轮毂电机驱动汽车再生制动管控策略研究

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1、轮毂电机驱动汽车再生制动管控策略研究1绪论1.1硏究背景及意义现如今，节能与环保已经引起了全世界的高度重视。我国在十一五期间，国家的863计划中就提出了要重点发展各个领域中的高新技术，其中包括先进能源技术和资源环境技术等。863计划中还专门强调了工业能源消耗和资源环境等方面的问题[1]。同时，在十二五规划中，节能环保可持续发展战略被列为十二五规划中战略发展的重中之重，为七大可持续发展战略之首[2]。而汽车在总的能源消耗和环境污染中占有很大比例，据估计，大气污染的60%来自于汽车[3]。另外，汽车保有量的快速上涨使能源问题已成为制约汽车可持续发展的重要

2、因素[4]。汽车消耗的石油制品，相当于全球石油产量的一半，而随着汽车在全球每一个角落的普及，石油的消耗量还会不断增加，但是地球的石油蕴藏量是有限的。据有关专家估计，地球上己探明的石油储藏量在四十年内即将耗尽[5]。面临能源枯竭和大气污染的双重威胁，传统的内燃机汽车在环保和节能两个重大问题上已经很难再满足人们的要求，在此情况下，电动汽车的研究和开发受到了越来越多的关注。电动汽车是指全部或部分用电能驱动电动机作为动力系统的汽车[6]，包括纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车三大类。纯电动汽车是指完全由动力电池提供电力驱动的电动汽车。纯电动汽车是一种真正

3、意义上的清洁汽车，但是受到动力电池技术的制约，纯电动汽车的续驶里程还未取得突破性进展[7]。混合动力汽车是指具有两种或两种以上能源转换装置提供驱动动力的混合型电动汽车[8]，它兼具纯电动汽车和传统燃油汽车的优点。燃料电池电动汽车是一种可以将燃料中的化学能直接转化为电能提供动力行驶的汽车[9]。燃料电池汽车的开发技术不成熟和成本过高是制约其发展的主要因素。现如今，电动汽车的研究和开发已经成为当今世界汽车领域的研究热点，然而，电动汽车迟迟不能推广应用的原因，除了价格、充电设施等因素外，最重要的阻碍因素之一，是电动汽车的续驶里程短，无法和传统汽车相媲美，即

4、使是目前比较先进的电动汽车，其续驶里程也只有两百公里左右，不能满足人们的日常需求。而以增加电池数量来提高汽车的车载能量，不仅不能有效解决电动汽车续驶里程短的难题，反而会增加整车的重量，不利于汽车的行驶安全[11]。选择高能量密度的蓄电池，可以提高续驶里程，但目前的蓄电池技术，还难以满足电动汽车的要求[12]。因此，如何有效提高电动汽车的续驶里程，成为目前急需解决的难题。除了电动汽车续驶里程阻碍了其快速发展之外，汽车的安全性也越来越引起人们的重视。汽车的制动性能是影响汽车安全性的重要因素之一。传统汽车的制动过程是通过制动盘与制动钳或制动鼓与制动蹄之间的

5、摩擦力来实现汽车的减速和停车的[13]。车辆长时间连续制动（如下长坡、陡坡）时，摩擦片会产生大量的热量，即出现热衰退现象，导致制动失效[14]。同时，制动时大部分的动能因制动片的摩擦以热能的形式散失掉了，造成了制动能量的浪费[15]。传统汽车制动时的行驶阻力包括制动器制动产生的车轮与地面之间的制动力、空气阻力和滚动阻力。在城市工况中，汽车的行驶速度较低，制动时的空气阻力和滚动阻力对汽车的制动影响较小，汽车制动主要靠机械制动器产生的制动力来实现[17]。图1-1给出了传统汽车制动时各种制动因素消耗能量的比例关系，由图可以看出，制动过程：中轮胎和空气因素

6、只占9%左右，而制动器消耗的能量高达90%以上[18]。1.2国内外硏究现状1.2.1国外再生制动领域研究现状掘外对电动汽车再生制动系统的研究开展的比较早，技术也响应的比较成熟，研究方向主要包括以下几方面内容：（1)再生制动过程中，整车系统的建模与仿真研究；（2)制动过程中再生制动、机械制动各制动能量的分配以及再生制动与机械制动和ABS系统的综合协调控制研究；（3)再生制动过程中，储能系统、能量转换系统以及CVT的性能及控制方法研究等。美国TexasAM大学的YiminGao等针对前轮电机驱动车辆，提出了在三种不同制动要求下的制动力分配控制策略，以再

7、生制动能量回收效率为评价指标，并以中度混合动力电动汽车为模型，选择城市行驶循环工况进行了仿真分析[28]。此后，在此基础上又提出了一种基于ABS系统的再生制动控制策略，并以该控制策略为基础建立了以电子控制制动系统的电动汽车再生制动仿真模型，对在不同制动强度条件下如何进行制动能量最大化回收进行了分析研究[29]。美国Michahian大学的Panagiotidis、Ddagrammatikas等以并联式混合动力电动汽车汽车为研究对象建立了再生制动系统模型，并进行了软件仿真分析，对其再生制动的制动作用以及能量回收的影响因素进行了系统分析[3a]。美国福特

8、研究所的Cikanek等，针对并联式混合动力汽车，提出了一种能够有效改善再生制动性能和能量回收效率的再生制动