基于MRPP的电动汽车复合再生制动系统控制策略研究

来源 :哈尔滨理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:qazxc123
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随着大气环境污染和能源枯竭问题日益凸显,生产具有零排放、高效率和噪音小等优点的电动汽车已成为汽车行业的发展趋势,但电动汽车仍然存在续航能力不足、制动安全性差和充电时间过长等技术缺陷。再生制动技术是提高电动汽车续航能力的有效方法之一,特别是在城市工况中优势更为明显。本文以传统再生制动系统制动能量回收不充分和制动性能差等问题为切入点,以永磁同步电机最大回馈功率点(Maximum Regenerative Power Point,MRPP)为理论基础,提出了一种复合再生制动系统分层控制策略,以实现常规制动工况和紧急制动工况下的最大回馈功率,并确保复合制动系统的制动稳定性与安全性。本文首先分析永磁同步电机再生制动原理,通过电机数学模型定义永磁同步电机MRPP,并验证MRPP的可行性以及实现条件。为明确永磁同步电机的再生制动界限,基于MRPP再生制动转矩限制曲线进行了相关研究,并对四轮轮毂电动汽车动力参数进行设计。其次,为实现常规制动工况下的最大回馈功率,设计出MRPP再生制动转矩分配策略,针对在低制动强度下电机回馈功率低的问题,提出5段式前后轴制动转矩分配策略。该策略通过减少参与制动过程的电机个数来提高电机回馈功率,最终实现低制动强度下的最大回馈功率。为扩大纯再生制动模式的工作范围,提出“前大后小”驱动方案,结合常规工况下的两种分配策略,提出基于滑模控制理论的再生制动控制策略,有效实现驾驶员制动命令跟踪和制动能量最大化回收。针对紧急制动工况下制动系统制动稳定性差的问题,采用基于滑模控制理论的最佳滑移率控制方法,有效实现了最佳滑移率跟踪,并利用扩展状态观测器实现道路-轮胎摩擦力的估算,保证了复合再生制动系统的稳定性和实时性,同时利用MRPP再生制动转矩分配策略,实现紧急制动工况下的最大回馈功率。最后,结合在两种制动工况下所提出的再生制动控制策略,设计出复合再生制动系统分层控制策略。通过联合仿真,成功验证了不同工况下所设计的复合再生制动系统控制策略的有效性。
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