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《吉林大学》 2011年
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电动轮汽车制动集成控制策略与复合ABS控制研究

王吉  
【摘要】:由于在环保、节能等方面的巨大优势,电动汽车的研发与应用成为了汽车研究领域发展的重要方向,而其主动安全性与能量回收领域的研究水平也日益提高。普通的电动汽车往往传承了传统内燃机汽车的液压制动系统,这种制动模式忽略了驱动电机再生制动能够有效回收制动能量这一因素,因此当今许多车辆采用了电机再生制动与传统液压制动相结合的复合制动系统。而电动汽车复合制动系统的ABS往往继承了传统汽车的液压ABS,而单独使用液压ABS浪费了电机易于控制,并能快速、准确调节电机转矩的自身优势。因此本文针对四轮独立驱动电动轮汽车,提出了基于复合制动力分配与纯电机ABS控制的制动集成控制策略,同时提出了基于电机ABS控制与液压ABS控制协调工作的复合ABS控制理论。 制动集成控制策略方案综合考虑了在不同制动模式下车辆的制动稳定性、制动效率与能量回收,并合理协调了电机再生制动力、液压制动力与纯电机ABS控制之间的关系。提出四种ABS控制方法,即基于门限值库的逻辑门限值控制方法;基于等时轮加速度增幅进行路面判断的变逻辑门限值控制方法;基于逻辑门限法路面判断的变参数PID控制方法;PID主控制且逻辑门限值法辅助控制的并联控制方法。上述方法考虑了在不同路面制动时,车辆最佳滑移率不同。通过综合判断制动时的车速、目标制动强度、实时路面系数等条件,改变传统ABS控制门限值或者控制参数单一固定的特点,针对不同制动工况选择不同的控制门限值或控制参数,使车轮滑移率处于理想值附近,提高制动稳定性。后三种控制方法在控制初期利用逻辑门限值方法判断路面,根据分析等时轮加速度的增幅大小估计路面系数,使路面识别更准确。通过搭建AMESim与Simulink的电动轮汽车联合仿真模型,对控制策略进行仿真分析。通过设计和改造,搭建了基于双dSPACE仿真平台的硬件在环实时平台,对基于逻辑门限法路面判断的变参数PID控制方法进行了硬件在环试验。本文还提出了基于电机ABS与液压ABS协调工作的电动轮汽车复合ABS控制理论,并进行仿真分析。该理论通过判断制动工况切换ABS控制模式。本文通过模型仿真与硬件在环研究,验证了制动控制策略,能够有效识别制动工况,并能及时合理的控制,控制效果较好,为研究电动轮汽车主动安全集成控制奠定了基础。本文的具体研究内容包括: 一、针对四轮独立驱动电动汽车的驱动特性与动力性能,设计了驱动电机的参数并选择电机。在分析了国内外电动车复合制动理论与ABS控制方法的基础上,提出了电动轮汽车制动集成控制方案。该方案结合理想制动力分配曲线,根据目标制动强度切换制动模式,兼顾制动的稳定性与回收能量。当处于低强度制动时,充分考虑到制动能量的回收,单独使用电机再生制动力完全能满足制动需求。当处于中强度制动时,使用以电机再生制动为主,液压摩擦制动为辅的制动方式。而当处于高强度制动时,通过估计当前路面附着系数,计算出当前路面条件下,车轮不抱死时的最大制动力,通过对该制动力数值进行分析调整作为液压制动力,而不足部分由电机再生制动力补充。该制动模式充分考虑了低制动强度下的能量回收,中等制动强度下的制动效率和高制动强度下的车辆稳定性要求,有针对的切换制动模式。根据以上的四轮独立驱动电动汽车的复合制动力分配形式,提出以控制四个轮毂电机的制动转矩来实现ABS功能的纯电机防抱死控制方式。在低中制动强度下,电机制动扭矩的变化范围完全能够使施加在车轮上的总的制动扭矩不会继续使车轮发生抱死行为。而当目标制动强度比较大时,当车轮处于抱死状态下,该轮上所需的制动力较大。而由于电机产生的制动转矩有限,因此使用以电机制动为主、液压制动为辅的分配方式难以通过单独调节电机转矩实现ABS功能。因此采用不抱死液压力作为主要控制方式,不足部分由电机制动转矩补充,通过单独改变电机制动转矩实现ABS功能。 二、针对电动轮汽车的复合制动系统及纯电机ABS控制模式,提出了四种ABS控制方法。即基于门限值库的逻辑门限值控制方法;基于等时轮加速度增幅进行路面判断的变逻辑门限值控制方法;基于逻辑门限法路面判断的变参数PID控制方法;PID主控制且逻辑门限值法辅助控制的并联控制方法。上述方法考虑了在不同路面制动时,车辆最佳滑移率不同。通过综合判断制动条件,改变传统ABS控制门限值或者控制参数单一固定的特点,针对不同制动工况选择不同的控制门限值或控制参数,使车轮滑移率处于理想值附近,提高制动稳定性。其中基于门限值库的逻辑门限值控制方法将路面附着系数估计模块中估算的路面附着系数作为门限值设置的参考条件,根据估算的当前路面和车速等条件进行逻辑门限值设置,通过将设置好的门限值输入给ABS控制核心实现实时的ABS控制。