混合动力再生制动能量回收控制策略的研究

【摘要】环境污染和能源短缺是汽车工业发展面临的两方面压力，大力发展无污染、零排放的新能源汽车是世界各国的重要任务。再生制动对提高混合动力汽车燃油经济性以及增加续驶里程的起了关键作用，在制动过程中，电机处于发电机状态，将制动产生的机械能以电能的形式存储到电池中，同时对驱动轮产生制动力。当汽车再次启动时，储存到电池中的能量可以作为驱动能量再次使用。目前，再生制动能量的高效率回收和利用是混合动力汽车制动过程研究的主要问题。本文首先介绍了混合动力汽车再生制动系统的基本结构和工作原理，分析了机械制动与电制动的分配关系，并将复合制动与传统摩擦制动做了比较。之后，从受力、效能等方面对混合动力汽车的制动过程进行分析，得出了制动能量回收过程的约束条件和影响因素。考虑到再生制动与机械制动必须协调控制，以及传统摩擦制动汽车驾驶人制动时踩踏板的驾驶习惯这两个因素，故本论文采用恒定制动电流控制策略，即将制动时的电机电枢电流作为控制对象。使用常规PID控制器和模糊PID控制器对DC/DC变换器的占空比D进行控制，使得在电制动过程中，电机电枢电流能良好的跟随制动踏板开度。通过对再生制动系统进行动力学分析，以及二象限DC/DC变换器的工作原理，建立了再生制动运行状态的数学模型，并将模型整合到Matlab/Simulink环境下进行仿真。实验结果表明：(1)当需求制动力小于最大电机制动力时，混合动力汽车制动力全部由电制动系统提供。在满足制动安全性和制动约束条件的前提下，制动时电机电枢电流越大，制动力越大，制动距离越短，制动过程回收的能量越多。(2)当需求制动力大于最大电机制动力时，混合动力汽车制动力由电制动与机械制动复合制动系统产生。复合制动时，制动力较大，制动距离较短，制动回收的能量较少。(3)模糊PID控制大大提高了系统适应外部干扰的鲁棒性，与简单PID控制相比，减小了动态偏差，提高了平衡点的稳定性。
【作者】王雪；
【导师】解小华；
【作者基本信息】吉林大学，控制理论与控制工程，2014，硕士
【关键词】混合动力汽车；再生制动；控制策略；仿真；Matlab/Simulink；

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