本文摘要：摘要：車輛再生制動過程中，可將部分制動能量轉(zhuǎn)化為電能儲存在電池以延長純電動汽車的續(xù)駛里程�？紤]到現(xiàn)有再生制動策略對電池約束不夠充分，易造成能量回收效率不高、電池過充等問題。為保護(hù)電池以及提高再生制動效率，本文充分考慮了動力電池功率狀態(tài)，提
摘要：車輛再生制動過程中，可將部分制動能量轉(zhuǎn)化為電能儲存在電池以延長純電動汽車的續(xù)駛里程�？紤]到現(xiàn)有再生制動策略對電池約束不夠充分，易造成能量回收效率不高、電池過充等問題。為保護(hù)電池以及提高再生制動效率，本文充分考慮了動力電池功率狀態(tài)，提出了一種優(yōu)化再生制動策略，并運(yùn)用動態(tài)規(guī)劃算法求取最優(yōu)解。仿真結(jié)果表明，文中提出的策略比基于曲線的方法在經(jīng)濟(jì)性上提高了36%以上，比單目標(biāo)的方法在穩(wěn)定性上至少提高了48%。此外，測試實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了本文所提策略的實(shí)用性。
關(guān)鍵詞：車輛工程;純電動汽車;功率狀態(tài);再生制動;動態(tài)規(guī)劃
引言
近些年來，隨著能源危機(jī)問題的加劇，新能源汽車成為未來發(fā)展的必然趨勢。其中純電動汽車[1]由于其高效能，低噪音與零排放的特點(diǎn)，已成為新能源汽車研究的重點(diǎn)。然而純電動汽車在城市工況下行駛過程中，車輛在制動時損失了大量驅(qū)動能量。車輛制動過程中進(jìn)行能量回收有利于能源的充分利用，提高純電動車的續(xù)駛里程。因此再生制動技術(shù)已經(jīng)成為近年來國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)[23]。
車輛工程評職知識：車輛工程專業(yè)的論文發(fā)表字?jǐn)?shù)要求
再生制動在車輛剎車時將電動機(jī)切換成發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，利用車的慣性帶動電動機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生反轉(zhuǎn)力矩，將一部分的動能或勢能轉(zhuǎn)化為電能并加以儲存或利用。朱波等[4]采用基于ECE法規(guī)前后軸制動力分配策略，充分利用了電機(jī)的外特性，在制動過程中協(xié)調(diào)控制電機(jī)制動力和電子穩(wěn)定控制器的液壓制動力。該策略提高了制動能量回收效率和車輛的續(xù)駛里程。牛繼高等[5]基于理想制動力分配曲線與模糊邏輯控制原理，制定了前驅(qū)純電動汽車制動能量回收控制策略。
將matlab/simulink控制模型嵌入AVLcruise模型，在保證車輛的制動穩(wěn)定性和安全性的基礎(chǔ)上，提高車輛的經(jīng)濟(jì)性。張淵博等[6]將動力學(xué)特性與混合制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相結(jié)合，提出一種基于新型改進(jìn)遺傳算法的混合動力客車高效再生制動控制策略。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)仿真分析，在保證車輛穩(wěn)定性的同時，提升了15%的制動能量回收率。
為在制動過程中最大限度地利用回收的能量，Zhang等[7]提出一種結(jié)合自適應(yīng)立方指數(shù)預(yù)測和動態(tài)規(guī)劃的新的預(yù)測控制方法。并且該方法比理想制動力方法和多階段制動力方法在能量回收效率上分別提高了1.55%和6.40%。針對分布式電動汽車在制動條件下的穩(wěn)定性和再生制動能量的恢復(fù)問題，Yu[8]等提出了一種基于車輪滑速控制的復(fù)合制動防抱死制動控制策略。仿真結(jié)果表明，所研究的控制方法可以有效地估計和控制各種復(fù)雜路面下的最佳滑移率，提高電動汽車制動控制的穩(wěn)定性。
現(xiàn)實(shí)情況中車輛制動穩(wěn)定性對于乘員非常重要，然而，目前再生制動策略普遍的研究目標(biāo)是制動能量的回收，卻很少將車輛制動穩(wěn)定性考慮在控制目標(biāo)之中，導(dǎo)致乘員的乘坐舒適性變差。再生制動過程中的約束是為了讓系統(tǒng)穩(wěn)定，保護(hù)汽車上的部件。Xu等[9]提出一種新型電動汽車制動轉(zhuǎn)矩分配策略，利用電機(jī)進(jìn)行制動能量回收。該策略基于模型預(yù)測控制，解決包括安全和回收效率的多目標(biāo)問題。
何耀等[10]在考慮了蓄電池SOC和最大電流與電機(jī)的制動轉(zhuǎn)矩對制動能量回收的約束，以車輛制動的舒適性，經(jīng)濟(jì)性和安全性為目標(biāo)，提出一種基于信息融合架構(gòu)下的新型再生制動控制策略。該策略對不同工況具有自適應(yīng)性，在制動能量回收率方面要優(yōu)于傳統(tǒng)的Advisor制動力分配策略。Heydari等[11]利用牽引電機(jī)及其控制器的性能圖來定義了再生制動和摩擦制動混合的邊界，從而顯著增加了再生制動過程中回收的能量。
