关键词：纯电动汽车;;电液复合再生制动;;模型预测控制;;ABS系统;;滑模变结构控制
摘 要：汽车在为人类提供便利的同时也加剧了石油资源的消耗与环境的破坏。电动汽车能量来源范围广,排放低,受到了世界各国的广泛关注,汽车电动化势在必行。续航里程短、电耗高的问题限制了电动汽车的推广。再生制动作为电动汽车的一项关键技术,可以回收制动时的动能,提高能量利用率,是延长汽车行驶里程的有效方法。而且再生制动电机响应迅速,控制精确,但它所能提供的制动力矩有限,需要液压制动补偿。为了实现再生制动系统与液压制动系统的协调控制,提升整车性能,本文以后轮驱动纯电动汽车为研究对象,针对电液复合再生制动系统控制策略展开了以下几个方面研究:(1)根据所研究车辆动力系统模型建立前后轮汽车动力学模型。选择魔术公式轮胎模型以表达轮胎纵向力与滑移率的关系。分析了再生制动系统与液压制动系统的原理,并搭建相关动力学模型。建立三元锂电池内阻模型,然后采用电流积分法计算电池SOC。(2)对于典型的几种再生制动控制策略做了分析,并根据后轴驱动纯电动汽车特点对常规制动下前、后轮制动力分配方式加以改进。为改善ABS的性能,使用了滑模变结构控制器。基于模型预测控制理论提出一种新的新的电液复合再生制动控制策略,无论是常规制动还是ABS启动的情况下,均可以实现再生制动与液压制动的协调控制。(3)使用Matlab/Simulink在常规制动工况的不同制动强度,不同附着系数路面以及NEDC循环工况下对电液复合再生制动系统控制策略做了仿真分析。仿真结果表明该策略综合了制动效能和制动能量回收。为验证采用滑模控制的ABS与再生制动系统集成后的性能,对ABS进行了仿真,通过仿真结果可知,集成后的系统具有可以更好地跟踪最佳滑移率,制动稳定性更佳,还能回收一部分制动能量。(4)基于dSPACE实时仿真系统,搭建了纯电动汽车电液复合制动系统快速控制原型仿真平台并进行快速控制原型仿真试验以验证控制策略。实时仿真结果与Matlab/Simulink仿真结果一致,表明了所制定的纯电动汽车再生制动控制策略的有效性和可行性。
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