纯电动汽车机电复合制动控制措施

纯电动汽车机电复合制动控制措施

叶光保，王志超，海滨，王磊，杨东，郑彦永

奇瑞汽车股份有限公司，安徽 芜湖  241000

摘要：目前，随着社会中传统燃油汽车保有量的不断增加，燃油汽车引发的各类污染也愈来愈严重，因此发展清洁性更高的电动汽车成为了一种必然趋势。电动汽车以电能作为驱动能源，与现代社会倡导的低碳绿色发展理念相契合。而复合制动系统是电动汽车制动的重要组成部分，基于此，文章就纯电动汽车的机电复合制动控制措施展开了相关研究。

关键词：纯电动汽车；机电复合；制动控制

引言：

随着纯电动汽车使用范围的扩大，对其制动系统的安全性与能量回收效率提出了更高的要求。因此，纯电动汽车的机电复合制动控制的研究与应用受到了广泛关注。

一、纯电动汽车机电复合制动的原理

纯电动汽车的机电复合制动原理融合了电机制动与传统机械制动的优势，以达到提高制动效率和能量回收的目标。在制动系统中，当驾驶者踩下制动踏板时，系统首先启用电机制动，利用电机反向运转产生的制动力来减速；电机作为发电机使用，将车辆的动能转换为电能，经过变换器调节后存储回动力电池，从而实现能量的回收和再利用。不仅增加了纯电动汽车的行驶里程，也有效降低了能耗。

随着制动深度的增加或在电机制动不能满足制动需求的情况下，系统会逐渐加入机械制动，以确保制动力量的充分发挥和车辆的安全停止。一方面，机电复合制动系统的核心在于制动力的分配与控制，通过精确计算电机制动和机械制动的最佳配比，既保障了制动过程的安全性，又最大化了能量回收效率。另一方面，复合制动还能根据车辆当前的状态和外部环境条件自动调整制动策略，确保每次制动都在最佳状态下进行，展现了纯电动汽车技术进步的同时，也体现了对环境保护的贡献。

二、纯电动汽车机电复合制动力控制的研究现状

在纯电动汽车的发展过程中，机电复合制动力控制的研究主要集中在优化扭矩分配控制上，旨在确保车辆在制动时的稳定性，并最大化制动过程中的能量回收。

采用模糊控制等先进技术，并结合联合仿真，使得研究者能够更准确地模拟纯电动汽车在不同制动情况下的表现，验证了所提策略与传统方法相比，在满足实际制动要求方面的优势。尽管纯电动汽车面临着电池充电时间长、续航里程有限以及动力电池可靠性等问题，但是通过机电复合制动系统的应用，问题正逐步得到缓解。机电复合制动系统通过在制动时回收动能，不仅延长了纯电动汽车的行驶范围，提高了能量利用率。然而，单纯依靠再生制动在实际应用中存在局限性，因为电机的功率限制了再生制动的效能，无法完全满足车辆的制动需求。因此，研究者提出了机电复合制动系统，集成了电机制动和传统机械制动，通过精确控制两者之间的扭矩分配，实现了更高效的制动性能和能量回收。研究方向虽然取得了积极进展，但大多数成果仍处于理论研究与原型开发阶段，距离实际应用尚有一段距离。

研究表明，为了进一步提升机电复合制动系统的性能，需要从两个方面着手：一是如何有效地分配液压制动与再生制动之间的关系，确保制动力的平稳过渡；二是考虑电动机的特性、行驶条件以及制动控制策略等因素，采用再生制动控制以最大化行驶里程。目前，纯电动汽车机电复合制动力控制技术的研究呈现出乐观态势，为解决电动汽车续航里程短和能效低等问题提供了新的思路，也为纯电动汽车的安全性能提升开辟了新的途径。随着研究的深入，预计不久的将来，研究成果将被更广泛地应用于纯电动汽车的制动系统中，为推动电动汽车产业的可持续发展做出更大的贡献。

三、纯电动汽车机电复合制动控制策略

1.基于模糊控制器的制动控制策略

在纯电动汽车的机电复合制动控制策略中，基于模糊控制器的方法以其对复杂系统控制的独特优势，特别是在不依赖于精确数学模型的情况下，能够有效地管理制动过程，成为了一个研究热点。核心在于电机的精准控制，因为电机关系到汽车的行驶安全，还影响着能量回收的效率。实施该策略时，考量因素众多，其中转速的监控直接影响电机的制动力矩与运行功率。此外，需要综合考虑总制动力矩和电池的SOC（电池充电状态），确保电机制动不会对电池造成过度消耗或损害，在紧急情况下能够可靠停车。

模糊控制器通过设定总制动力矩、车速和电池SOC的模糊集合，针对不同行驶状况制定合适的制动策略。例如，将总制动力矩分为小、中等、大、很大四个等级，车速分为小、中等、大三个等级，电池SOC则分为很低、低、中等、高、很高五个等级。分级让控制器根据实际情况灵活调整电机制动与机械制动的力度。在车辆行驶至城市拥堵路段或需频繁减速的环境时，如果车速较低且电池SOC不高，则主要依赖电机制动，确保制动安全，又优化了能量回收。反之，若电池SOC较高，则机械制动会承担更多工作，以防电池过充。在下长坡等需要连续制动的情况下，低SOC时电机制动主导，高SOC时则减少电机制动参与，以保护电池。

2.基于前后轴制动力分配的制动控制策略

2.1理想制动力分配制动控制策略

在纯电动汽车的机电复合制动控制中，可以通过精确调节前后轴的制动力分配，最大化利用地面摩擦力，防止制动过程中前轮的侧滑现象，确保行驶的安全性。如图1所示。同时，制动控制考虑到能量回收的效率，优化能量再生过程，实现了安全与能效的双重保障。

图1：理想制动力分配制动控制

2.2基于制动器的前后轴制动力分配制动控制策略

通过精细调节前后轴间的制动力，旨在实现更优的制动性能和能量回收效率。核心思路是在不同的驾驶条件下，如何通过智能控制系统，动态分配前后轴的制动力矩，以最大限度地利用地面摩擦力，防止制动过程中的侧滑现象，确保行车安全。考虑到电池的运行状态，优化电机制动过程中能量的回收与储存，避免对电池造成损害。因此，在执行前后轴制动力分配前，必须对电池的运行状态进行综合考虑，避免在能量储存过程中对电池造成损害，并确保能有效回收能量。

在设计时考虑了电机前轴的制动力矩，随后调整前后轴的地面摩擦力矩分配，确保在靠近I曲线的同时，遵守ECE法规，展示了在保证安全性的同时，如何巧妙地平衡能量回收与制动力分配，体现了对纯电动汽车制动系统设计的深思熟虑和科学管理。

结语：

综上所述，纯电动汽车机电复合制动控制的研究展现了在保障制动安全性的同时，如何优化能量回收效率的科学方法。通过模糊控制器的智能调节和基于制动器的前后轴制动力分配，精准平衡了制动性能与能量利用的关系。随着技术的不断发展和优化，预计复合制动会为纯电动汽车的广泛应用提供更坚实的技术支持。

参考文献：

[1]刘兴涛,林思源,武骥,等.纯电动汽车及其再生制动控制回收方法,装置和系统:CN202110648476.6[P].CN113370791B.

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