混合动力汽车电液集成制动系统设计研究

【摘要】：由于环境污染和能源短缺问题备受关注，混合动力汽车及新能源汽车已成为全世界汽车工业研究的热点。因受续驶历程短和初始成本高两大制约因素的影响，纯电动汽车时至今日仍难以产业化，而混合动力汽车兼具传统汽车续驶历程长和纯电动汽车的节能环保的优势，已实现初步的产业化，混合动力汽车的技术发展也随之进入了重要阶段。 再生制动技术作为混合动力汽车的一项关键技术，能够回收制动能量、有效节约燃油、延长行驶里程，是降低混合动力汽车燃油消耗率的重要手段之一。混合动力汽车作为从传统燃油车到纯电动汽车的过渡车型，其再生制动技术势必要与传统液压制动技术相结合，这便产生了一项新技术——电液集成制动技术。 本文以传统燃油轿车改装的混合动力车为参考样车，在保证整车制动性和安全性的基础上，以提高回收制动能量为目标，针对整车制动力的合理分配、电机再生制动策略分析、再生制动与ABS协调控制和整车制动综合控制等关键问题进行了研究。利用AMEsim仿真平台和Matlab/Simulink仿真平台建立了整车集成制动系统模型，集成制动系统控制策略模型并进行联合仿真。论文主要研究工作包括以下四个方面： （1）根据样车电液集成制动系统的功能和结构特点，分析了电机再生制动系统和ABS液压制动系统的结构和工作原理，进而确定了样车集成制动系统的结构设计方案。 （2）基于样车硬件结构方案，在传统液压制动控制理论的基础上，对电液集成制动系统的制动力分配策略、电机再生制动策略、再生制动与ABS防抱死协调控制策略进行了研究，提出了基于模糊控制的定比并联整车制动力分配策略、恒定充电电流与最大功率复合电机PID控制策略、再生制动与ABS逻辑门限协调控制策略。 （3）利用AMEsim仿真平台建立了整车集成制动系统模型，在Matlab/Simulink中建立了汽车关键部件模型和集成制动系统控制策略模型；然后，建立了联合仿真平台，为后续的仿真与分析奠定了平台和模型基础。 （4）选取合适的评价指标和仿真工况，对上述集成制动系统及其控制模型进行了常规制动和紧急制动的仿真分析。 【关键词】：混合动力汽车 再生制动 电液集成制动 ABS防抱死 联合仿真
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U469.7;U463.5
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 课题研究背景和意义10-16
• 1.1.1 混合动力电动汽车发展现状10-11
• 1.1.2 电液集成制动系统及其控制策略的研究现状11-15
• 1.1.3 电液集成制动系统及其控制策略的关键问题15
• 1.1.4 本课题研究意义15-16
• 1.2 本文主要研究内容16-17
• 第二章 混合动力汽车电液集成制动系统结构分析17-30
• 2.1 混合动力样车及制动系结构参数17-18
• 2.2 样车电液集成制动系统的功能和结构特点18-20
• 2.3 样车电机再生制动系统结构原理分析20-25
• 2.3.1 再生制动影响因素21-22
• 2.3.2 电机及其再生制动原理22-25
• 2.4 具有防抱死功能的液压制动系统结构25-28
• 2.4.1 ABS 技术理论分析25-26
• 2.4.2 样车 ABS 液压制动系统结构及工作原理26-28
• 2.5 样车电液集成制动系统结构设计方案28-29
• 2.6 本章小结29-30
• 第三章 电液集成制动控制策略研究30-51
• 3.1 传统液压制动控制理论分析30-33
• 3.1.1 理想前、后轴制动器制动力分配策略30-31
• 3.1.2 实际具有固定比值的前、后制动器制动力分配策略31-33
• 3.2 电液集成制动系统制动力分配策略分析33-42
• 3.2.1 混合动力汽车制动动力学分析33
• 3.2.2 混合动力汽车制动力分配的要求33-35
• 3.2.3 典型制动力分配策略概述35-38
• 3.2.4 样车集成制动制动力分配策略方案38-42
• 3.3 电液集成制动系统综合控制策略分析42-50
• 3.3.1 综合制动控制应考虑的影响因素42-43
• 3.3.2 电机再生制动控制策略分析43-44
• 3.3.3 再生制动与液压 ABS 制动协调控制44-49
• 3.3.4 电液集成制动系统综合控制原理49-50
• 3.4 本章小结50-51
• 第四章 混合动力汽车部件与系统模型51-69
• 4.1 混合动力汽车及其关键部件模型51-59
• 4.1.1 车体动力学模型51-52
• 4.1.2 轮胎与车轮模型52-54
• 4.1.3 驾驶员模型54-55
• 4.1.4 蓄电池模型55-56
• 4.1.5 电机及其控制模型56-58
• 4.1.6 电液力矩耦合器模型58-59
• 4.2 电液集成制动系统关键部件模型59-62
• 4.2.1 真空助力器模型59
• 4.2.2 行程模拟器模型59-60
• 4.2.3 高速开关阀模型60-61
• 4.2.4 制动主、轮缸模型61-62
• 4.3 制动控制器模型62-65
• 4.3.1 制动模式判断模型62
• 4.3.2 ABS 控制器模型62-64
• 4.3.3 制动力分配控制器模型64-65
• 4.4 联合仿真模型的建立65-68
• 4.4.1 AMESim-Simulink 联合仿真技术原理65-67
• 4.4.2 电液集成制动系统联合仿真结构方案67-68
• 4.5 本章小结68-69
• 第五章 系统仿真与分析69-84
• 5.1 制动性能评价指标和仿真工况的选取69
• 5.2 常规制动仿真分析69-76
• 5.2.1 80km/h 初速小强度常规制动工况仿真与分析69-73
• 5.2.2 80km/h 初速大强度常规制动工况仿真与分析73-76
• 5.3 紧急制动仿真分析76-83
• 5.3.1 低附着系数紧急制动仿真与分析76-78
• 5.3.2 高附着系数紧急制动仿真与分析78-80
• 5.3.3 再生制动与 ABS 制动协调控制仿真与分析80-83
• 5.4 本章小结83-84
• 总结与展望84-86
• 参考文献86-89
• 攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果89
• 其它成果89-90
• 致谢90-91

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