《纯电动汽车能量回收控制策略研究》文献综述
摘要
电动汽车经过数十年的发展，其各项标准己经基本达到了正常用车需求，但是却迟迟不能占据市场，主要原因就是目前的电动汽车的续驶里程尚不能满足用户的期望值。如何增加电动汽车的续驶里程是电动汽车发展过程中一个极其关键的问题。采用再生制动技术，进行能量回收是电动汽车增加续驶里程的一个重要手段。制动作为汽车的三大基本功能(行驶、转向和制动)之一，直接关系到整车行驶过程中的安全。再生制动是电动汽车所独有的特性， 在减速制动(刹车或下坡)时将汽车的部分动能转化为电能，转化的电能储存在储存装置中，如各种蓄电池、超级电容和超高速飞轮，以达到增加电动汽车续驶里程的效果。
关键字：纯电动汽车；制动能量回收；再生制动控制策略
国内外纯电动汽车能量回收控制策略研究发展现状
制动能量回收，简单来说，就是把电动汽车的电机组中无用的部分、不需要的部分，甚至有害的惯性转动带来的动能转化为电能，并返回给蓄电池，与此同时产生制动力矩，使电动机快速停止惯性转动， 这整个过程也就成为再生制动过程 [ 叶永贞，纯电动汽车制动能量回收系统研究［D］.山东：青岛理工大学，2013.]。如果储能器已经被完全充满，再生制动就不能实现，所需的制动力则由常规的制动系统提供。传统的制动能量回收方法主要有三种：1）飞轮蓄能。特点：①结构简单； ②无法大量蓄能。2）液压蓄能。特点：①简便、可大量蓄能；②可靠性高。3）蓄电池储能。特点：①无法大量蓄能；②成本太高。
研究表明，在城市工况[1]下，纯电动汽车制动系统在减速过程中，50%的能量以热量的形式被传统制动系统丢弃到大气中。因此，为了解决纯电动汽车耐力里程不足的问题,研究提高再生制动技术的方法至关重要。现有的再生制动控制策略(RBCS)主要从前后轴的制动力分配入手。郭军和王军等人【2】定义了串联和并联再生制动控制策略。他们发现并联再生制动控制策略稳定而且简单。而串联再生制动控制策略能达到最佳的能量回收效果。在此基础上，徐国庆、李为民等[3]开发了一种基于模糊逻辑的再生制动策略，并将其与系列再生制动相结合。结果表明,该策略能保证制动安全稳定，使得最大行驶距离提高25.7%。张军和吕春等[4]设计了一种协同再生制动控制(CRBC)策略。结果表明，与无再生制动的客车和采用并联再生制动控制策略的客车相比，燃油经济性分别提高了16%和9%。许桢贤，郑望晓，谭淳洲，等人【5】提出了基于定减速度的纯电动汽车制动能量回收试验方法，通过搭建试验平台，研究不同定减速度、不同控制策略对制动能量回收量的影响，得到较为精确的试验结果，对提高纯电动汽车实际运行中制动能量回收率具有较好的参考意义。郭金刚，董昊轩，盛伟辉，涂超【6】提出一种基于制动强度控制的制动能量回收最优控制策略。在理想再生制动控制策略基础上，采用理论分析与仿真分析相结合的方法，利用汽车纵向动力学理论、MATLAB / Simulink 和 CarSim 搭建联合仿真模型，研究制动能量回收与制动强度之间的关系，得到不同制动初始速度下实现能量回收最大化的最优制动强度。利用最小二乘法拟合最优制动强度变化规律，得到多项式拟合方程，制定包含制动力分配和最优制动强度控制的再生制动 能量回收最优控制策略，并与理想再生制动控制策略进行仿真比较。结果表明: 制动强度对制动能量回收效果影响较大，所设计的最优控制策略可以实现制动单次工况能量回收率最优。王若飞、高立新等人【7】通过对再生系统基本结构和储能装置性能要求的分析，提出了再生制动能量的再生制动系统结构方案。
然而，现有的再生制动控制策略没有一种能够在大部分制动时间内摆脱机械制动力。这在一定程度上是对汽车制动特性的浪费。因此我们提出了一种基于自适应模糊控制算法的电动汽车油门踏板单踏板再生制动控制策略(RBCS)，分析了自适应单足遥控车的控制效果和能量回收率。自适应单踏板RBCS可以通过油门和刹车踏板的COS和GOS识别驾驶员的驾驶或刹车意图。然后通过模糊控制器计算出合适的再生制动力矩,以满足制动工况下驾驶员的要求。最后，根据驾驶员一直以来的踏板操作情况，对单踏板RBCS参数进行自适应更新。
基于自适应模糊控制算法的电动汽车油门踏板单踏板再生制动控制策略提出了充分利用电机再生制动潜力，提高能量回收，减轻驾驶负担的控制算法。根据踏板的操作可以识别驾驶意图。然后建立自适应模糊控制器，使电机提供适当的再生制动力矩，以满足驾驶员的制动要求。本文进行了模型仿真。仿真结果表明，自适应脚踏RBCS控制下的仿真速度可以很好地遵循几个标准测试周期（包括US06和LA92）。在测试循环过程中，制动能量能得到有效的恢复。具体来说，LA92的回收率高达65.90%，产生了更好的节能效果。同时，机械制动的时间比最多也只有15.53%。通过对自适应踏板RBCS的验证，使驾驶过程更简单、更智能。
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