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《吉林大学》 2011年
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基于制动舒适性纯电动客车再生制动控制策略的研究

何晓引  
【摘要】:随着环境污染和能源短缺问题越来越受到各国政府的重视,纯电动汽车的发展也随之进入了一个新的阶段。纯电动汽车的发展是我国在国际汽车产业激烈的竞争中难得的一次历史机遇,也是增强我国汽车工业国际竞争力的重大战略举措之一。然而,纯电动汽车的续驶里程短一直以来是制约电动汽车普及和发展的瓶颈,因此提高电能的利用效率及延长续驶里程是纯电动汽车发展过程中亟待解决的问题。与传统汽车相比纯电动汽车可以进行再生制动,将部分制动时的动能转化成电能回收到电池,以备重新利用,从而增加汽车的续驶里程,再生制动技术已作为纯电动汽车发展的关键技术越来越受到重视。 纯电动汽车的制动系统与传统的内燃机汽车有所不同,其制动力矩由两部分构成,一是由电机提供的能量回收制动力矩,二是由传统的制动器提供的摩擦制动力矩,二者之和构成了纯电动汽车总的制动力矩。纯电动汽车在制动过程中,其再生制动系统不能单独完成制动,必须与传统的机械制动配合来完成,由于再生制动力矩参与制动,改变了原机械制动系统的制动性能,因此,纯电动汽车制动系统的设计就会面临着以下几个问题:(1)在前、后轴上合理分配再生制动力矩和机械摩擦制动力矩,使汽车能够在满足制动安全性要求的前提下提高乘员的乘坐舒适性,避免在加入再生制动功能以后汽车实际的制动减速度远大于传统汽车在同一目标制动强度下的汽车减速度,或者是在逐渐踩踏制动踏板时,汽车减速度有明显的变化使乘员感觉不适。(2)在法规要求范围内合理分配再生制动力矩在总制动力矩中所占的份额,保证制动时乘员乘坐舒适性的前提下以尽可能多的回收制动能量。(3)具有再生制动功能的汽车在制动时,为保证制动安全性的要求其制动距离不能大于传统汽车在同等条件下制动时的制动距离。 纯电动客车的再生制动能量回收控制策略是整车研发中的一个重要环节,目前国内外对这一问题的研究多是侧重于汽车制动时将电机制动与液压制动系统相互配合来实现汽车的减速,本文采取的再生制动控制策略是在不改变原液压制动系统的基础上加上电机制动。在参考总结前人研究的基础上设计了CA6700E纯电动高档商务中巴车的制动控制策略,本文研究的主要目的: (1)在充分考虑电机不同工况下的发电功率、电池允许的充电功率及法规要求范围的情况下使用再生制动,回收汽车制动时的动能,提高能量利用效率,延长行驶里程。 (2)由于在传统机械制动的基础上加入了电机制动,导致在制动过程中乘员的舒适性发生变化,所以本文在充分考虑不同工况下电机的发电功率、电池允许的充电功率及法规要求等因素的情况下选用合适的再生制动控制策略,以保证司乘人员的乘坐舒适性。 本文针对纯电动汽车的复合制动系统在制动时司乘人员的乘坐舒适性进行了初步探讨,研究的主要内容及结论: (1)对纯电动客车制动过程进行了动力学分析,根据整车的一些结构参数、制动器结构参数、电机及电池等参数并结合ECE制动法规要求等限制条件进行了计算,为纯电动客车制动系统再生制动控制策略的提出奠定了基础。 (2)对原车制动踏板进行设计并改装,通过加角位移传感器的方法研究制动踏板深度与汽车减速度的对应关系。分析引起汽车制动舒适性下降的原因,并结合以上研究与分析选出两种再生制动控制策略,一种是基于最大能量回收的折线式再生制动控制策略,一种是基于制动舒适性的固定比值再生制动控制策略。对纯电动客车的这两种再生制动控制策略进行仿真并进行结果对比,仿真结果表明第二种控制策略下的汽车制动舒适性较第一种控制策略下的制动舒适性有所提高。 (3)将两种再生制动控制策略的控制程序在CoDeSys工程软件环境下进行编写,并下载到CA6700E纯电动高档商务中巴车的整车控制器中进行实车试验。将试验结果进行对比分析,分析结果表明基于制动舒适性的固定比值再生制动控制策略较基于最大能量回收的折线式再生制动控制策略下的汽车制动舒适性有所提高,达到了本文研究的目的。
【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】:U463.5

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【参考文献】
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