【摘要】：再生制動(dòng)系統(tǒng)(RBS)是電動(dòng)汽車的關(guān)鍵技術(shù)之一,通過(guò)電機(jī)將汽車制動(dòng)或減速時(shí)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能進(jìn)行回收再利用。制動(dòng)防抱死系統(tǒng)(ABS)是車輛最基本的主動(dòng)安全控制系統(tǒng),通過(guò)機(jī)-電-液系統(tǒng)自動(dòng)控制制動(dòng)器摩擦力的大小,使車輪不被抱死并保持在最佳滑移率附近。RBS的引入為汽車制動(dòng)或減速過(guò)程提供了能量轉(zhuǎn)換新形式和電力制動(dòng)新途徑。本文通過(guò)理論和試驗(yàn)研究相結(jié)合的方法,重點(diǎn)研究電動(dòng)汽車PMSM電機(jī)SVPWM三相整流制動(dòng)力矩控制方法、串并聯(lián)結(jié)構(gòu)可變復(fù)合能量存儲(chǔ)裝置、再生制動(dòng)過(guò)程中路況識(shí)別與ABS集成控制,研究成果不僅提高了電動(dòng)汽車的制動(dòng)安全性,并提高了再生制動(dòng)過(guò)程的能量回收效率,對(duì)電動(dòng)汽車再生制動(dòng)控制的優(yōu)化具有理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值。主要研究工作和成果如下:1、分析了電動(dòng)汽車PMSM電機(jī)工作特性并建立了其數(shù)學(xué)模型,研究了基于PMSM電機(jī)d、q同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電機(jī)制動(dòng)力矩控制方法;根據(jù)PMSM電機(jī)功率、力矩與效率特性,提出了基于SVPWM三相整流最佳力矩、最佳功率控制的再生制動(dòng)力矩控制策略及其實(shí)現(xiàn)方法,其特點(diǎn)是只需控制SVPWM的整流電流值即可實(shí)現(xiàn)電機(jī)制動(dòng)功率與電機(jī)制動(dòng)力矩的動(dòng)態(tài)控制,為電機(jī)制動(dòng)功率流控制提供了實(shí)現(xiàn)途徑。2、研究了電動(dòng)汽車制動(dòng)過(guò)程中PMSM電機(jī)、超級(jí)電容與動(dòng)力電池的工作特性,指出了典型電動(dòng)汽車雙能量存儲(chǔ)裝置存在的問題,提出了基于雙向DC/DC變換器的并聯(lián)、串聯(lián)可控的動(dòng)力鋰電池與超級(jí)電容復(fù)合能量存儲(chǔ)方案與能量回收系統(tǒng)控制策略,設(shè)計(jì)了基于超級(jí)電容充電電流PI負(fù)反饋控制的電機(jī)制動(dòng)力矩控制模型,其特點(diǎn)是通過(guò)對(duì)復(fù)合能量存儲(chǔ)裝置與雙向DC/DC變換器工作參數(shù)的測(cè)量與控制,即可以實(shí)現(xiàn)再生制動(dòng)能量的回收與電機(jī)制動(dòng)力矩的控制;提出了基于PMSM電機(jī)制動(dòng)功率流的電動(dòng)汽車制動(dòng)力矩動(dòng)態(tài)分配策略,為電動(dòng)汽車RBS與ABS集成控制的優(yōu)化提供了新的途徑與方案。3、分析了電動(dòng)汽車ABS控制策略,提出了電動(dòng)汽車RBS與ABS集成控制系統(tǒng)方案;建立了電動(dòng)汽車再生制動(dòng)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)仿真模型,并對(duì)基于PMSM電機(jī)制動(dòng)功率流的再生制動(dòng)力矩分配策略進(jìn)行了仿真試驗(yàn);提出了基于路況模糊識(shí)別的電動(dòng)汽車RBS與ABS集成控制策略,建立了不同路面附著系數(shù)與滑移率數(shù)學(xué)模型,提出了再生制動(dòng)路況模糊識(shí)別算法;仿真驗(yàn)證了基于路況識(shí)別電動(dòng)汽車再生制動(dòng)集成控制策略的有效性,在本文路況調(diào)整的再生制動(dòng)仿真過(guò)程中,車輛滑移率能控制在最佳滑移率附近,能量回收率提高了14.2%。4、研究了基于路況識(shí)別算法的RBS與ABS集成控制策略的驗(yàn)證方法,開發(fā)了具有路況調(diào)整功能的再生制動(dòng)試驗(yàn)平臺(tái),包括電機(jī)及其控制系統(tǒng)、復(fù)合能量存儲(chǔ)系統(tǒng)、慣性質(zhì)量模擬系統(tǒng)、制動(dòng)行程模擬系統(tǒng)等;設(shè)計(jì)了基于磁粉離合器的激磁電流的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié),實(shí)現(xiàn)了對(duì)再生制動(dòng)過(guò)程中不同路面附著系數(shù)模擬的試驗(yàn)方法;在試驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行了不同制動(dòng)強(qiáng)度、不同附著系數(shù)情況下的再生制動(dòng)試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明:RBS路況識(shí)別算法能對(duì)路面附著系數(shù)實(shí)時(shí)識(shí)別,并能實(shí)現(xiàn)不同路況下的再生制動(dòng)力矩動(dòng)態(tài)控制策略,本文提出的RBS與ABS集成控制策略在不同路況下均可提高制動(dòng)能量回收率,并縮短了制動(dòng)時(shí)間與距離。
【圖文】：

