轮边电力驱动系统再生制动控制技术研究

轮边电力驱动系统中的再生制动系统主要涉及制动能量分配控制技术和再生制动能量回收控制技术.轮边电力驱动工程机械采用双向DC/DC变换器,结合电压电流双闭环控制实现超级电容的储能,从而控制再生制动能量的回收.通过MATLAB建模仿真表明,在满足安全制动的前提下,能够实现最大化的能量回收.     

复合电源纯电动汽车再生制动控制试验研究

再生制动控制系统的合理有效性直接影响纯电动汽车的整车性能。传统的单一电源纯电动汽车在动力性、安全性和续驶里程方面存在一定缺陷,故将动力电池和超级电容组成复合电源,建立纯电动汽车再生制动试验台架,利用飞轮模拟汽车惯量,利用磁粉离合器模拟不同路况,进行再生制动集成控制试验,以进一步提升整车能量利用率,为再生制动控制策略的研究提供试验依据。     

电池动力重载四足机器人复合电源设计与仿真

足式机器人在高速行走过程中与环境交互作用强,载荷强交变,过载系数大,对于电池动力重载四足机器人来讲,动力电源需频繁、快速释放较大功率,常规动力电池系统难以兼顾轻量化、经济性和交变的功率要求,易造成直流母线电压剧烈波动,影响用电设备的正常工作,亟需具有高功率密度和高能量密度电源作为电池动力重载四足机器人的动力电源。从高速行走工况的仿真功率特性分析出发,得知需求电源峰值功率与平均功率之比远大于普通锂电池放电水平,且需求功率变化频繁,并分析了锂电池和超级电容放电特性,并提出锂电池和超级电容的复合电源设计方案,建立了复合电源的数学模型;结合复合电源系统动力性、经济性和轻量化的要求,提出了基于MATLAB遗传算法的锂电池和超级电容优化匹配方法,最后设计基于门限值的能量管理控制策略,并对匹配后的复合电源进行仿真,仿真结果表明设计的复合电源系统满足动力系统的对电源的要求,验证了设计的正确性和控制策略的有效性。     

电动汽车电机再生制动防抱死控制研究

对双管调制下永磁无刷直流电机的能量回收条件进行分析,采用再生制动力矩调节,液压制动力矩补偿的方法,设计了电机再生制动防抱死控制系统。通过变结构控制策略设计,在保证制动安全的同时增加了能量回收效率。建立了再生ABS的Simulink仿真模型,仿真结果表明:轮速较高时电机再生制动能够独立承担制动需求,无需进行液压补偿;随着轮速降低,当占空比到达临界值时,液压制动进行补偿,能够再次实现能量回收,充分利用电机制动的优势,提高整个再生制动防抱死过程的能量回收效率。     

纯电动汽车800 V高电压复合电源能量分配策略研究

基于逻辑门限控制策略,将动力电池和带有理想开关的DC/DC变换器串联,并将串联后的系统与超级电容并联,形成新型复合电源系统,利用低成本小容量超级电容,增大充放电电压,减少系统线路上的能量损耗.同时,采用Matlab/Simulink仿真平台,搭建控制策略模型,结合基于ADVISOR2002建立的复合电源纯电动汽车模型,...     

纯电动汽车复合电源能量管理的仿真

由于蓄电池存在功率密度低,循环周期短等缺点,以其为车载电源,将导致纯电动汽车的性能受限。采用超级电容—蓄电池的复合电源结构作为纯电动汽车的动力储能系统。在MATLAB/Simulink环境下搭建了纯电动汽车复合电源系统的仿真模型,设计了基于模糊神经网络控制的功率分配策略。仿真结果表明,采用超级电容—蓄电池的复合电源系统能充分发挥二者的优势,有效地保护了蓄电池,从而提高纯电动汽车的动力性能和能量利用率。     

基于NSGA-Ⅱ算法的储能式有轨电车复合电源参数优化设计

为研究一类以动力电池和超级电容为复合电源的有轨电车参数匹配问题,提出一种基于多目标优化的复合电源参数设计方法。根据有轨电车的动力性能需求,给出基于等效计算的复合电源参数设计方法。以有轨电车日均运行成本和动力电池的性能衰减率为评价指标,建立多目标优化函数,采用带精英策略的非支配排序的遗传算法（NSGA-Ⅱ）,设计系统仿真模型在环的复合电源参数优化流程。以一次往返行程为运营要求,对比分析两个不同工况的Pareto解集和等效计算配置方案下的有轨电车系统仿真结果。结果表明,相比等效计算的配置方案,优化的配置方案使动力电池性能衰减率降低至少约31.1%;合理的配置方案可有效保证较高的再生制动能量回收率和有轨电车效率;长站间距的工况增加了对复合电源的配置需求。     

卷扬机能量回收系统设计与仿真

起重机作为工程机械的典型,其最主要动力组成是卷扬机系统,因此设计了一个以超级电容为储能单元的混合动力控制系统.借助Matlab/Simulink仿真软件对所设计的混合动力控制系统进行仿真,并模拟起重机下放重量时产生的再生制动能量的回收过程.结果表明:以超级电容为储能单元的混合动力驱动单元适用于以卷扬机为动力系统的起重工程机械;超级电容能够回收一定的能量,起到节能作用.     

