纯电动汽车新型电液复合制动系统研究

【摘要】：随着我国汽车工业迅猛发展和汽车保有量的快速增加，我国的能源和环境面临严峻挑战。由于电动汽车能满足整车低排放或零排放和低油耗的综合要求，开发以电动汽车为代表的新能源汽车已成为汽车工业技术创新的重要方向和汽车产业可持续发展的必然选择。电动汽车再生制动技术是汽车节能与环保的关键技术之一。 电动汽车的再生制动系统是一个多目标条件下的动态变换系统，电动汽车实现整车安全制动条件下最大化回收制动能量的前提是基于优良的电液复合制动系统和综合控制技术。 论文以小康某纯电动汽车为应用对象，以提高回收制动能量为目标，以保证良好的制动性能为约束条件，系统地研究了电动汽车电液复合制动系统，进行了新型电液复合制动系统的方案设计、理论分析与系统综合建模、联合仿真分析和性能评价，主要工作内容如下： ①为满足电机再生制动力与液压制动力的协调控制要求，通过对传统汽车具有ABS防抱死功能的制动系统的分析，设计了基于ABS硬件的电动汽车新型电液复合制动系统。该系统采用ABS硬件中的高速开关阀组进行前轮制动压力的动态调节，前轮制动系统的动力源由ABS回油泵提供，制动主缸中原来接前轮制动系统的接口与所设计的行程模拟器相连，该系统能满足电动汽车各种制动模式的工作需求，实现各工作模式下压力协调控制与整车制动力分配。 ②基于AMEsim仿真平台，建立了电液复合制动系统的关键零部件，进行了关键零部件的动静态特性分析；建立了电液制动系统的仿真模型，进行了系统的动静态特性仿真分析，完成了基于并联制动力分配策略的功能性仿真验证。 ③为满足最大化回收制动能量和制动安全性的需求，根据制动法规和制动动力学进行了电动汽车前、后轴制动力的分配，确定了制动强度的门限值，制定了小强度和大强度制动工况下的电液制动力分配控制策略；基于ABS防抱死制动过程的分析，制定了基于逻辑门限值的ABS防抱死控制策略和再生制动与ABS防抱死制动的协调控制策略。 ④针对电液复合制动系统及其控制策略对仿真平台的需求，提出了AMEsim软件与Matlab/simulink软件联合仿真的解决方案，设计了联合仿真平台的结构方案，建立基于Matlab/simulink/stateflow的整车模型、电池模型、电机模型、轮胎-路面模型和控制策略模型；完成了AMEsim中的液压制动系统模型与Matlab/simulink模型的联合，构建了电液复合制动系统的联合仿真平台。 ⑤在不同的制动强度和路面条件下，基于AMEsim与Matlab联合仿真平台，对所设计的新型电液复合制动系统及其控制策略进行了能量回收效果和制动安全性能初步的离线仿真分析。 本文进行了电动汽车新型电液复合制动系统的设计与理论分析，提出了电液复合制动系统的控制策略与控制方法，为电动汽车电液复合制动系统提供理论依据，具有较大的工程应用价值。 【关键词】：电动汽车 再生制动 电液复合制动系统 压力协调控制 防抱死控制
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：U463.5
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 1 绪论10-20
• 1.1 电动汽车再生制动概述10-13
• 1.1.1 再生制动的意义10-11
• 1.1.2 再生制动的工作原理11-13
• 1.2 电液复合制动系统及其控制策略13
• 1.3 传统汽车 ABS 系统简介13-15
• 1.4 电液制动系统及其控制策略的研究现状及关键问题15-19
• 1.4.1 国外研究现状15-17
• 1.4.2 国内研究现状17-18
• 1.4.3 电液复合制动系统及其控制策略的关键问题18-19
• 1.5 本课题研究意义和主要内容19-20
• 1.5.1 本课题的来源和研究意义19
• 1.5.2 本课题的主要内容19-20
• 2 电液复合制动系统结构方案涉及与仿真分析20-40
• 2.1 纯电动微型物流车结构概述20-21
• 2.2 电液复合制动系统硬件结构方案21-24
