纯电动汽车电液制动系统再生制动控制策略研究

【摘要】：论文题目：纯电动汽车电液制动系统再生制动控制策略研究 随着能源减少,环境恶化,“世界危机式”言论四起,纯电动汽车是解决全球能源与环境危机的一个突破点。但由于目前电池技术的限制,续驶里程不能满足使用要求。再生制动是在电动车现有结构、部件基础上,通过控制电机发电的同时产生制动力矩,实现制动的同时回收部分制动能量。实现再生制动,可以弥补纯电动汽车续驶里程不足的缺陷,使其节能优势及社会效益达到最大化。而电液制动系统是传统制动系统与线控制动系统的中间产物,基于电液制动系统实现纯电动汽车制动能量回收不仅可以提高能量回收效果,而且能实现制动性能提升。 纯电动汽车、电液制动系统、再生制动三者结合是未来的发展趋势也是最佳组合,本文作为锦州万得集团、吉林大学合作项目“纯电动汽车开发”前期工作之一,开发纯电动汽车电液制动系统再生制动控制策略,仿真分析整车性能及制动性能,为后续搭建再生制动试验台、实车试验提供理论基础及控制算法。本文主要研究内容如下： (1)基于EHB系统的纯电动汽车建模与性能仿真。首先,基于Simulink搭建十五自由度前向纯电动汽车模型,包括驾驶员模型、电机模型、电池模型、EHB系统模型等,并与商用软件Advisor的纯电动汽车整车模型进行对比,验证模型准确性。对于EHB模型,介绍EHB各个部件建模和参数选取依据,并将该模型与商用软件AMEsim建立的EHB模型进行对比,仿真结果表明,本文所建模型满足制动过程基本增压、减压要求,并且轮缸压力响应较快。然后开发了制动控制模型,协调分配电制动力和液压制动力。根据电机、电池、车辆状态计算得到当前可以实现的最大再生制动力矩,同时根据驾驶员制动踏板位移判断得到驾驶员需求制动力,分析计算需由电机产生的再生制动力矩值以及由EHB系统执行的液压制动力矩。两种制动方式实现方式如下：控制电机发电的同时产生再生制动力矩,然后通过能量转换装置,将回收的能量贮存到电池中；而通过控制EHB进、出液电磁阀线圈通电电流来产生摩擦力矩。 (2)再生制动系统制动力分配策略研究。基于经典前、后轴制动力分配方法,制动力分配基本理论,开发基于ECE法规的制动力分配算法。采用模糊逻辑控制器计算再生制动力,在保证安全性、制动平顺性的前提下,以及各部件当前状态允许情况下,提高制动能量回收率。 (3)电动汽车电液制动系统再生制动性能仿真分析。选择电动车制动性能评价指标,在典型普通制动工况及城市循环工况下,不同电池状态、路面附着系数下,分别对前轮驱动电动汽车、四轮驱动电动汽车进行仿真分析,对比其基本制动性能、再生制动性能。仿真分析表明,本文开发的基于ECE法规前后轴制动力分配方法对行驶于城市工况的电动汽车而言,不但满足ECE法规安全性要求,而且制动能量回收率比其它经典制动力分配算法高；与通常四轮驱动更耗能的想法不同,四轮驱动电动汽车与前轴驱动电动汽车耗能相当,在采用各自的最佳制动能量回收控制算法后,制动能量回收率也相当。 本文创新点如下： (1)首次提出基于EHB系统的纯电动汽车再生制动控制策略； (2)对比分析两轮驱动、四轮驱动纯电动汽车的整车基本性能及再生制动性能； (3)开发提高制动能量回收率的新制动力分配方法。 本文研究成果为纯电动汽车驱动及制动型式选择提供理论依据,为再生制动系统开发提供控制策略。 【关键词】：纯电动汽车 再生制动 电液制动系统 制动性能 仿真分析
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：U461.3
【目录】：

