電動汽車制動控制策略的實際應用探索

黃金表

摘 要：汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展讓環(huán)境問題日益嚴重，而電動汽車的出現(xiàn)改變了這一狀況。電動汽車本身對環(huán)境所排放的污染物少，噪音相對較低，是汽車行業(yè)未來發(fā)展的主要趨向。制動控制是電動汽車的主要技術之一，制動技術的研究也是機械制造行業(yè)的主要研究課題之一。文章將從電動汽車制動模式角度出發(fā)，深入分析其在能量回饋方面的約束條件與具體過程，并且對其制動控制策略以及實際應用進行探索，期望提升電動汽車的制動控制系統(tǒng)，提高電動汽車的制動舒適性及穩(wěn)定性。

關鍵詞：電動汽車；制動技術；控制策略

中圖分類號：U469.72 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）34-0157-02

當前世界上的汽車保有量大約是8億，而該數(shù)字還在以每年三千萬的速度增長。能源消耗、環(huán)境污染成為全球變暖的主要原因，越是發(fā)展的城市，其在環(huán)境與能源方面的矛盾就越多。電動汽車的出現(xiàn)緩解了城市交通在能源消耗與環(huán)境破壞方面的問題，其也成為未來汽車發(fā)展的主要方向。電動汽車是以電能作為主要能源進行驅(qū)動的汽車，該類型車在污染物的排放方面大幅度減少，大大提升了經(jīng)濟效益。

1 電動汽車制動模式

電動汽車的制動模式主要有三種形式，其在不同的情況下，將被應用不同形式的制動策略。第一種是急剎車，其所相應的速度每秒超過兩米，為了安全起見，剎車將會以機械形式為主。第二種是中度剎車，主要是因為汽車在減速或者是為了減速至停止。因此，在采取制動策略時通常會選擇電剎車來進行減速，利用機械剎車到車輛停止。第三種則是車輛遭遇長下坡時需要進行剎車，坡度對于電動汽車的制動力通常要求不大，該種情況也通常會以電剎車的形式來進行制動。

2 電動汽車能量回饋制動分析

2.1 能量回收約束條件

電動汽車在進行制動的時候會有能量的回饋，而該能量回饋存在約束條件。首先，在滿足汽車的剎車安全需求時，汽車進行剎車需要找到電剎車以及機械剎車之間的最佳時間，盡可能的在最佳時間切換，從而獲得更多的能量反饋。其次，電動汽車進行制動需要考慮到汽車的驅(qū)動電機，其本身的工作特性以及其輸出能力如果達到最佳效果，其所輸送的電流就更加穩(wěn)定，控制的效果也相對較好[1]。最后，電動汽車在運行期間，需要保證電池組的充電安全，即使不能為了讓汽車電力更加充盈和過度充電。從上述情況就可以了解到，電動汽車的能量回收其實存在很多限制因素，而從主觀上來講，主要是由于汽車駕駛?cè)藛T的判斷來決定。從客觀的角度上則主要是受到汽車電機本身的限制，其性能以及運行的狀態(tài)都會成為集中系統(tǒng)能量回收的約束條件[2]。而從電機本身特性來說，當電機處于某一轉(zhuǎn)速時電制動所提供的電機效率、發(fā)電功率以及制動力矩三者之間具有一定的聯(lián)系，即制動力矩=制動功率/電機轉(zhuǎn)速=（發(fā)電功率/發(fā)電效率）/電機轉(zhuǎn)速。從該公式當中能夠看出，電功率不僅與電機本身的性能有關，而且還會受到充電功率與電路的影響，也就是發(fā)電功率不能大于線路損耗的功率與充電功率之和，發(fā)電電流則不可以大于最大充電電流，否則將會對儲能元件造成加大程度的損壞。

2.2 制動過程

電動汽車的能量回饋能夠得出相關公式：E=K1K2K3（ΔW-F1S）。在該公式當中，K1所代表的是機械的傳動效率，而K2則表示了發(fā)電的效率，K3表示了充電的效率。在確定的剎車情況當中，當車體本身的動能減弱以后，其機械的傳動效率以及受到的滾動摩擦力都屬于固定的。在該種情況下，為汽車充電的時間可以忽略不計，其充電的效率也可以認為是固定的。整個制動過程產(chǎn)生變化的就是K2會根據(jù)汽車的轉(zhuǎn)速等因素進行變化。從該過程中可以了解到，當電動汽車的電池狀態(tài)良好，其能夠回收偶讀能量將與汽車制動的剎車距離以及電機的發(fā)電率有直接的關系[3]。為了更好的促成能量回饋，可以適當調(diào)節(jié)電動汽車的電機制動轉(zhuǎn)矩，提高電機的轉(zhuǎn)速，以便于獲得更多能量。

2.3 控制邏輯

在電動汽車制動過程中，如果外界情況以及汽車制動系統(tǒng)狀態(tài)滿足剎車要求，制動系統(tǒng)將收回大量能量，其所受到的約束條件也最少。當電動汽車的駕駛?cè)藛T對制動系統(tǒng)進行正確的操縱，其所發(fā)出的控制指令如下。首先，電動汽車的電機將會以轉(zhuǎn)矩閉環(huán)的形式受到控制，而該汽車的控制系統(tǒng)也將對其電機發(fā)出關于制動的相關指令，制動能量回饋也將開始運行。其次，當能量回饋的限制因素被量化，其能夠發(fā)揮出最大的制動功率，在保護系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)的情況下，回饋能量約束的條件能夠制定出電動汽車的制動策略。