• 2.2.1 具有 ABS 功能的传统轿车制动系统分析22
• 2.2.2 电液复合制动系统所需功能22
• 2.2.3 电液复合制动系统方案确定22-24
• 2.3 电液复合制动系统关键部件设计与参数匹配24-29
• 2.3.1 真空助力器电动真空泵的选型25-26
• 2.3.2 行程模拟器的设计26-28
• 2.3.3 前轮制动系统中供油压力和流量的计算28
• 2.3.4 电液制动系统下层控制器设计28-29
• 2.4 关键元件建模与性能分析29-33
• 2.4.1 高速开关阀建模与性能分析30-31
• 2.4.2 电动真空助力器建模与分析31-32
• 2.4.3 行程模拟器建模与分析32-33
• 2.5 电液制动系统建模与仿真分析33-38
• 2.5.1 基于 AMEsim 的电液制动系统建模33
• 2.5.2 电液制动系统动态特性仿真分析33-38
• 2.6 本章小结38-40
• 3 电液复合制动系统控制策略研究40-58
• 3.1 电动汽车前后轴制动力分配和制动动力学分析40-44
• 3.1.1 电动汽车前后轴制动力分配分析40-42
• 3.1.2 电动汽车制动动力学分析42-44
• 3.2 电液复合制动系统制动力分配策略44-51
• 3.2.1 电液复合制动系统软件结构方案设计44-45
• 3.2.2 制动需求模式的判别45-48
• 3.2.3 小强度制动模式制动力分配策略48-49
• 3.2.4 大强度制动模式制动力分配策略49-51
• 3.3 电液复合制动系统防抱死控制策略51-57
• 3.3.1 ABS 防抱死制动过程特性分析51-53
• 3.3.2 基于逻辑门限的防抱死控制策略53-55
• 3.3.3 再生制动与 ABS 防抱死制动协调控制策略55-57
• 3.4 本章小结57-58
• 4 基于 AMESim-Simulink 的电液复合制动系统建模58-78
• 4.1 AMESim-Simulink 联合仿真技术及基本原理58-60
• 4.1.1 联合仿真软件的设置58-59
• 4.1.2 联合仿真的基本原理59-60
• 4.2 电液复合制动系统联合仿真平台结构方案60-61
• 4.3 基于 Simulink 的电动汽车部件模型的建立61-74
• 4.3.1 电机模型61-63
• 4.3.2 电池模型63-66
• 4.3.3 液压制动力矩与电机制动力矩耦合模型66-67
• 4.3.4 轮胎及路面模型67-69
• 4.3.5 车辆动力学模型69-71
• 4.3.6 控制器模型71-74
• 4.4 联合仿真模型的建立74-75
• 4.5 本章小结75-78
• 5 基于整车行驶条件下的仿真结果与分析78-96
• 5.1 电液制动系统仿真工况和评价指标的选取78-79
• 5.1.1 制动工况的选取78
• 5.1.2 评价指标的确定78-79
• 5.2 典型工况下的仿真分析79-94
• 5.2.1 80km/h 的初始车速小强度制动工况仿真与分析79-82
• 5.2.2 80km/h 的初始车速大强度制动工况仿真与分析82-86
• 5.2.3 低附着系数 ABS 防抱死控制仿真与分析86-89
• 5.2.4 高附着系数 ABS 防抱死制动仿真与分析89-90
• 5.2.5 ABS 防抱死制动与再生制动协调控制仿真与分析90-94
• 5.3 本章小结94-96
• 6 结论与展望96-98
• 6.1 全文总结96-97
• 6.2 展望97-98
• 致谢98-100
• 参考文献100-104
• 附录104
• A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录104
• B. 作者在攻读学位期间申请的专利104
• C. 作者在攻读学位期间参加的科研项目目录104

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