电动汽车再生制动及ABS联合制动探究及仿真

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时间:2019-10-24

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1、电动汽车再生制动及ABS联合制动探究及仿摘要:本文根据ABS与电动汽车再生制动系统的工作原理建立了制动系统的力学模型,并根据模糊控制理论和PID控制理论,在Matlab/Simulink环境下建立了电动汽车制动系统仿真模型,所得结果符合电动车辆制动的实际情况,对于电动汽车制动系统设计具有实际应用价值。关键词:电动汽车,ABS,再生制动,动力学仿真ResearchandsimulationofregenerativebrakingsystemandABSonElectrieVehicle(LIUJin-c

2、ui,XinXiangvocationalandtechnicalcollege)Abstract:AccordingtotheworkingprincipleofABSandregenerativebrakingsystemthepaperestablishmentmechanicalmodel,andalsosetupbrakingsystemsimulationmodelinMatlab/Simulinkenvironment,accordingtofuzzylogiccontroltheorya

3、ndPIDcontroltheory.Throughawiderangeofcontrolstrategiesofcomputersimulationexperimentsverifythesuperiorityoffuzzylogiccontrol,theresearchresuItsareinvehiclesbraking,andhavepracticalapplicationvalueforthedesignofelectricvehiclebrakingsystem.Keyword:Electr

4、icVehicle,AntilockBrakingsystem,dynamicsimulation中图分类号:U461.1文献标识码A电动汽车的电动机在切断电源之后,不可能立即完全停止旋转,总是在其本身及所带负载的惯性作用下旋转一段时间之后才停止。因而,在能源供应紧张的今天,利用电动机制动过程中的剩余能量(即:再生制动)自然就成了研究开发的一个热点。一般,再生制动只能起到限制电动机转子的速度过高的作用,即不让转子的速度比同步速度高出很多,但无法使其小于同步转速[1]。即再生制动仅能起到稳定运行的作用。因

5、此,电动汽车的制动方式应考虑机械制动和电力制动两种类型的结合,尽可能多的用再生发电方式取代机械式制动。本文主要研究再生制动与ABS联合制动的控制策略。[]1再生制动系统建模一般,再生制动发电系统的发电电压总是低于蓄电池电压,因此为了使再生制动发电系统发出的电能充入蓄电池,必须采用专门的控制系统,使电动机工作于再生制动模式[2][3]。图1为电动汽车的制动能量再生系统的电路示意图。图1再生制动系统电路示意图电路由两个IGBT(绝缘栅双极性晶体管)元件T1和T2、电动机M、电感、电阻等组成。再生制动能量再生

6、的具体过程分为三个阶段:(1)续流阶段。此时电动汽车开始减速,控制Tl、T2断开,电动机电感中的电能经L—D2—R消耗一部分。根据克希荷夫定律,电路满足下列方程:(1)式中:为回路电流,为电动机电势,并且,为常数(电机转矩系数),为电动机转速,为开始再生制动时回路的电流,为时间。(2)电流反向阶段。由于电动汽车的惯性,电动机继续同向运转,电动机处于发电状态,电流方向为GFD,由于IGBT元件T2的开关频率较高,可近似认为此时电动机转速不变,则此阶段结束时回路中电流为:(2)式中:,为电动机电势,为电机转

7、矩系数,为电动机转速。为第二阶段开始时回路中的电流,为T2导通时间。(3)再生充电阶段。此时,控制开关T2断开,由于的续流作用,电流通过D1向电池充电,此时可得充电电流的计算式:式中:为蓄电池电压。设T2的关断时间为,则此阶段向电池的充电电能为:(4)此后,电动机反复工作于第二、三阶段,直至驾驶员踩下加速踏板或电动汽车停止行驶为止。2再生—ABS制动系统建模为简化研究问题,采用单轮车辆模型进行分析,如图2所示,忽略空气阻力和车轮滚动阻力[4]。图2单轮车辆受力模型建立车辆动力学方程:(5)(6)(7)再

8、生制动力矩:(8)其中:为整车质量;为车身速度;为地面制动力;为车轮转动惯量;为车轮角速度;为车轮滚动半径;为ABS制动力矩;为再生制动力矩;为地面附着系数;为地面垂直反力;为电动机到驱动轮的传动比,为电动机转矩系数,为电动机电枢电流。3再生—ABS制动仿真模型建立3.1再生制动与ABS联合制动的控制策略当电动汽车不采用紧急制动时,即制动踏板踩下较小时,电动汽车仅需要再生制动即可满足制动要求。当紧急制动时,再生制动与ABS制动系统同时工作。

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