电动汽车机电复合制动力分析研究

曲长生

摘 要：目前，随着社会中传统燃油汽车保有量的不断增加，由燃油汽车引发的污染也愈来愈严重，面对这种状况，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，其行驶过程中不产生污染性废气和颗粒性污染物，这与现代社会倡导的低碳绿色发展理念相契合。复合制动系统是电动汽车制动的重要组成部分，文章对电动汽车机电复合制动系统展开了分析和研究，仅供参考。

关键词：电动汽车;符合制动力;绿色低碳

当前，有很多关于电动汽车机电复合制动控制的研究文献，涉及多种控制策略，其重点内容为调整汽车不同结构的动力输出，以同时满足汽车的安全行驶需求和运行能量回收需求。具体来讲，需要通过一定的计算方式计算前后轴分配曲线，随后按照总制动需求、制动器运行状态分配制动力矩。但是电动汽车的制动系统与常规汽车的制动系统不同，其在分配制动力矩之前必须掌握各个制动机构的运行状态。

1 电动汽车机电复合制动的原理及其研究意义

制动性能直接关系到电动汽车行驶的安全性，随着电动汽车产业的高速发展，电动汽车机电符合制动方面的研究也成为了当前的一个热点。在电动汽车实施制动时，电机能够提供制动所需要的制动力矩，并且汽车轮胎在与地面摩擦的作用力下，会带动电机进行转动，并将此过程中产生的电流经过AC/DC 变换器转换后，存储到动力电池中。这样不但能够生成移动的制动力矩，同時还可以实现动能的回收和存储，有助于增加电动汽车的续航，减少车主的续航焦虑感。但是需要注意的是，紧靠电动机的转矩是无法满足汽车制动力矩要求的，并且电机输出的转矩会被转速以及电池等因素所影响，因此仅仅依靠电动机的转矩来对电动汽车进行制动是不现实的。因此，研究人员就提出使用机电复合制动系统来对电动汽车进行制动，即使汽车的机械制动模块与电机制动模块进行协同，在保障车辆制动安全的前提下，实现制动能量的有效回收。基于上述分析，对电动汽车机电复合制动进行研究，对于电动汽车产业的健康、可持续发展具有重要意义。

2 机电复合制动的优势

传统汽车在进行制动时，通常都使用的是液压制动系统。液压制动系统主要是利用制动盘与制动钳之间的摩擦作用而实现车辆制动的，液压制动方式输出的力矩大、制动稳定性好，因此在当前汽车产业中应用非常广。但是需要注意的是，这种制动方式在实际工作时不但会消耗一定的能源，也需要一定的时间，并且汽车的动能全部以热能的形式散发到了空气中，造成了能量的浪费。机电复合制动系统，不但具备传统液压制动的优势，同时还能够实现对车辆制动部分能量的回收，通过回收制动时所消耗的能量，就产生了再生制动系统，与传统的制动系统反应速度相比，再生制动系统速度具有反应快的优势，且能够实现对部分制动能量的回收。因此从长远的角度来分析，复合制动系统的发展可以有效缓解当前的能源紧缺问题。

3 电动汽车机电复合制动控制策略

电动汽车产业近些年虽然发展非常迅速，但是依旧有很多问题需要进行优化和改进。与传统汽车制动系统相比较，机电复合制动系统能够实现部分能源的回收与再利用，这对于增加车辆行驶里程具有非常重要的作用。所以，近些年越来越多的企业开始对机电复合制动系统开展研究。

3.1 基于模糊控制器的制动控制策略

模糊控制属于一种电动汽车机电复合制动控制方式，具有能控制复杂对象、不需要控制对象数学模型等应用优势。电动汽车机电复合制动系统中最为关键的结构便是电机，其运行性能直接关系到了汽车的行驶安全性和能量回收率。因此，在选择模糊控制器时，首先需要考虑到电机的运行参数，最关键的便是转速，转速直接决定了电机的制动力矩和运行功率;其次需要考虑汽车总制动力矩、电池SOC，以避免电机制动操作对电池造成损害，同时确保紧急情况发生之后电机制动能安全停止。模糊控制器的变量有总制动力（F）、车速（V）、电池SOC，按照汽车在不同运行状态下的制动需求，将F（取值范围为0～2500N）划分为4个模糊集：L（小）、M（中等）、H（大）、HB（很大）;将V（取值范围为0～100km/h）划分为3个模糊集：L（小）、M（中等）、H（大）;将电池SOC（取值范围为0～1）划分为5个模糊集：HL（很低）、L（低）、M（中等）、H（高）、HB（很高）。这样，当汽车在较为拥堵的路线上行驶时，汽车的V和电池SOC较低，此时，电机的制动力矩能满足全部汽车的制动力矩需求;如果汽车的电池SOC较高，机械制动力矩便会满足部分汽车的制动力矩需求。当汽车在高速公路下长坡的路线上行驶时，汽车的电池SOC较低，此时，电机的制动力矩能满足全部或部分汽车的制动力矩需求;如果汽车的电池SOC较高，电机制动可以不参与到汽车制动中。

3.2 基于前后轴制动力分配的制动控制策略

3.2.1 理想制动力分配制动控制策略

考虑汽车制动的安全需求，在汽车制动过程中，前、后轴会分配制动力，以实现对地面摩擦力的最大化应用，进而避免汽车前轮在制动过程中出现侧滑情况。此外，汽车制动还需要考虑能量回收效率。

3.2.2 基于制动器的前后轴制动力分配制动控制策略

假设汽车的制动强度相同，设定一根既定的Z线，可以在靠近OC曲线的范围内选择分配点，这样能做到对地面摩擦力的充分应用，因此能确保汽车制动安全性;同样可以在靠近BC线、OA线、AB线的范围内选择分配点，这样能为汽车前轮提供更多制动力矩，有利于电机进行制动，能提高能量的回收效率。

但是，电机制动力矩及运行功率除了受到电机运行参数的影响，电机制动能量储存还受到电池运行状态的影响，为了避免电池在储存能量过程中受到损害，同时确保汽车制动系统能有效回收能量，在分配汽车制动力前，需要分析各个制动结构的运行状态。基于此，要确保电机能有效回收能量，为汽车制动提供一部分制动力矩，文章选择了一种基于制动器的前后轴制动力分配制动控制策略，首先考虑的是电机的前轴制动力矩，然后调整前后轴的地面摩擦力矩，前后轴制动力分配位置在靠近I曲线的同时，不能超过ECE法规。

4 结束语

综上所述，随着全球环境污染与能源短缺形势越来越严峻，绿色、低碳、环保理念成为了当前社会普遍认可的一种发展理念。与传统汽车相比，电动汽车在行使过程中不会产生大量的污染物，因此，近些年电动汽车产业实现了高速发展。电动汽车行驶过程中，车辆的制动系统是非常关键的，直接决定了车辆行驶的安全性。基于此，文章对电动汽车机电复合制动力分配控制策略展开了分析，此控制策略的应用能在保证电动汽车安全行驶的基础上，做到对制动力矩和运行动能的充分回收，这优化了电动汽车机电复合制动控制和分配，提高了运行动能转化效率，但是此控制方式的应用还不够成熟，后续还需要进一步深入研究。

参考文献：

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