电动汽车再生制动及ABS联合制动探究及仿真

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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。