通過上述對能量回饋自動所進行的分析我們能夠了解到該制動的具體流程和本質(zhì)，這在一定程度上有利于將制動控制策略應用在電動汽車當中，從而促使電動汽車能夠得到更加良好的發(fā)展。

3 電動汽車制動控制策略應用

在汽車行業(yè)越來越發(fā)達的情況下，傳統(tǒng)形式的手工已經(jīng)無法滿足產(chǎn)品的設計與開發(fā)，更加無法滿足消費者對于汽車系統(tǒng)可靠性的需求。在國際上的大型汽車制造商都已經(jīng)開始選擇V模式作為開發(fā)方案，該種開發(fā)模式能夠?qū)ζ嚨闹苿酉到y(tǒng)進行模型設計，而其中所包含的各項技術則成為目前各大汽車制造企業(yè)所研究的主流技術，其期望能夠?qū)⑦@部分技術運用到汽車控制系統(tǒng)的研究和開發(fā)當中，促使自身的研究效率大幅度提升[4]。

電動汽車的制動控制策略通常會在不同的情況下有不同的操縱機構。首先，電動汽車在安裝制動系統(tǒng)的時候，會在操作機構方面安裝手動的開關，并且駕駛員可以通過對該開關的波動來選擇是否啟用電制動。而該操作則是由于駕駛員打開電制動以后，其電機將特定的控制指令發(fā)出，從而達到最終的電控制目的。但如果駕駛員所發(fā)出的指令存在錯誤，那么其制動的轉(zhuǎn)矩設定值則會是0，那么其指令則無效。

其次，第二種操作形式則是，在電動汽車的電制動操作當中，其整個操作機構是由一個動能開關以及油門的踏板所構成的。而該操作系統(tǒng)的應用主要分為三個階段。第一個階段主要是將踏板下踩，當踏板處于下行狀態(tài)時，汽車的電制動控制強度減弱。第二個階段屬于空載狀態(tài)，在該階段當中由于踏板不同，使得電機也處于不同的驅(qū)動狀態(tài)。第三個階段則是驅(qū)動階段，該階段也是踏板下行時期，但該階段的電制動已經(jīng)開始，電機也開始輸出驅(qū)動指令，制動控制系統(tǒng)對汽車的控制逐漸增強[5]。其實是電動汽車的電制動系統(tǒng)通過開關將制動的信號指令傳達給了電機，并且讓電機將該指令傳達給整個制動系統(tǒng)，而在電機運作的時候，受到踏板的控制，在駕駛員的操作之下，制動系統(tǒng)不斷轉(zhuǎn)換。endprint

最后，電動汽車的第三種操作機構中，也是由一個電制動的開關以及一個制動的踏板所構成。而該電制動操作結構主要分為了兩個方面。第一個方面，當踏板下行的時候，電制動便已經(jīng)開始了，而電制動將對汽車的控制不斷增強。第二個方面，機械控制的階段，也就是在踏板下行的時，機械制動的強度正在不斷的增加。

從上述三種結構中能夠看出，電制動在電動汽車當中并不是為了對汽車進行制動，而是通過該種制動策略來將汽車制動的無效操作轉(zhuǎn)化為可用的能量，存儲在特定的裝置當中，從而換取更多的能量來支持電動汽車的行駛。每一種制動結構都具有自身的優(yōu)勢，將其應用在電動汽車上能夠使電動汽車的制動性能變得更好，從而提高電動機車制動效果。

4 結束語

如今，世界上的石油資源正在不斷的衰竭，而環(huán)境污染問題也日漸突出，全球變暖成為人們關注的熱點話題。在種種環(huán)境矛盾的影響下，各個國家為了促進汽車工程的發(fā)展需要走新能源發(fā)展的道路，并且紛紛出臺了關于能源利用方面的政策。電動汽車的出現(xiàn)讓環(huán)境污染的趨勢得到了緩解，而作為電動汽車的關鍵技術，制動技術關系到汽車的安全性能以及舒適性能。在經(jīng)過多個制造企業(yè)的研究和開發(fā)以后，不少企業(yè)都已經(jīng)擁有屬于自己的制動控制系統(tǒng)，并且將其應用到電動汽車的制動當中。電動汽車的制動控制策略還沒有被完全應用到電動汽車的制動系統(tǒng)，其所起到的依然只是輔助作用。為此，制造企業(yè)需要不斷優(yōu)化電動汽車的制動技術，解決其能量回饋的約束條件，促使電動汽車的性能得以提升。

參考文獻：

[1]黃智奇，姚棟偉，楊國青，等.電動汽車復合能源系統(tǒng)再生制動分段控制策略研究[J].機電工程，2016（03）：280-286.

[2]朱智婷，余卓平，熊璐.電動汽車復合制動系統(tǒng)過渡工況協(xié)調(diào)控制策略[J].哈爾濱工程大學學報，2014（09）：1135-1141

[3]胡東海，何仁，俞劍波，等.基于電液復合制動系統(tǒng)的電動汽車再生制動控制策略研究[J].公路交通科技，2014（03）：148-152+158.

[4]彭慶豐，趙韓，尹安東，等.電動汽車制動能量回收控制策略設計與仿真[J].合肥工業(yè)大學學報（自然科學版），2013（12）：1409-1413.

[5]何仁，俞劍波，王潤才.電動汽車混合制動系統(tǒng)控制策略的改進[J].江蘇大學學報（自然科學版），2013（02）：125-130.endprint