电动汽车复合能源系统再生制动分段控制策略研究

为了提高电动汽车复合能源系统的制动能量回收效率,对蓄电池,超级电容和双向DC/DC变换器相结合的复合能源系统和常规控制策略进行了研究,改进了复合能源系统,使其具有3种再生制动工作模式,并提出了再生制动分段控制策略。在高速段、中速段和低速段3个不同的阶段,采用了不同的再生制动控制方式,并根据超级电容电压、电机转速等因素确定了各阶段间切换时刻。通过电机制动电流和各阶段切换时刻优化控制,实现了平稳制动。以微型电动汽车为搭载对象,对常规控制策略和分段控制策略在两种不同初始制动车速下进行了制动工况的实测实验。实验结果表明,在分段控制策略作用下,微型电动汽车制动平稳,制动能量回收效率得到了提升。     

轮毂电机电动汽车的变压充电再生制动控制

为提升再生制动系统能量回收效率以及平衡动力电池包中单体动力电池的性能差异,提出一种基于BMS的轮毂电机变压充电结构,并对变压充电再生制动控制方法进行深入研究。介绍基于BMS的轮毂电机变压充电结构组成方式以及变压充电再生制动控制方法的工作原理;在建立轮毂电机变压充电理论模型的基础上,探索轮毂电机电动汽车的变压充电再生制动控制规律;采用最小二乘法设计充电电压求取控制算法,并通过台架试验验证充电电压求取公式的拟合精度;通过Matlab/Simulink仿真,模拟在不同制动工况下采用再生-液压复合制动系统进行防抱死控制的仿真过程。结果表明,变压充电再生制动控制方法能够精确实施轮毂电机的再生制动行为。     

四驱电动汽车液压再生制动力系统的研究

针对四驱电动汽车续航里程低、蓄电池充电时间长、使用寿命短等问题,对四驱电动汽车的再生制动系统进行了研究,提出了一种四驱电动汽车的液压再生制动系统方案,即在汽车的前后轴上加设离合器、泵/马达、蓄能器等元件,当汽车需要制动减速时,泵/马达以泵的形式工作,把高压油储存在蓄能器中;当汽车起步或加速时,泵/马达以马达的形式工作,把高压油从蓄能器中释放,输出驱动力。通过仿真得到汽车在不同驱动力下的加速性能。结果表明,将液压再生制动能量与电机的驱动力耦合后联合驱动电动汽车,增大了汽车的扭矩,在0～50 km/h起步阶段和50～80 km/h加速超车阶段,电机与马达联合驱动时比电机单独驱动所用时间分别缩短了1.05 s和0.3 s,减小了电池的放电深度。     

A study on regenerative braking for a parallel hybrid electric vehicle

In this paper, a regenerative braking algorithm is presented and performance of a hybrid electric vehicle (HEV) is investigated. The regenerative braking algorithm calculates the available regenerative braking torque by considering the motor characteristics, the battery SOC and the CVT speed ratio. When the regenerative braking and the friction braking are applied simultaneously, the friction braking torque corresponding to the regenerative braking should be reduced by decreasing the hydraulic pressure at the front wheel. To implement the regenerative braking algorithm, a hydraulic braking module is designed. In addition, the HEV powertrain models including the internal combustion engine, electric motor, battery, CVT and the regenerative braking system are obtained using AMESim, and the regenerative braking performance is investigated by the simulation. Simulation results show that the proposed regenerative braking algorithm contributes to increasing the battery SOC which results in the improved fuel economy. To verify the regenerative braking algorithm, an experimental study is performed. It is found from the experimental results that the regenerative braking hydraulic module developed in this study generates the desired front wheel hydraulic pressure specified by the regenerative braking control algorithm.     

电机发电特性优化再生制动控制策略的方法

电动汽车制动力的分配策略对整个系统能量回收效率有重要影响,分析了传统再生制动模糊控制策略的优缺点,并结合电机变速变负载的发电特性,对模糊控制策略进行改进,首先建立了电机转速、电池SOC、制动强度与再生制动力矩之间的模糊控制算法,并将模糊控制器输出进行等量划分,然后依据电机发电效率MAP图,设计了最大功率跟踪算法中的变搜索步长三点比较法,最后在Matlab/Simulink与Cruise软件中搭建了控制策略与整车模型模型,进行联合仿真。结果表明设计的控制策略比传统模糊控制策略能量回收效率提高了10.12%。     

