燃料电池电动汽车再生制动系统建模与控制研究

摘要

随着日益突出的化石能源枯竭和环境污染，以及不断增长的汽车需求量等问题，促使各国汽车行业纷纷开发节能环保的电动汽车。燃料电池电动汽车(FCEV)是电动汽车的重要发展方向之一，与传统燃油汽车的重要区别是可实现电机再生制动，如何实现电机再生制动力与机械制动力的合理分配和制动回收能量的有效管理对提高能源利用率、增加续驶里程具有重要意义。本文以燃料电池电动车为研究对象，开展对燃料电池电动汽车再生制动系统建模与控制研究，主要内容如下：
　　 在分析了燃料电池电动汽车制动系统组成和结构基础上，提出了机械制动与电机制动串联形式以及采用超级电容与锂电池联合回收制动能量方案，分析了制动系统的工作原理以及制动能量回收的约束条件和影响因素，并给出了评价制动系统性能指标。
　　 根据再生制动系统能量回馈原理，建立了燃料电池电动汽车再生制动系统能量回馈原理框图，利用Matlab/Simulink对再生制动系统主要部件进行建模，主要是对再生制动控制器、电机、磷酸铁锂电池和超级电容建模，并在此基础上进行了一系列仿真分析。
　　 根据燃料电池电动汽车制动系统的控制目标，分析了不同制动模式下的制动能量流向，提出了基于ECE法则的制动力分配策略和基于模糊PID控制的制动回收能量管理策略，并进行仿真分析。结果表明，本文所提出的控制策略相比于传统控制策略能够较好的得到制动效果和提高再生制动能量回收效率。