【摘要】：再生制動系統(tǒng)(RBS)是電動汽車的關鍵技術之一,通過電機將汽車制動或減速時的動能轉(zhuǎn)化為電能進行回收再利用。制動防抱死系統(tǒng)(ABS)是車輛最基本的主動安全控制系統(tǒng),通過機-電-液系統(tǒng)自動控制制動器摩擦力的大小,使車輪不被抱死并保持在最佳滑移率附近。RBS的引入為汽車制動或減速過程提供了能量轉(zhuǎn)換新形式和電力制動新途徑。本文通過理論和試驗研究相結合的方法,重點研究電動汽車PMSM電機SVPWM三相整流制動力矩控制方法、串并聯(lián)結構可變復合能量存儲裝置、再生制動過程中路況識別與ABS集成控制,研究成果不僅提高了電動汽車的制動安全性,并提高了再生制動過程的能量回收效率,對電動汽車再生制動控制的優(yōu)化具有理論意義和工程應用價值。主要研究工作和成果如下:1、分析了電動汽車PMSM電機工作特性并建立了其數(shù)學模型,研究了基于PMSM電機d、q同步旋轉(zhuǎn)坐標系下的電機制動力矩控制方法;根據(jù)PMSM電機功率、力矩與效率特性,提出了基于SVPWM三相整流最佳力矩、最佳功率控制的再生制動力矩控制策略及其實現(xiàn)方法,其特點是只需控制SVPWM的整流電流值即可實現(xiàn)電機制動功率與電機制動力矩的動態(tài)控制,為電機制動功率流控制提供了實現(xiàn)途徑。2、研究了電動汽車制動過程中PMSM電機、超級電容與動力電池的工作特性,指出了典型電動汽車雙能量存儲裝置存在的問題,提出了基于雙向DC/DC變換器的并聯(lián)、串聯(lián)可控的動力鋰電池與超級電容復合能量存儲方案與能量回收系統(tǒng)控制策略,設計了基于超級電容充電電流PI負反饋控制的電機制動力矩控制模型,其特點是通過對復合能量存儲裝置與雙向DC/DC變換器工作參數(shù)的測量與控制,即可以實現(xiàn)再生制動能量的回收與電機制動力矩的控制;提出了基于PMSM電機制動功率流的電動汽車制動力矩動態(tài)分配策略,為電動汽車RBS與ABS集成控制的優(yōu)化提供了新的途徑與方案。3、分析了電動汽車ABS控制策略,提出了電動汽車RBS與ABS集成控制系統(tǒng)方案;建立了電動汽車再生制動系統(tǒng)的數(shù)學仿真模型,并對基于PMSM電機制動功率流的再生制動力矩分配策略進行了仿真試驗;提出了基于路況模糊識別的電動汽車RBS與ABS集成控制策略,建立了不同路面附著系數(shù)與滑移率數(shù)學模型,提出了再生制動路況模糊識別算法;仿真驗證了基于路況識別電動汽車再生制動集成控制策略的有效性,在本文路況調(diào)整的再生制動仿真過程中,車輛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、研究了基于路況識別算法的RBS與ABS集成控制策略的驗證方法,開發(fā)了具有路況調(diào)整功能的再生制動試驗平臺,包括電機及其控制系統(tǒng)、復合能量存儲系統(tǒng)、慣性質(zhì)量模擬系統(tǒng)、制動行程模擬系統(tǒng)等;設計了基于磁粉離合器的激磁電流的動態(tài)調(diào)節(jié),實現(xiàn)了對再生制動過程中不同路面附著系數(shù)模擬的試驗方法;在試驗平臺上進行了不同制動強度、不同附著系數(shù)情況下的再生制動試驗。試驗結果表明:RBS路況識別算法能對路面附著系數(shù)實時識別,并能實現(xiàn)不同路況下的再生制動力矩動態(tài)控制策略,本文提出的RBS與ABS集成控制策略在不同路況下均可提高制動能量回收率,并縮短了制動時間與距離。
【圖文】：

驗臺或?qū)嵻囋囼烌炞C，對控制方式及控制策略進一步進行研究。1.2.3 電動汽車 RBS 與 ABS 典型結構1）電動汽車制動系統(tǒng)結構型式典型的電動轎車制動系統(tǒng)組成結構如圖 1- 1 中所示，電動汽車制動系統(tǒng)可以分為三個子系統(tǒng)[40]：液壓制動系統(tǒng)、電機制動子系統(tǒng)及整車控制與能量回收子系統(tǒng)。其中，液壓制動系統(tǒng)由制動主缸、真空助力器、踏板行程傳感器、液壓調(diào)節(jié)單元及輪缸等組成；電機制動系統(tǒng)由電機、傳動裝置、電機控制器等組成；能源回收系統(tǒng)由動力電池組、能量管理系統(tǒng)等組成。

置前驅(qū)的工作方式，也可能采用電機后置后驅(qū)的工作方式等。由于電動汽車采用驅(qū)動的核心，而且只有驅(qū)動輪上的再生制動能量才可能被回收，因此，電動汽車能量回收率受再生制動系統(tǒng)布置結構的影響。目前，應用于電動汽車上典型的 RBS 的結構主要有 Honda EV PLUS 電動汽車的形式和豐田 Prius 電動汽車的 RBS 結構形式等。其中 Honda EV PLUS 是日本本田公司研發(fā)生產(chǎn)的電動汽車，它采用由鎳金屬混作為動力源，具有續(xù)航里程長等優(yōu)點。其 RBS 系統(tǒng)組成結構如圖 1- 2 所示，在動時都可以采用機械摩擦制動和 RBS 相結合的方式進行整車制動，當制動踏板較小時，電動汽車的前輪制動力由再生制動系統(tǒng)提供，且制動力的大小與制動行成正比。當制動踏板行程繼續(xù)增大，，再生制動力矩達到了電機所能提供的最大制，電動汽車的機械摩擦制動系統(tǒng)開始工作，通過調(diào)節(jié)控制液壓系統(tǒng)的制動壓力實動力的控制，在制動過程中，電機處于發(fā)電狀態(tài)，車輛的機械能變換成電能并給電。
【學位授予單位】：南京林業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：U469.72

【參考文獻】

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本文編號：2622017