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摘要：纯电动汽车机电复合制动控制所要解决的关键问题是在一定的制动需求下，如何合理的协调前、后轴制动力以及电机再生制动力三者之间的关系，使车辆既能有效地保证制动距离的安全性、制动方向的稳定性又能充分地回收制动能量。该文提出了一种基于模糊控制的机电复合制动控制策略，并将重新搭建的制动控制模块嵌入ADVISOR中进行仿真。结果表明：前、后轴制动力分配分布在设计的曲线上，满足安全要求；在CYC_UDDS循环工况下制动能量回收效率到达了43.49%，比ADVISOR自带的策略提高了67.8%，验证了该文提出的控制策略的有效性和可行性。
关键词：纯电动汽车；机电复合制动；模糊控制；制动力分配
中图分类号：TP232 文献标志码：A 文章编号：1009-3044（2015）05-0251-05
A Study of Strategy for Electro-mechanical Braking of Electric Vehicle Based on Fuzzy Control
PAN Sheng-hui， SONG Zhong-da， WANG Xi-peng
（School of Electrical and Information Engineering， Guangxi University of Science and Technology， Liuzhou 545006， China）
Abstract： The key problem of pure electric vehicle with electro-mechanical hybrid braking control is how to coordinate the relationship among front， rear brake force and motor regenerative braking， to ensure the safety of braking distance ， the stability of braking direction as well as the efficiency of braking energy recovery. The control of electro-mechanical hybrid braking based on fuzzy logic is proposed in this paper， and embed the reestablished braking dynamics simulation model into the platform of ADVISOR. The results indicate that the distribution between front and rear brake force following the designed curve which meets the safety requirements， the ratio of braking energy recovery can reach 43.49% in the condition of CYC_UDDS driving cycle， increase by 67.8% compared to the original strategy. They verify the feasibility and effectiveness of this control strategy.
Key words： pure electric vehicle； electro-mechanical hybrid braking； fuzzy control； distribution of braking force
在石油资源日益枯竭、环境污染越发严重的今天，纯电动汽车已经逐渐成为人们关注的焦点，其相对于传统的燃油汽车具有能源清洁，制动能量可回收再利用等特点，应用前景广阔。然而，由于电池技术等原因，纯电动汽车的行驶里程受到较大的限制，所以，如何为车辆降低能耗、提高整车的能量利用效率是一个至关重要的问题。研究表明，在城市工况下，有大约1/3到1/2的能量被车辆的制动过程给消耗了[1]。而纯电动汽车所具有的特殊结构可以使电机在车辆制动时提供制动力，进而将能量回收存储在电池中，能够有效提高整车的能量利用效率。
对纯电动汽车机电复合制动控制分配系统的研究存在两个基本问题：1）在总的制动的力中如何分配机械制动力和电机制动力，使其尽可能的回收制动量；2）在总的制动力中如何分配前后轴的制动力，实现稳定的制动性能[2]。针对于这两个问题，国内外已经有相关较多的研究，Yimin Gao等[3]提出了三种经典的控制策略。赵国柱[4]分析了复合制动的影响因素，提出了基于ECE法规的纯电动汽车再生制动控制策略。郭金刚等[5]验证了制动安全性与增加能量回收存在相互制约的关系，并结合电机的工作特性，提出了最大限度回收制动能量的策略。王耀南[6]将理想制动力曲线与模糊控制相结合，提出了基于模糊控制方法的纯电动汽车复合制动力分配策略，但是没有考虑车速对的制动系统影响，搭建的模糊控制器规则维数较低，且前后轴的制动力按照I曲线分配，不利于制动能量的回收。刘丽君等[7]验证了理想制动力I曲线和ECE法规相结合的制动方式综合性能较好，但是所建立的数学表达式难以精确的描述电机制动力的分配与制动强度、SOC、车速等影响因素之间复杂的非线性关系，制定控制策略的时候也没有考虑车速对系统的影响。
