制动基于电动汽车再生制动若干关键理由

【摘 要】文中基于电动汽车再生制动若干关键问题，首先分析了串联式、并联式再生控制策略的城市电动公交再生制动控制，接着分析了再生制动的电动汽车恒速下坡、电动汽车再生ABS等问题。
【关键词】电动汽车；再生制动；并联式再生；恒速下坡；ABS
0.引言
采用不是常规的车用燃料作为动力来源（或者是使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置）就是所谓的新能源汽车，综合车辆的驱动方面和动力控制的先进技术，形成的结构新颖、技术原理先进的汽车。其中包括了燃料电池电动汽车（FCEV）、传统燃油车的混合动力汽车（HEV）、纯电动汽车（BEV）、燃气汽车、以及氢发动机汽车和醇醚汽车等等。在采用新能源的汽车当中，混合动力汽车以及电动汽车具备了能源利用率高的优势。

1.城市电动公交再生制动的控制策略

对城市公交汽车通常为后轮驱动汽车进行考虑，分析后驱型电动汽车再生制动的控制策略的研究现状。因为电动汽车再生制动力受到很多因素的约束而限制，在当请求的制动力大于再生制动力的时候，需要行车制动系参与到制动，从而形成了机电混合的制动系统。然后根据行车制动与再生制动系统的组合方法的不同，机电混合制动有并联式和串联式两种类型的基本控制策略。

1.1串联式再生制动的控制策略

串联式再生制动的控制策略的特点有：系统复杂，技术难度大，制动能回收率高。然后它又能继续细分为以下三种控制策略：能量最优回收控制策略、最佳制动感觉控制策略还有传统行车制动系（即前后轴制动器制动力成固定比值分配的行车制动系）串联的控制策略。
最佳制动感觉控制策略：当此策略制动强度小于或等于 0.1的时候，只有后轴上的再生制动力能够对车辆起到制动的作用。当制动强度大于 0.1 的时候，控制策略会使理想制动力分配曲线与前后轴制动力分配线一致。其优点是能够充分的利用地面的附着条件，有足够高的制动能回收潜力；缺点是需要后轴法向载荷，控制器设计复杂，精确检测前、但和线控制动系统的整合，这项策略能够走向实用。
能量最优回收策略：这项策略它的制动力的控制策略是只要地面附着力足够，需要充分利用再生制的动力，它的特点是具有最大的制动能回收潜力，但其制动效能差，技术难度大，控制策略设计复杂，所以这项策略只具有理论价值，没有实用价值。
传统行车制动系串联的控制策略：此策略当请求的制动强度为小制动强度的时候（比如制动强度小于 0.1的时候），只有再生制动，当请求的制动强度大于该值的时候，驱动轮上的再生制动力会维持不变，不足的部分由从动轴上的机械制动来进行补充。当从传统行车制动系的固定比值等于动轴的制动力和驱动轴再生制动力的比值后，只有行车制动系工作，此项策略是实用化程度最高的串联的控制策略。

1.2并联式再生控制策略

并联式控制策略是指当小制动强度时，只有再生制动，当中等制动强度时，机械制动力还有再生制动力按照固定比例分配并行制动，当大制动强度时，只有机械制动。行车制动系结构没有变动是并联式的特点，只根据制动强度的要求，由电机控制器对再生制动力进行控制，让它和机械制动力成固定的比例。当再生制动失效的时候，行车制动系依然能够保证到制动安全性，所以它的结构简单、工作可靠、便于工程的实现。它也有以下三种制动力的控制策略。
自由行程策略：此项策略它在制动踏板自由行程的时候施加的再生制动力，自由行程和制动力的大小踏板成固定比增大后，当踏板到达自由行程结束的时候，再生制动力为额定的最大制动力，当踏板行程继续增大之后，再生制动力保持上限不变，摩擦制动力按照其原车的制动系统工作。此项策略对制动能的回收能力较强。地面结冰的时候，虽然请求的制动强度会比较小，也将会造成后轮先抱死的后果，从而会造成制动效能与制动稳定性都变得更为恶化。
严格并行制动策略：此项策略使行车制动系还有再生制动力同时进行工作，并且也是在再生制动力达到最大值之后就会保持不变，这样使得此项策略在中小制动强度的时候，基本满足 ECE 法规的要求，所以在地面结冰等低附着系数路面进行小制动强度的时候，制动稳定性和制动效能都好于自由行程的方案策略，可是大制动强度时，制动稳定性会变差。除此之外，在好路面上的制动能回收能力低于自由行程的方案策略。
即使并联式控制策略的制动能回收率低于串联式，可是系统也不需整车制动控制器，只需要电机控制器根据电池 SOC、电机转速以及机械制动力设定的比值等信息对再生制动力进行控制。所以可靠性高，开发成本低，开发周期短，结构简单，是现在为止电动汽车开发中常采用的一种再生制动的控制策略。

