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纯电动汽车电液复合再生制动控制策略研究

施雁云  
【摘要】:为了解决传统燃油车大量消耗石油资源和其所带来的环境污染问题,拥有节能减排优点的纯电动汽车成为汽车工业发展的重点,但是其续驶里程不理想的缺点也限制了它的大规模应用。再生制动技术由于能够回收制动能量、有效延长汽车续驶里程成为了纯电动汽车关键技术之一。考虑到再生制动的加入会对车辆制动稳定性产生影响,为确保再生制动时车辆的制动稳定性和制动能量回收效果,本文主要在以下方面进行了研究:首先,在对两种经典的电液复合再生制动系统优缺点进行分析的基础上设计了能够实现本文再生制动控制策略的四驱纯电动汽车电液复合再生制动系统的总体结构。由于包含两个不同的交流异步电机,前后驱动轴都能进行制动能量回收,并且结合液压制动系统可以实现电液制动力的协调分配,因此其制动能量回收潜力相较于以往再生制动系统而言得到了很大提高。其次,分析了驱动轮与地面间的附着特性及其制动时的受力情况,并基于此得出制动力分配相关理论所限制的前后驱动轴制动器制动力分配范围。为了使得再生制动时能够识别出当前路面附着条件,设计了路面识别器。其基于八种路面下Burckhardt公式的μ-s数据,利用模糊控制策略通过计算输入的各轮滑移率和利用附着系数与八种路面的相似程度,从而计算出各轮与当前路面间的峰值路面附着系数。再次,创新的设计了基于双电机外特性同时考虑路面附着条件的电液复合再生制动控制策略。该控制策略利用由台架试验所得的前后电机外特性和其充放电效率,结合由制动力分配理论以及峰值路面附着系数所设计的再生制动安全前后轴制动力分配区域,首先分配前轴再生制动力和初始前轴液压制动力,然后分配后轴再生制动力和初始后轴液压制动力,最后分配前后轴液压制动力以满足制动需求。最后,为验证所设计再生制动控制策略既能保证车辆制动稳定性又能提高制动能量回收率。在CarSim中搭建车辆系统模型,在Simulink中搭建电池模型、双电机模型、路面识别器、再生制动控制策略模块等,然后利用CarSim与Simulink进行联合仿真实验。单次制动工况仿真结果验证了本文所设计路面识别器的有效性,同时所设计控制策略在制动强度为0.3时能量回收率能够达到65.54%,并且制动时车辆滑移率较低保证了车辆制动稳定性。在循环工况中,所设计控制策略与双电机并联和变制动强度再生制动控制策略一起进行仿真分析,仿真结果表明本文所设计控制策略在NEDC、UDDS和JP10-15三种仿真循环工况下制动能量回收率分别为63.98%、62.63%和70.79%,相较于两种对比控制策略在JP10-15循环工况下制动能量回收率提高了22.01%和41.26%。


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