再生制动系统能量回收方法与制动力调节机理的研究

The aim of this research is to research on new hydraulic regeneration braking system applied in the electric vehicles and multi-system power distribution coordination control principle and regulation which has stable braking performance and high energy recovery efficiency. Establish a new type of hydraulic regenerative braking system optimal design theory to obtain the dynamic coordination and optimal control strategies between different systems, then form a system design theory and performance prediction methods of dynamic regenerative braking system. In the first step, study structure parameters and operating parameters of electric vehicle hydraulic through experimental and simulation and establish dynamic analysis and prediction theoretical model after learning influential factors in this system. Secondly , explore relations between matching characteristics of dynamic braking, energy recovery, power adjusting system and vehicle braking performance, traction characteristics, energy transfer efficiency based on Multi-system analysis and simulation platform, then the key influential factors and rules of multi-system dynamic coordination, vehicle system dynamic and stable performance, energy efficient recovery and braking power distribution can be determined. Finally, propose control methods and strategies of braking performance stability, dynamic coordination of energy efficient recovery and distribution. In order to do further analysis of multi-system dynamic coordinated control principle,vehicle experiments in the ring road will be proceed, then dynamic design theory and performance prediction methods on Regenerative Braking System will be formed according to the results of theoretical and experimental research.

研究电动汽车新型液压再生系统，制动效能稳定、能量高效回收与分配的多系统动力协调控制原理与规律。建立新型液压再生制动系统优化设计理论，获得能够实现系统间动态协调及优化控制的方法与策略，形成再生制动系统动态设计理论及性能预测方法。首先建立系统动态特性分析理论模型，通过实验和仿真，研究提出的电动汽车液压再生制动系统结构参数和工作参数，对液压再生制动系统性能的影响机理。其次以电动汽车多系统分析仿真平台，研究动力制动、能量回收、动力调节系统间匹配特性与车辆制动性能、牵引特性与能量传递效率间的关系，确定影响多系统动态协调、整车制动效能稳定、能量高效回收与分配的各关键因素和作用规律。最后提出实现制动效能稳定、能量高效回收与分配的动态协调控制方法与策略，进行整车硬件在环道路实验，进一步分析掌握多系统动态协调控制原理，根据理论与实验研究结果，形成基于制动能量高效回收系统动态设计理论及性能预测方法。

液压再生制动能量系统，功率密度高，能够更有效回收和释放制动能量，适合城市行驶的公交车。. 通过实验与理论分析，研究非线性液压再生制动系统、传统摩擦制动系统的动态特性、耦合方式，探索多系统制动效能稳定、能量高效回收的机理，研究不同行驶条件下的车辆制动性能、动力调节系统特性，探索非线性液压再生制动系统制动安全、能量高效回收的控制方法，参照国标等标准城市行驶工况，检验系统原理及设计方案的可行性。. 液压再生制动系统试验与仿真表明，汽车制动初始动能对能量回收效率影响最大，其次是蓄能器初始压力，最后是泵/马达排量。汽车中度制动强度下，理想制动力分配策略的制动能量回收效率明显优于固定比例分配策略；制动强度较小、较大，理想制动力分配策略的制动能量回收效率与固定比例分配策略没有明显差距。在制动强度较小时，线性控制方法误差较小，随着制动强度增大，线性控制方法误差增大，采用非线性控制方法，能量回收效率、制动效率较高。提出了不依赖于精确数学模型的近似在线自适应优化控制方法，并且考虑了实际控制器的约束问题，实现了液压再生制动系统在线近似最优控制；提出了多时间尺度非线性辨识和控制方法，实现对复杂非线性再生制动系统的精确控制。. 根据汽车制动初始动能，优化控制液压蓄能器初始压力参数、液压泵排量等参数，提高液压再生制动系统效率；汽车中等制动强度制动，汽车前后轮制动力分配采用复杂的理想制动力分配，其他制动强度，汽车前后轮制动力分配采用简单的固定制动力分配；考虑悬架非线性，提出了根据前后车轮的实时动载荷对再生制动力进行分配的控制策略；设计以制动强度、蓄电池SOC为输入变量，以再生制动力为输出变量的模糊控制器，具有较好的鲁棒性及抗干扰能力。采用不依赖于精确数学模型的近似在线自适应优化控制方法，或者多时间尺度非线性辨识和控制方法，非线性液压再生制动力能够达到较高的控制精度。