電池的功率狀態(tài)(stateofpower，SOP)[1214]通常使用電池的峰值功率作為其衡量指標(biāo)，表示在預(yù)定的時間間隔內(nèi)電池所能吸收或釋放的最大功率。電池的功率狀態(tài)可以評估在不同荷電狀態(tài)和健康狀態(tài)下電池的充電功率的性能，從而提高車輛再生制動的效率。
然而，現(xiàn)階段，研究者很少考慮到電池功率狀態(tài)對車輛再生制動的影響，或者采用保守電池功率設(shè)計來滿足功率的要求。上述策略過于理想，在實(shí)際情況中應(yīng)用性不強(qiáng)。同時，采用以上策略也會造成制動能量回收效率不高或者超過回收功率的閾值，導(dǎo)致電池過充，損壞電池等問題。鑒于此，本文在汽車制動過程中考慮動力電池SOP對制動能量回收的影響，解決策略過于理想，制動回收效率不高，損壞電池等問題。
同時，為了平衡再生制動過程中的多種因素，文章將控制目標(biāo)設(shè)定為固定工況和循環(huán)工況下回收更多的能量同時最大限度保證車輛的穩(wěn)定性。而為了求解這些目標(biāo)問題，文章利用動態(tài)規(guī)劃算法建立模型將抽象的多目標(biāo)求解具體為數(shù)學(xué)優(yōu)化問題，并用公式量化制動的經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性。最后文章通過對比實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證提出控制策略的有效性，證明提出的策略在提高車輛制動穩(wěn)定性的同時兼顧了制動經(jīng)濟(jì)性。針對電動車再生制動過程中普遍無法兼顧多項(xiàng)目標(biāo)和忽略電池功率狀態(tài)問題。
本文建立等效電路模型和NPV模型精確估計電池功率狀態(tài)。并且，本文提出了制動經(jīng)濟(jì)性和制動穩(wěn)定性兩個評價指標(biāo)，并對其量化。同時，文章采用動態(tài)規(guī)劃算法求解優(yōu)化多目標(biāo)問題。最后，仿真驗(yàn)證了在固定工況和NEDC工況下，文中提出的策略在經(jīng)濟(jì)性上比基于曲線的方法分別提高了36.41%和40.31%，在穩(wěn)定性上比單目標(biāo)的方法分別提高了48.61%和60.41%。本文的策略在制動經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)上兼顧了穩(wěn)定性。而考慮電池功率狀態(tài)的優(yōu)化策略可以充分發(fā)揮電池回收效率，同時防止電池過充損壞，更加切合實(shí)際情況，提高了算法的實(shí)用性。
參考文獻(xiàn)
[1]JiagengRuan,PaulWalker,BoZhu.ExperimentalVerificationofregenerativebrakingenergyrecoverysystembasedonelectricvehicleequippedwith2speedDCT[J].7thIETInternationalConferenceonPowerElectronics,MachinesandDrives(PEMD2014),2014,18.
[2]初亮，劉達(dá)亮，劉宏偉，等.純電動汽車制動能量回收評價方法研究[J].汽車工程,2017,39(04):471479.ChuLiang,LiuDaliang,LiuHongwei,etal.Researchonevaluationmethodofbrakingenergyrecoveryforpureelectricvehicle[J].AutomotiveEngineering,2017,39(04):471479.
[3]GuoqingXu,KunXu,ChunhuaZheng,etal.FullyElectrifiedRegenerativeBrakingControlforDeepEnergyRecoveryandSafetyMaintainingofElectricVehicles[J]. IEEETransactionsonVehicularTechnology,2016,65(3):11861198.
[4]朱波，陳超，徐益勝，等.純電動汽車再生制動與ESC液壓制動協(xié)調(diào)控制[J].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報自然科學(xué)版),2020,43(11):14411449.ZhuBo,ChenChao,XuYishengetal.CoordinatedcontrolofregenerativebrakingandESChydraulicbrakingforpureelectricvehicle[J].JournalofHefeiUniversityofTechnology(NATURALSCIENCE),2020,43(11):4411449.
作者：劉興濤1,2，林思源，武驥1,2，何耀，劉新天
轉(zhuǎn)載請注明來自發(fā)表學(xué)術(shù)論文網(wǎng)：http:///dzlw/28016.html
