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1、第23卷第4期武汉理工大学学报信息与管理工程版Vol.23No.42001年12月JOURNALOFWUT(INFORMATION&MANAGEMENTENGINEERING)Dec.2001文章编号:1007-144X(2001)04-0102-04EV再生制动系统的建模与仿真王子杰,黄妙华,邓亚东(武汉理工大学汽车工程学院,湖北武汉430070)摘要:电动汽车的一个重要的优点就是它具有再生制动能力,可以将制动过程中的动能回收,节约能源并增加汽车的续驶里程。文中对汽车中可再生制动的能量进行了分析,并提出了在
2、电动汽车仿真中如何实现再生制动的建模和仿真。最后给出了仿真结果和再生制动系统在能量传递过程中的能量损失情况。关键词:再生制动;电动汽车;制动系统中图法分类号:U273文献标识码:A1引言的损失。另外一个影响制动能量回收的因素是,在再生制动时,制动能量通过电动机转化为电电动汽车具有无排放,低噪声的优点,它是能,而电动机吸收制动能量的能力依赖于电动机一种环保型产品,目前正受到国家有关部门的提的速度,在其速度范围内制动时,可再生的能量倡而成为发展的热点。电动汽车与传统车辆的与车速基本上成正比。当所需要的制动能量超
3、一个最重要的区别便是,电动汽车可以实现再生出能量回收系统的范围时,电动机可以吸收的能制动,能回收一部分传统车辆在制动过程中损失量将保持不变,超出的这部分能量就要被摩擦制的能量。动系统所吸收。所谓再生制动,是指在车辆减速或制动时,由此看来,传统的摩擦制动也是必需的。一将其中一部分动能转化为其他形式能量的过程。方面,单纯的再生制动不能给驾驶者在制动时提现在的大多数电动车上,再生制动是通过将牵引供很好的感觉,容易使他们产生错觉;另一方面,电动机作为发电机,使车轮产生制动力矩并给蓄在汽车需要紧急制动时,摩擦制动将起到关键性电
4、池充电来实现的。驱动系统的再生制动功能的作用。只有将再生制动与摩擦制动有效结合,是非常重要的,据美国对电动汽车的实际运行测才能产生一个高效的制动系统。试结果表明,再生制动给作为储能动力源的蓄电在设计再生制动系统时,必须协调好回收的池补充的能量,能使电动汽车一次充电后行驶的再生制动能量的量与系统的复杂性、开发成本和里程增加10%~25%。例如丰田的Prius可以回制动安全性之间的关系[1]。收大约30%的能量,否则这部分能量将会由摩擦图1为用来检测汽车燃油消耗量和燃油经制动而以热的形式散失掉。济性的几个典型的城市行驶工
5、况图。我国采用[2]的是轿车25工况循环,日本采用的1015工况2制动能量的分析[3]循环,美国采用的是UDDS城市工况循环。从这些工况图上可以看出,汽车行驶过程中速度变实际上,并不是所有的动能或者制动能量都化较大,可回收利用的能量非常多。可以再生。在纯电动车或混合动力电动汽车上,在图2中,加速度为负的部分表示车辆减只有驱动轮上的制动能量可以沿着与之相连接速,需要制动。图2中功率为负的部分即表示制的驱动轴传送到能量储存系统,另一部分的制动动消耗的能量,此部分的能量即为可以回收利用能量将由车轮上的摩擦制动而以热的形式
6、散失的能量。若将此部分能量利用起来,可以增加电掉。同时,在制动能量回收的过程中,能量传递动车行驶里程,提高车辆的整体性能。环节和能量储存系统的各部件也将会造成能量收稿日期:2001-06-25.作者简介:王子杰(1976-),男,山东郓城人,武汉理工大学汽车工程学院硕士研究生.基金项目:湖北省经委预研资助项目(9952013259).第23卷第4期王子杰等:EV再生制动系统的建模与仿真1033建模3.1制动力分配模型根据前述原因,再生制动与摩擦制动同时存在。在所需要的总的制动力中,假设X%的制动
7、力由再生制动提供,另外(100-X)%的制动力由摩擦制动提供。X是一个与车辆行驶速度及电动机性能有关的系数,在一般情况下,再生制动在低速时的值要小于在高速时的值。在X%被用来进行再生制动的能量中,除去能量流动过程中各种部件(如变速箱、电动机/控制器、能量储存系统)的消耗和损失,最后才是能量储存系统所获得的能量。制动力分配如图3所示,制动力分配模型如图4所示。前轮摩擦制动力=前轮摩擦制动系数fr总制动力后轮摩擦制动力=(1-前轮摩擦制动系数fr-前轮再生制动系数re)总制动力再生制动力=总制动力-前轮摩擦制动力-后
8、轮摩擦制动力3.2车辆功率再生模型国外测试电动汽车行驶里程常采用多工况道路循环实验法。再生能量流动路线如图5所示。假定电动汽车在某工况下行驶,即将城市循环工况作为电动车的再生能量传输路径的输入,然后104武汉理工大学学报信息与管理工程版2001年12月由所需的速度路线,根据汽车行驶方程式和功率种损失),即为差速器处