2.再生制动的电动汽车恒速下坡

当电动汽车，尤其是电动客车等一些大型电动汽车在下长坡的时候，快速达到并能够稳定在预定车速上对保持车辆之间的正常车距，对于减少交通事故的发生等具有十分重要的意义。对于传统汽车来说，这一要求是根据发动机制动等辅助制动系统与行车制动系来保证。尤其是在下长坡的时候，为了防止行车制动系的制动器出现严重的“热衰退”的现象，在利用发动机制动的时候，规定了中大型传统燃油车必须要加装如电涡流缓速器、排气制动器等等其他的辅助制动系统。在电动汽车中，除混联式、并联式电动汽车之外，其他类的电动汽车都没有排气制动以及发动机制动等辅助的制动功能，可是当电动汽车制动的时候，通过对电机功率变换器进行控制，让驱动电机变为发电机，从而使得电动汽车具备再生制动的功能，并能通过控制可让再生制动力在比较长时间之内保持不变，所以说可以利用再生制动作为一种辅助的制动来减轻电动汽车行车制动系的工作负荷

摘自：学生论文www.udooo.com

。日前为止，关于利用再生制动作为辅助制动来控制电动汽车恒速下坡的研究报道少之又少。针对电动汽车匀速下坡再生制动，舒红等一些研究者从能量回馈效率的角度建立了以动态规划为基础的再生制动全局最优的控制模型，然后提出了全局优化控制策略和再生制动瞬时优化。可是对于电动汽车来说，尤其是电动客车，因为整车的质量大，在各种规范的坡度上下坡的时候，只可以利用再生制动力不可能实现的对车速的有效的实际控制。到现在为止很少有从动力学的角度来研究怎样利用再生制动协同行车制动系来实现电动客车的恒速下坡的情况。

3.电动汽车再生 ABS

不管是哪一种驱动方式的电动汽车，只要它具有再生的制动功能，就都存在驱动轮防滑控制协调与再生制动的问题。这种协调控制系统可以分为二类：一是再生 ABS。二是机电复合制动时驱动轮防抱死控制系统，它包括整车制动力协调防抱死控制和驱动轮独立防抱死控制两种形式。整车制动力协调防抱死控制是说在驱动轮即将抱死的时候，要么停止再生制动，由传统 ABS 系统控制车轮防抱死；要不然再生制动力在保持不变或者减小的时候，相对应增加从动轮的制动力，用来满足制动的请求，以防止驱动轮的抱死。这一些系统的再生制动并不参与防抱死的控制，因此而方便在装有传统ABS 的电动汽车上实现。
驱动轮独立防抱死控制是说在驱动轮进入防抱死控制的时候，再生制动依然起了作用。这种系统控制驱动轮防抱死的方法有一下三种形式：一是调节再生制动力，二是调节驱动轮上的机械制动力，三是再生制动力协同调节和驱动轮的机械制动力。目前，这一些系统都还存在着控制精度低的缺点。
【参考文献】
白志峰，曹秉刚，李舒欣，康龙云.电动汽车再生制动H-∞鲁棒控制仿真研究[J].系统仿真学报，2005，（12）：2975-2978.
过学迅，张靖.混合动力电动汽车再生制动系统的建模与仿真[J].武汉理工大学学报（信息与管理工程版），2005，（01）：116-120.