后三种控制方法在控制初期利用逻辑门限值方法判断路面,根据分析等时轮加速度的增幅大小估计路面系数,使路面识别更准确。并联控制方法在默认状态下使用PID控制,而PID失效模块一直在判断PID控制的效果。一旦PID控制失效,则系统切换到逻辑门限值控制,该方法能规避PID控制方法单独使用时的不稳定性和抗干扰能力差的问题。 三、基于AMESim与Simulink建立了十五自由度的车辆动力学仿真模型,并针对上述四种不同ABS控制方法进行了仿真分析。 四、提出了基于逻辑门限值方法的四轮驱动电动轮汽车的复合ABS控制理论。该理论不同于制动集成控制的纯ABS控制方法,而是将电机ABS控制与液压ABS控制协调工作的控制理论。通过分析不同的制动工况进行ABS控制模式切换,并进行了仿真分析,分析了参数变化对控制性能的影响。 五、针对纯电机ABS控制模式下的基于逻辑门限法路面判断的变参数PID控制方法,在本课题组传统汽车制动防抱死试验平台的基础上进行设计和改造,建立了基于双dSPACE仿真平台的硬件在环试验台。该硬件在环仿真平台采用了一台计算机作为主机,两台dSPACE仿真平台作为目标机的实时仿真平台。其中一台dSPACE仿真平台用于对车辆动力学模型进行实时仿真,另一台dSPACE仿真平台用于对制动集成控制系统进行仿真。通过硬件在环仿真试验与离线仿真试验验证本研究的控制算法能够有效识别制动工况,并能及时合理的控制,控制效果较好,为研究电动轮汽车主动安全集成控制奠定了基础。
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:U463.5

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前3条
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2 刘学军;何仁;;电磁-液压复合防抱死制动系统滑模控制[J];农业机械学报;2014年05期
3 郑宏宇;许文凯;刘宗宇;邓文哲;刘风;韩飞;;四轮独立驱动电动汽车再生制动控制策略[J];吉林大学学报(工学版);2013年03期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 余忠皋;张宇探;陈赣;白傑;;基于用户车辆运行信息采集的ABS工况研究[A];2013中国汽车工程学会年会论文集[C];2013年
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 郭洪强;前后轴独立驱动电动汽车复合制动策略优化研究[D];北京理工大学;2014年
2 刘学军;电磁—液压复合制动系统防抱死控制技术研究[D];江苏大学;2014年
3 杨宇;轮毂电机驱动电动汽车的电制动特性研究[D];吉林大学;2013年
4 郑竹安;基于电动轮汽车的制动踏板行程模拟器及制动平顺性研究[D];吉林大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 沈应兴;纯电动乘用车线控电液复合制动系统研究[D];江苏理工学院;2018年
2 张成;汽车电机助力式集成制动系统响应特性研究[D];吉林大学;2018年
3 于海峰;分布式驱动电动汽车再生制动与ABS协同控制研究[D];吉林大学;2018年
4 王天鹏;内置悬置的轮毂电机驱动系统动力学特性研究[D];哈尔滨理工大学;2018年
5 李连京;混合动力汽车复合制动协调控制策略研究[D];长春工业大学;2017年
6 何秋熟;基于回馈功率最大的电动方程式赛车制动能量回收系统研究[D];东南大学;2017年
7 张婷;分布式驱动电动车辆的驱动防滑控制研究[D];南京理工大学;2017年
8 余进超;轮毂电机驱动电动汽车再生制动控制策略研究与仿真[D];重庆交通大学;2016年
9 黄亮;四轮独立驱动轮毂电机电动汽车ABS与再生制动协调控制研究[D];辽宁工业大学;2016年
10 邱志华;电动轮汽车的电液复合ABS协调控制[D];华南理工大学;2016年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 李建华;基于ESC控制系统的ABS控制策略研究及试验[D];吉林大学;2010年
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4 彭栋;混合动力汽车制动能量回收与ABS集成控制研究[D];上海交通大学;2007年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 岳立鹏;基于AMESim的汽车TCS液压控制系统建模与分析[D];吉林大学;2009年
2 吕奉阳;纯电动客车再生制动与气压制动协调控制策略研究[D];吉林大学;2009年
