关键词：纯电动汽车;;机电复合制动;;再生制动;;模型预测控制;;滑移率;;制动力矩
摘 要：近年来,全球汽车工业井喷式发展,汽车保有量逐年增加,传统汽车对能源的消耗以及对环境的污染日益凸显。为了应对愈来愈烈的能源和环境危机,以混合动力汽车、纯电动汽车和燃料电池汽车为主的新能源汽车吸引了人们越来越多的目光。而纯电动汽车因其节能、零污染的再生制动技术成为了全球关注的重点。纯电动汽车具备再生制动技术,再生制动不仅可以为汽车制动提供制动力矩,还可以回收部分制动能量,而且其相较于液压制动还具有响应迅速的优点。但也因其所能产生的制动力大小有限和较易受诸多约束的影响,单独的再生制动系统不足以实现汽车高强度制动。所以,集成了再生制动和液压制动的机电复合制动系统成为了纯电动汽车制动的首选。通过合理的控制方法,机电复合制动系统不仅可以实现汽车的高性能制动,还可以回收更多的制动能量。本文以后轮驱动纯电动汽车为研究对象,在汽车紧急制动这种高强度制动工况下,以提高制动能量回收效率和制动踏板舒适度为目标,集中考虑汽车制动时的纵向性能,系统地研究了机电复合制动系统,进行了再生制动系统与液压制动系统的协调控制、理论分析与系统综合建模以及系统仿真分析,主要工作内容如下:(1)为使汽车能在各种路面上实现良好的制动效果,根据几种不同路面附着系数下车轮滑移率与轮胎/路面摩擦系数的关系式,建立了路面附着系数实时估算系统,并据此确定当前路面所对应的最佳滑移率。(2)在汽车紧急制动工况下,为保证汽车制动的安全性,防止制动时车轮抱死,同时为了节省能源,输出最佳的制动力矩,设计了基于模型预测控制(MPC)的机电复合制动系统。该系统利用模型预测控制的滚动时域优化的特点,通过跟踪车轮最佳滑移率,在保证汽车制动稳定性和防抱死的同时,计算出汽车前、后轴的最佳制动力矩,完成复合制动的第一次制动力矩分配。(3)为满足最大程度提高制动能量回收效率和制动踏板感觉舒适性的需求,分别设计了最大制动能量回收策略和踏板良好感觉策略两种方案来实现后轮中,再生制动力矩与液压制动力矩的分配。(4)针对复合制动及其控制策略对仿真试验的需求,建立基于Matlab/Simulink的整车模型和控制策略模型,并在不同的路面条件下完成仿真分析。
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