集中式電動汽車再生制動策略研究

盧珊　葛進　樊辰　鄧健平　黎姍姍

摘要：為了在滿足車輛制動安全的基礎(chǔ)上，對集中式電動汽車制動能量進行最大限度的回收，綜合考慮理想前后軸制動力分配I曲線、前后軸制動力分配f曲線，ECE制動法規(guī)三條曲線對前后軸制動力進行分配，提出了前后軸制動力的優(yōu)化分配方案。

關(guān)鍵詞：集中式電動汽車;制動力分配;制動能量回收;Advisor2002

1.引言

隨著社會高速發(fā)展，能源與環(huán)境問題已不容忽視，電動汽車以其無污染、低噪聲、零排放、高能量轉(zhuǎn)化效率等優(yōu)點，在世界各國呈現(xiàn)出加速發(fā)展的趨勢，被稱為“21世紀綠色交通工具”。而再生制動能量回收技術(shù)是目前應用于純電動汽車上較熱門的技術(shù)之一。對于再生制動策略的優(yōu)化上，重點在于如何協(xié)調(diào)電液制動力的分配比例，國內(nèi)很多學者對此都進行了研究。如文獻中對電液制動力進行了分配，有些依據(jù)理想前后軸制動力分配I曲線對前后軸制動力進行分配。本文在對電動汽車機電復合回饋制動進行深入研究的基礎(chǔ)上，從車輛制動的安全性以及最大化回收車輛制動能量的角度出發(fā)，綜合考慮理想前后軸制動力分配I曲線、前后軸制動力分配f曲線，ECE制動法規(guī)三條曲線對前后軸制動力進行分配，使車輛既可滿足制動的安全性，又能實現(xiàn)制動能量回收的最大化。

2.前后軸制動力分配方案

本文的研究對象為某集中式電動汽車，驅(qū)動軸為前軸，在制動時，只有前軸才能提供電機制動力。因此，將總制動力需求合理的分配于前后軸之間，是最大限度回收制動能量的前提。

2.1受力分析

不考慮路面坡度，車輛在行駛的過程中主要受到空氣阻力F和滾動阻力F。當車輛制動時，還會受到與行駛方向相反的制動阻力F。車輛在制動時受到的慣性力F可以表示為空氣阻力F滾動阻力F和制動阻力F之和。

車輛由速度v減速到，根據(jù)動能定律可知E和E之差為滾動阻力所做的功、W為空氣阻力所做的功和W為地面制動力所做的功之和。

電動汽車在制動時克服空氣阻力、滾動阻力消耗的能量不能夠回收，即W、W都不能回收，只有制動力所做的功W可以回收，即整個制動過程中只有電機制動力做的功能夠回到儲能裝置供車輛驅(qū)動使用。

2.2 安全制動范圍

車輛制動時前后軸制動力的分配方案有如下三種。

（1）前后輪同時抱死

當車輛在制動的時侯，如果前、后軸均都處于抱死狀態(tài)，那么制動車輪對路面的附著的利用率最大，這樣最有利于實現(xiàn)車輛安全制動。通常，將前后輪同時抱死時前后輪制動力F與F的分配關(guān)系稱為前后輪理想制動分配方案，對應的曲線簡稱I曲線。

汽車在制動時，如果前、后輪制動力分配關(guān)系的曲線滿足I曲線，那么前后輪滿足同時抱死的條件，制動處于安全的范圍。

若前后輪制動的關(guān)系高于I曲線，則有較大可能性引起后軸的側(cè)滑，從而使制動具有很大的危險性。所以，正常情況下，制動時前、后輪制動力關(guān)系曲線不高于I曲線。

（2）后輪不抱死、前輪抱死時

此外，車輛制動的時侯，除了有前后輪同時抱死的狀態(tài)之外，還會出現(xiàn)后輪不抱死、前輪抱死和前輪不抱死、后輪不抱死兩種情形。

當后輪不抱死、前輪抱死的情況下，前后輪制動力關(guān)系曲線稱為曲線。此時若需要保證車輛的制動安全性，則需滿足式（1）。

（3）前輪抱死、后輪具有的最小制動力

將前輪抱死、后輪具有的最小制動力的關(guān)系曲線稱為制動力分配的M曲線，根據(jù)ECE R13制定的有關(guān)法則規(guī)定：對于最大路面附著系數(shù)為0.2～0.8之間的汽車，在保證制動安全性時的制動強度需要滿足：z≥0.1±0.85（-0.2），那么M曲線表示為下圖所示。

將車輛制動時的I曲線、曲線與M曲線繪制出來后，若需要滿足車輛制動的制動安全性，那么前后軸的制動力分配關(guān)系的安全制動范圍須在三條曲線的閉合區(qū)域內(nèi)。

2.3 制動力分配方案

本文電動汽車采用的車身參數(shù)為：

如果按照理想曲線來分配前后軸制動力，雖然能夠較大程度的滿足車輛制動安全性，但是這樣的方案并不能夠滿足對制動能量最大化回收的要求。

因此，這里以閉合區(qū)域0ABC0的下界為前后軸制動力的分配邊界，具體而言，制定的制動力分配方案為：

（1）取為0.7，然后根據(jù)制動力分配的I曲線，曲線及M曲線，計算出圖2中A、B點對應的制動強度分別為0.215、0.525。

（2）若z<0.215，則需求的制動力全部由前軸提供，后軸制動系統(tǒng)不工作。

（3）若0.215≤z<0.525，則按照M曲線分配前后軸制動力。

（4）若0.525f