理想的制动力分配策略电动汽车的制动过程中，为了保障驾驶员的安全性，需要对再生制动力的有效分配，当所需要的制动力较小时可将制动力全部分配到再生制动上，当所需较强的制动力时时将再生制动与机械制动相结合，当需要在短时间内进行大强度的制动力时，需将制动力全部分配给机械制动进行控制[44]。下面对前后轴制动力分配加以介绍，图2.2为前后轴制动力分配曲线。图2.2中的制动曲线I描述的的情况是，当车辆前后轮都抱死时，其前后轴制动力表达式为：112212421)(xbgbxbggxbgxbFhGFGhbhGFLzhbzGF（2-1）式中：Fxb1、Fxb2为前后轴制动力；z为制动强度；hg为质心高度；b为后轴至质心中心线距离；L为前后轴距离；G为车辆重力。当一辆汽车的前轮被抱死时,根据联合国欧委会制定的ECER13的道路安全法规[45]：规定路面附着力系数在[0.2,0.8]之间的车辆，制动强度z0.10.85(0.2)，此时前后轴制动力的关系表示为M曲线，其表示为：10.07()0.85gxbzGzhbFL（2-2）xb2xb1FGzF（2-3）图2.2中的0ABC的闭合曲面为车辆的安全制动区间。汽车行驶在不同的环境中需要不同的制动强度z，为了减少在制动过程中的能量消耗，同时增加能量回收效率，再生制动力所分配的份额应该在不同的范围内处于最高点，因此本文将再生制动力和机械制动力按照以下原则进行分配[46]。图2.2前后轴制动力分配曲线
本文编号：3141048
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