3 甘自学;基于ABS的混合动力客车再生制动控制策略研究[D];吉林大学;2009年
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6 武钟财;基于扩展卡尔曼滤波的路面附着系数估计算法研究[D];吉林大学;2008年
7 刘倩;汽车防抱制动系统(ABS)模糊控制方法的研究[D];吉林大学;2008年
8 徐海东;电动汽车再生制动能量高效回收控制策略研究[D];山东大学;2007年
9 唐鹏;电动汽车制动能量回收的分析与研究[D];合肥工业大学;2007年
10 段幼华;混合动力轿车复式制动系统的研究[D];吉林大学;2007年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 彭石明;邓集;李欣;夏骏;;计及可靠性的输电网检修计划确定方法研究[J];湖南电力;2015年05期
2 赵洪山;王莹莹;陈松;;需求响应对配电网供电可靠性的影响[J];电力系统自动化;2015年17期
3 王智琦;冷月;吴倩红;;清洁能源接入的智能电网需求响应综述[J];电源技术;2015年08期
4 秦志清;;广西峰谷分时电价研究[J];企业科技与发展;2015年16期
5 王圣江;罗灵琳;孙华利;;可中断负荷期权合约及交易研究[J];云南电力技术;2015年04期
6 李亚平;王珂;郭晓蕊;曾丹;毛文博;;基于多场景评估的区域电网需求响应潜力[J];电网与清洁能源;2015年07期
7 施泉生;李士动;;可中断负荷参与阻塞管理模型与特性分析[J];电力系统及其自动化学报;2015年07期
8 孟健;葛贤军;陈乃仕;王旭东;戚艳;穆云飞;;实时电价下电动汽车变参与度动态频率控制策略[J];电力建设;2015年07期
9 王彦;王凯;温晓强;;实时电价下计及转移成本的负荷优化[J];陕西电力;2015年06期
10 邓钧;张彼德;张强;何頔;龙杰;;基于馈线元计及负荷分级的含DG配电系统可靠性分析[J];现代电力;2014年06期
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 沈通;考虑配电网分布式电源可靠性的储能技术应用研究[D];山东大学;2018年
2 杨雪;计及柔性负荷的多时间尺度主动配电网优化调度研究[D];北京交通大学;2018年
3 李乾龙;含储能电站的电力可中断负荷管理模式研究[D];华北水利水电大学;2017年
4 李思岑;计及用户分级与互动的配电网最大供电能力及安全域模型[D];天津大学;2017年
5 邢文;基于负荷控制的高耗能企业微网优化配置及效益分析[D];湘潭大学;2016年
6 冯延明;含分布式电源的直流配电网及储能规划[D];华北电力大学;2013年
7 徐凌飞;可中断负荷与发电侧备用容量的协调优化[D];华北电力大学;2013年
8 吴伟玲;计及分布式电源的配电网扩展规划[D];南昌大学;2012年
9 文升;分布式电源的优化配置与优化调度研究[D];上海交通大学;2012年
10 李瑞文;含分布式发电的配电网规划研究[D];西安理工大学;2010年
【同被引文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前8条
1 胡杰;需求侧管理中的可中断负荷管理模型研究[D];华北电力大学;2015年
2 王硕;杭州供电公司整合多信息源的需求侧管理信息平台运维及应用的研究[D];华北电力大学;2015年
3 林清明;智能电网分时电价的定价与优化[D];上海交通大学;2015年
4 王致杰;阶梯电价政策对供电企业经济效益影响评估模型研究[D];华北电力大学;2014年
5 秦丽娟;供电公司实施居民阶梯电价营销对策研究[D];华北电力大学;2012年
6 李玉强;鲁棒线性优化若干模型研究[D];山东科技大学;2009年
7 陈坤丽;我国可中断电价设计中的问题研究[D];华北电力大学(北京);2007年
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【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前9条
1 赵治国;张军腾;吴枭威;杨杰;;基于ABS的四驱HEV串联式电液复合制动控制[J];中国公路学报;2015年11期
2 余进超;李军;;轮毂电机驱动电动汽车再生制动系统分析[J];机电工程技术;2015年08期
3 胡东海;何仁;;电磁与摩擦集成制动系统防抱死制动分层协调控制[J];农业机械学报;2015年11期
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5 焦俊;孔文;王强;陈黎卿;辜丽川;高雅;;基于输入模糊化的农用履带机器人自适应滑模控制[J];农业机械学报;2015年06期