从车辆制动稳定性和能量回收考虑，电动汽车不宜采用后轮驱动[8]，因此本文以前驱的纯电动汽车为研究对象，提出一种基于模糊控制的纯电动汽车复合制动控制优化策略。前、后轴制动力的分配由ECE法规线、f线、I曲线共同决定，电机制动力与机械制动力遵循所设计的模糊控制规则进行分配。经过仿真验证，本策略能有效控制前、后轴制动力比例关系保持在安全范围内，且回收的制动能量有较大的提高。
关键词：纯电动汽车；机电复合制动；模糊控制；制动力分配
中图分类号：TP232 文献标志码：A 文章编号：1009-3044（2015）05-0251-05
A Study of Strategy for Electro-mechanical Braking of Electric Vehicle Based on Fuzzy Control
PAN Sheng-hui， SONG Zhong-da， WANG Xi-peng
（School of Electrical and Information Engineering， Guangxi University of Science and Technology， Liuzhou 545006， China）
Abstract： The key problem of pure electric vehicle with electro-mechanical hybrid braking control is how to coordinate the relationship among front， rear brake force and motor regenerative braking， to ensure the safety of braking distance ， the stability of braking direction as well as the efficiency of braking energy recovery. The control of electro-mechanical hybrid braking based on fuzzy logic is proposed in this paper， and embed the reestablished braking dynamics simulation model into the platform of ADVISOR. The results indicate that the distribution between front and rear brake force following the designed curve which meets the safety requirements， the ratio of braking energy recovery can reach 43.49% in the condition of CYC_UDDS driving cycle， increase by 67.8% compared to the original strategy. They verify the feasibility and effectiveness of this control strategy.
Key words： pure electric vehicle； electro-mechanical hybrid braking； fuzzy control； distribution of braking force
在石油资源日益枯竭、环境污染越发严重的今天，纯电动汽车已经逐渐成为人们关注的焦点，其相对于传统的燃油汽车具有能源清洁，制动能量可回收再利用等特点，应用前景广阔。然而，由于电池技术等原因，纯电动汽车的行驶里程受到较大的限制，所以，如何为车辆降低能耗、提高整车的能量利用效率是一个至关重要的问题。研究表明，在城市工况下，有大约1/3到1/2的能量被车辆的制动过程给消耗了[1]。而纯电动汽车所具有的特殊结构可以使电机在车辆制动时提供制动力，进而将能量回收存储在电池中，能够有效提高整车的能量利用效率。
对纯电动汽车机电复合制动控制分配系统的研究存在两个基本问题：1）在总的制动的力中如何分配机械制动力和电机制动力，使其尽可能的回收制动量；2）在总的制动力中如何分配前后轴的制动力，实现稳定的制动性能[2]。针对于这两个问题，国内外已经有相关较多的研究，Yimin Gao等[3]提出了三种经典的控制策略。赵国柱[4]分析了复合制动的影响因素，提出了基于ECE法规的纯电动汽车再生制动控制策略。郭金刚等[5]验证了制动安全性与增加能量回收存在相互制约的关系，并结合电机的工作特性，提出了最大限度回收制动能量的策略。王耀南[6]将理想制动力曲线与模糊控制相结合，提出了基于模糊控制方法的纯电动汽车复合制动力分配策略，但是没有考虑车速对的制动系统影响，搭建的模糊控制器规则维数较低，且前后轴的制动力按照I曲线分配，不利于制动能量的回收。刘丽君等[7]验证了理想制动力I曲线和ECE法规相结合的制动方式综合性能较好，但是所建立的数学表达式难以精确的描述电机制动力的分配与制动强度、SOC、车速等影响因素之间复杂的非线性关系，制定控制策略的时候也没有考虑车速对系统的影响。
从车辆制动稳定性和能量回收考虑，电动汽车不宜采用后轮驱动[8]，因此本文以前驱的纯电动汽车为研究对象，提出一种基于模糊控制的纯电动汽车复合制动控制优化策略。前、后轴制动力的分配由ECE法规线、f线、I曲线共同决定，电机制动力与机械制动力遵循所设计的模糊控制规则进行分配。经过仿真验证，本策略能有效控制前、后轴制动力比例关系保持在安全范围内，且回收的制动能量有较大的提高。