• 前言4-5
• 摘要5-7
• ABSTRACT7-14
• 第1章 绪论14-26
• 1.1 课题提出14-16
• 1.1.1 电动汽车优势14-15
• 1.1.2 电动汽车不足15
• 1.1.3 再生制动必要性15-16
• 1.2 再生制动系统研究发展现状16-19
• 1.2.1 国外研究现状16-17
• 1.2.2 国内研究现状17-19
• 1.3 不同形式再生制动系统对比分析19-25
• 1.3.1 再生制动系统基本结构及工作原理19-23
• 1.3.2 基于EHB系统的再生制动性能特点23-25
• 1.4 本文主要研究内容25-26
• 第2章 基于EHB系统的纯电动汽车建模与性能仿真26-48
• 2.1 纯电动汽车动力学模型26-32
• 2.1.1 整车动力学模型26-29
• 2.1.2 轮胎模型29
• 2.1.3 电机模型29-31
• 2.1.4 电池模型31
• 2.1.5 驾驶员模型31-32
• 2.2 EHB液压系统模型32-39
• 2.2.1 EHB液压系统结构与工作原理34-35
• 2.2.2 EHB液压系统建模35-37
• 2.2.3 EHB模型验证37-39
• 2.3 制动控制模型39-43
• 2.3.1 纯液压制动40-41
• 2.3.2 电液混合制动41-43
• 2.4 纯电动汽车整车模型性能仿真与验证43-47
• 2.4.1 商用软件Advisor介绍44-45
• 2.4.2 工况选择45
• 2.4.3 模型验证45-47
• 2.5 本章小结47-48
• 第3章 再生制动系统制动力分配策略研究48-64
• 3.1 制动力分配基本理论48-50
• 3.1.1 理想的前后制动力分配线48-49
• 3.1.2 ECE法规制动力分配范围49-50
• 3.2 经典制动力分配方法50-52
• 3.2.1 理想制动力分配50
• 3.2.2 固定比值制动力分配50-51
• 3.2.3 并行制动力分配51-52
• 3.3 基于ECE法规制动力分配算法52-56
• 3.3.1 路面附着系数φ>φ_(limit)53-55
• 3.3.2 路面附着系数φ<φ_(limit)55-56
• 3.4 再生制动力控制56-63
• 3.4.1 基本再生制动力控制56-59
• 3.4.2 模糊逻辑再生制动力控制59-63
• 3.5 本章小结63-64
• 第4章 电动汽车电液制动系统再生制动性能仿真分析64-94
• 4.1 再生制动性能评价指标64-66
• 4.1.1 制动效能64-65
• 4.1.2 制动稳定性65
• 4.1.3 制动能量回收率65-66
• 4.2 再生制动仿真工况选取66-69
• 4.2.1 典型制动工况选取66-67
• 4.2.2 典型城市循环工况选取67-69
• 4.3 再生制动系统车辆驱动方式选取69-71
• 4.3.1 前轮驱动整车模型69-70
• 4.3.2 四轮驱动整车模型70-71
• 4.4 典型制动工况仿真分析71-84
• 4.4.1 30km/h初始车速制动工况仿真分析71-76
• 4.4.2 60km/h初始车速制动工况仿真分析76-79
• 4.4.3 100km/h初始车速制动工况仿真分析79-84
• 4.5 城市循环工况下再生制动性能分析84-91
• 4.5.1 NEDC循环工况仿真分析84-86
• 4.5.2 UDDS循环工况仿真分析86-89
• 4.5.3 混合城市循环工况仿真分析89-91
• 4.6 高低附着系数路面再生制动性能对比91-93
• 4.7 本章小结93-94
• 第五章 全文总结及展望94-98
• 5.1 全文工作总结94-95
• 5.2 工作展望及建议95-98
• 参考文献98-102
• 作者简介及攻读学位期间发表的学术论文102-103
• 致谢103

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