北京市区电动轻型客车制动能量回收潜力

在分析影响电动汽车制动能量回收潜力的各种主要因素的基础上,以一辆电动轻型客车为例,结合北京市区轻型客车行驶工况调查数据,统计分析了在不同车速下最大制动功率的分布特征,发现其与电动机的制动工作特性能够很好地吻合。通过对典型路段上净制动能量和可回收制动能量的统计分析,即使在行驶工况变化比较频繁的长安街上行驶,采用制动能量回收可增加的续驶里程也只有24.4%左右。最后还统计分析了制动能量相对于车速－制动减速度和电动机转速－转矩的二维分布,统计结果表明制动能量分布的密集区与所采用的电动机在制动状态下的高效率区不能很好地重合。因此从提高制动能量回收潜力的角度出发,应根据行驶工况的统计结果来指导电动汽车电驱动系统的设计,不仅要从满足驱动需求出发,还应适当兼顾制动能量回收的需求,从而更全面地提出电动汽车电驱动系统的设计要求。     

电动汽车再生制动平顺性及能量回收仿真研究

针对电动机再生制动的加入影响电动汽车制动平顺性,采用并联制动方式,制定整车制动力分配策略和整车控制策略,建立恒定充电电流和电枢电流控制策略,利用软件建立复合制动仿真模型.结果表明:采用恒定电枢电流策略的汽车制动平顺性优于恒定充电电流策略,汽车能量回收效率较差.     

Design and Analysis of Electro-mechanical Hybrid Anti-lock Braking System for Hybrid Electric Vehicle Utilizing Motor Regenerative Braking

Braking on low adhesion-coefficient roads, hybrid electric vehicle's motor regenerative torque is switched off to safeguard the normal anti-lock braking system (ABS) function. When the ABS control is terminated, the motor regenerative braking is readmitted.Aiming at avoiding permanent cycles from hydraulic anti-lock braking to motor regenerative braking, a novel electro-mechanical hybrid anti-lock braking system using fuzzy logic is designed. Different from the traditional single control structure, this system has a two-layered hierarchical structure. The first layer is responsible for harmonious adjustment or interaction between regenerative system and anti-lock braking system. The second layer is responsible for braking torque distribution and adjustment. The closed-loop simulation model is built. Control strategy and method for coordination between regenerative and anti-lock braking are developed. Simulation braking on low adhesion-coefficient roads with fuzzy logic control and real vehicle braking field test are presented. The results from simulating analysis and experiment show braking performance of the vehicle is perfect, harmonious coordination between regenerative and anti-lock braking function, significant amount of braking energy can be recovered and the proposed control strategy and method are effective.     

纯电动汽车用直流无刷轮毂电机试验台架的研究与开发

为解决应用于纯电动汽车上的轮毂电机测试和试验的问题,将虚拟仪器技术应用于轮毂电机性能测试与再生制动试验台的设计中.开展了试验台组成结构、测控系统工作原理的分析,设计了测控系统电路,推导了电机转速、电机扭矩、电流、电压的测量计算公式,提出了电机再生制动试验方法及试验数据的计算公式;在此基础上采用LabVIEW开发了测控系统软件,并进行了实际运行实验.实验结果证明,该试验台设计较为合理,能够将电机的性能测试试验与再生制动试验合二为一,满足了电动汽车轮毂电机相关研究的需求.     

电动汽车用混合励磁电机数字驱动系统的研究

针对电动汽车对电机驱动系统具有较高转速、转矩特性的要求,设计出了基于混合励磁电机的电动汽车驱动系统。分析了混合励磁电机的优势并在此基础上提出了相应的控制策略,着重介绍了系统的硬、软件实现方案。整个电动汽车电机驱动系统采用转速、电流双闭环控制,以TMS320F2812型DSP作为核心控制器件,包括主电路功率模块、系统安全保护模块、CAN通信模块等部分,最后通过实验验证了系统的可行性与优越性。     

地铁混合储能系统及其功率动态分配控制方法

针对城市地铁制动能量瞬时大功率、短时大能量等引起的牵引网电压安全问题,提出采用超级电容-锂电池组成双DC/DC架构的混合储能系统进行制动能量吸收。通过引入制动电阻辅助分流,研究采用电压分级的方法实现混合储能系统中超级电容、锂电池以及制动电阻的启停控制;同时根据一阶低通滤波法以及基于超级电容荷电状态的动态滤波常数调整方法,优化超级电容组和锂电池组的输出功率,并在MATLAB中搭建了仿真模型。仿真结果表明该控制方法可以有效抑制牵引网电压的波动,同时提高了混合储能系统整体性能和性价比。     

液压再生制动系统的能量回收效率研究

针对纯电动汽车续驶里程低、电池充电难等问题,对纯电动汽车的再生制动系统进行了研究,通过比较多种液压制动能量回收方案与储能方式,提出了定压源飞轮液压再生制动系统。为提高所提出的再生制动系统的能量回收效率,以泵/马达和蓄能器工作参数作为变量进行了试验研究和基于AMESim软件的仿真研究,通过仿真分析和试验研究对比,找出了最佳的参数匹配。研究结果表明,该再生制动系统的能量回收效率随着蓄能器容积的大小不同和液压泵/马达的排量不同而改变,泵/马达排量越大回收的能量越多,但是随着排量的增加泵/马达上的阻力也增加了,高于一定值后能量回收效率会下降;蓄能器容积越大,可回收的能量越多。对该系统的研究值得借鉴,可为合理匹配电动汽车液压再生制动系统参数提供依据。