6 周兵;徐蒙;袁希文;范璐;;基于滑模极值搜索算法的车辆驱动防滑控制策略[J];农业机械学报;2015年02期
7 何仁;赵强;胡东海;;轿车电磁与摩擦制动集成系统摩擦制动力分配优化方法[J];交通运输工程学报;2015年01期
8 李洋;张建伟;郭孔辉;武冬梅;;四轮驱动电动汽车轴间驱动力和制动力分配[J];吉林大学学报(工学版);2015年03期
9 郭洪强;何洪文;卢兵;;电动汽车复合制动预测模型[J];吉林大学学报(工学版);2015年03期
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 景晖;基于差动转向的分布式直驱电动汽车鲁棒控制方法研究[D];东南大学;2017年
2 王成;四轮毂电机电动汽车状态软测量及操纵稳定性控制系统研究[D];吉林大学;2016年
3 胡东海;汽车摩擦制动与电磁制动的系统集成与协调控制[D];江苏大学;2016年
4 张忠富;电动汽车电磁机械耦合再生制动系统构建及主动稳定性控制研究[D];中国农业大学;2016年
5 程兴群;轮边电驱动铰接客车驱动力矩分配控制策略研究[D];北京理工大学;2016年
6 宋世欣;分布式驱动电动汽车控制策略及硬件在环实验研究[D];吉林大学;2015年
7 史天泽;轮毂电机驱动电动车悬架和转向系统设计与性能匹配[D];吉林大学;2015年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 侯典平;负载隔离式电动客车再生制动控制策略研究[D];青岛大学;2018年
2 詹超;FSC赛车制动系统优化仿真可靠性分析[D];中北大学;2018年
3 胡苏楠;纯电动大学生方程式赛车制动能量回收系统研究及优化[D];合肥工业大学;2018年
4 戴佳哲;混合动力汽车动力系统匹配设计及性能仿真研究[D];沈阳航空航天大学;2018年
5 苏俊龙;纯电动汽车制动能量回收技术研究[D];青岛理工大学;2018年
6 钱强强;轮毂驱动电动汽车制动能量回收系统设计[D];安徽工程大学;2017年
7 刘文超;分布式电动汽车复合制动系统控制策略的研究[D];吉林大学;2017年
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10 王洋;基于最优分配的四轮独立驱动电动汽车容错控制研究[D];江苏大学;2017年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 何永秀,黄文杰,谭忠富,王怡,黄辉;电力备用市场化运营需求研究[J];中国电机工程学报;2004年03期
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3 张显,王锡凡,陈皓勇,王建学;电力市场中的双边合同[J];电力自动化设备;2003年11期
4 朱成章;美国加州电力危机和美加大停电对世界电力的影响[J];中国电力;2003年11期
5 印永华,郭剑波,赵建军,卜广全;美加“8.14”大停电事故初步分析以及应吸取的教训[J];电网技术;2003年10期
6 刘继春,刘俊勇;发电公司回收成本型报价决策[J];电力系统及其自动化学报;2003年04期
7 何永秀,黄文杰,谭忠富,王怡,于文革;电力备用市场化运营问题研究[J];水力发电;2003年07期
8 李朝安,刘俊勇;电力市场火力发电机组竞价模型[J];电力系统自动化;2003年11期
9 白剑飞,朱振青,来广志,郭连成;停电损失调查及估算[J];西北电力技术;2002年06期
10 邹功达;全球金融衍生产品市场的发展及其启示[J];国际金融研究;2002年10期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 陈庆樟;何仁;商高高;;基于ABS的汽车能量再生制动集成控制研究[J];汽车工程;2008年04期
3 丛大纲;;ABS刹车系统偶然失效性的研究[J];才智;2013年36期
4 阎河;王秀峰;;ABS系统在商用汽车制动上的应用——汽车制动控制技术及其发展趋势[J];中国高新技术企业;2008年04期
5 刘天浪;;ABS的组成和控制原理[J];交通科技与经济;2009年05期
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7 刘佳;杜太行;何莉莉;徐东彬;;汽车ABS中的模糊神经网络模型参考自适应控制策略[J];汽车电器;2006年01期
8 梁兆喜;;汽车防抱死制动系统(ABS)知识[J];汽车维修;2017年03期
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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2 孙骏;陈彦夫;;汽车ABS轮速传感器性能测试系统的研究[A];2007中国汽车工程学会年会论文集[C];2007年