驗(yàn)臺(tái)或?qū)嵻囋囼?yàn)驗(yàn)證，對(duì)控制方式及控制策略進(jìn)一步進(jìn)行研究。1.2.3 電動(dòng)汽車 RBS 與 ABS 典型結(jié)構(gòu)1）電動(dòng)汽車制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)型式典型的電動(dòng)轎車制動(dòng)系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)如圖 1- 1 中所示，電動(dòng)汽車制動(dòng)系統(tǒng)可以分為三個(gè)子系統(tǒng)[40]：液壓制動(dòng)系統(tǒng)、電機(jī)制動(dòng)子系統(tǒng)及整車控制與能量回收子系統(tǒng)。其中，液壓制動(dòng)系統(tǒng)由制動(dòng)主缸、真空助力器、踏板行程傳感器、液壓調(diào)節(jié)單元及輪缸等組成；電機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)由電機(jī)、傳動(dòng)裝置、電機(jī)控制器等組成；能源回收系統(tǒng)由動(dòng)力電池組、能量管理系統(tǒng)等組成。

置前驅(qū)的工作方式，也可能采用電機(jī)后置后驅(qū)的工作方式等。由于電動(dòng)汽車采用驅(qū)動(dòng)的核心，而且只有驅(qū)動(dòng)輪上的再生制動(dòng)能量才可能被回收，因此，電動(dòng)汽車能量回收率受再生制動(dòng)系統(tǒng)布置結(jié)構(gòu)的影響。目前，應(yīng)用于電動(dòng)汽車上典型的 RBS 的結(jié)構(gòu)主要有 Honda EV PLUS 電動(dòng)汽車的形式和豐田 Prius 電動(dòng)汽車的 RBS 結(jié)構(gòu)形式等。其中 Honda EV PLUS 是日本本田公司研發(fā)生產(chǎn)的電動(dòng)汽車，它采用由鎳金屬混作為動(dòng)力源，具有續(xù)航里程長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。其 RBS 系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)如圖 1- 2 所示，在動(dòng)時(shí)都可以采用機(jī)械摩擦制動(dòng)和 RBS 相結(jié)合的方式進(jìn)行整車制動(dòng)，當(dāng)制動(dòng)踏板較小時(shí)，電動(dòng)汽車的前輪制動(dòng)力由再生制動(dòng)系統(tǒng)提供，且制動(dòng)力的大小與制動(dòng)行成正比。當(dāng)制動(dòng)踏板行程繼續(xù)增大，，再生制動(dòng)力矩達(dá)到了電機(jī)所能提供的最大制，電動(dòng)汽車的機(jī)械摩擦制動(dòng)系統(tǒng)開始工作，通過(guò)調(diào)節(jié)控制液壓系統(tǒng)的制動(dòng)壓力實(shí)動(dòng)力的控制，在制動(dòng)過(guò)程中，電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，車輛的機(jī)械能變換成電能并給電。
【學(xué)位授予單位】：南京林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U469.72

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2622017