3 王乐;王永峰;邵卫;;ABS树脂接枝专用丁苯胶乳合成[A];甘肃省化学会第二十八届年会暨第十届中学化学教学经验交流会论文集[C];2013年
4 梁建宁;;铝质测斜管酸碱侵蚀病害的分析和对策——兼谈ABS测斜管的推广应用[A];中国水力发电工程学会大坝安全监测专业委员会年会暨学术交流会论文集[C];2000年
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6 张思燕;安晓峰;;高熔体流动指数、高冲击强度ABS树脂的开发[A];中国化工学会2003年石油化工学术年会论文集[C];2003年
7 初亮;孙万峰;房永;张永生;刘明辉;魏文若;任立鹏;;基于模型识别最佳滑移率的ABS模糊控制方法[A];中国汽车工程学会汽车电子技术分会第七届(2006)年会暨学术研讨会论文集[C];2006年
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中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 史尧尧;兴业银行首单ABS:一场默契的交易[N];经济观察报;2014年
2 本报记者 李冰;消费金融ABS去年“奔跑中变阵”:阿里系独占大半江山 小贷类规模降超1/3[N];证券日报;2019年
3 证券时报记者 裴晨汐;现金贷整顿启动 合规消费金融类ABS不会停发[N];证券时报;2017年
4 见习记者 詹晨;监管强度强于市场预期 小额贷款ABS扩容受阻[N];证券时报;2017年
5 通讯员 邓长斌 赵爽;两单ABS齐落地 产融结合开新花[N];中国铁道建筑报;2018年
6 本报见习记者 王思文;一季度小额贷款类ABS发行规模和数量双降[N];证券日报;2018年
7 本报记者 黄斌;银行业不良资产将加速暴露 不良ABS有望提速但难成主流[N];21世纪经济报道;2018年
8 本报记者 张艳芬;银行合理“出表” 信贷ABS或成风口[N];中国经营报;2018年
9 本报记者 李维;新政落幕风险系数未降反升 基金子公司ABS或“梦碎”[N];21世纪经济报道;2016年
10 本报见习记者 闫晶滢;从牌照看转型方向 ABS和QDII资格最受青睐 股指期货资格仍受冷[N];证券日报;2017年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王吉;电动轮汽车制动集成控制策略与复合ABS控制研究[D];吉林大学;2011年
2 马丽;植物纤维/ABS木塑复合材料的制备、结构与性能研究[D];华南理工大学;2012年
3 赵祥模;汽车ABS防抱制动特性及其不解体检测技术研究[D];长安大学;2006年
4 周凯;基于惯量模拟的汽车ABS动态性能台架测试技术研究[D];哈尔滨理工大学;2012年
5 李钢;基于SPC的计算机集成质量控制系统研究[D];合肥工业大学;2007年
6 沈晓鸣;基于广义执行器—受控对象的车辆底盘集成控制的研究[D];上海交通大学;2006年
7 刘诏书;管控信息集成关键技术及其在内饰布企业中的应用研究[D];武汉理工大学;2007年
8 吴修德;基于工业以太网的车间数字设备集成控制的关键技术研究[D];武汉理工大学;2007年
9 于志省;本体法高性能ABS树脂的研究[D];大连理工大学;2010年
10 李公生;ABS树脂高性能化制备技术及其中间体的新应用研究[D];华东理工大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杨超;基于模糊控制的ABS联合仿真研究[D];武汉理工大学;2012年
2 李贺;纯电动汽车的再生制动系统与ABS集成控制策略研究[D];武汉理工大学;2012年
3 王欢;ABS调节器检测仪的嵌入式系统设计[D];中国计量大学;2017年
4 蒋婉莹;基于化学刻蚀无机微米颗粒ABS有机超滤膜的制备及其性能研究[D];西南交通大学;2018年
5 于海峰;分布式驱动电动汽车再生制动与ABS协同控制研究[D];吉林大学;2018年
6 姜慧敏;连续本体法合成ABS及无卤阻燃PC/ABS合金的开发[D];青岛科技大学;2017年
7 刘龙龙;云南省旅游景区的资产证券化(ABS)研究[D];云南财经大学;2017年
8 由隆;超细氢氧化镁制备及其与ABS复合的研究[D];长春工业大学;2014年
9 周乐宁;低表面能ABS及其纤维增强复合材料的研究[D];苏州大学;2009年
10 常迎;ABS/坡缕石黏土复合材料制备及性能研究[D];西北师范大学;2011年
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