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混合电动汽车制动系统的控制技术研究

于翔鹏  
【摘要】: 混合电动汽车制动系统是一种独特制动特征的混合制动系统,由机械摩擦式和能量再生式两类制动系统组成,直接影响着车辆的多种关键性能指标。混合电动汽车制动系统控制技术是实现制动工况下车辆多性能指标综合优化的关键,也是目前混合电动汽车研究的关键技术之一。 本文以一种目前先进的混合电动汽车为对象,针对混合电动汽车制动系统制动时车辆多种性能指标综合优化问题,系统研究混合电动汽车制动系统的控制技术,探讨如何使混合电动汽车的两类制动系统在确保车辆制动安全性的前提下协调工作问题,提供实现混合电动汽车制动系统多目标控制的解决方案。 论文的主要研究工作如下: (1)根据混合电动汽车制动系统控制问题研究的需要,分别建立混合电动汽车制动系统、传动系统、整车和轮胎的数学模型;其中,制动系统数学模型包括机械式摩擦制动系统(电控液压式制动系统)和能量再生式制动系统(永磁同步电机+逆变器+超级电容),传动系统包括机械式自动变速器、主减速器和传动轴,整车数学模型包括横向、纵向和横摆三个自由度,轮胎数学模型采用Dugoff轮胎模型;为混合电动汽车制动系统控制算法开发和离线仿真提供基础。 (2)针对混合电动汽车制动系统的结构特点,确定混合电动汽车制动控制采用分层协调式控制结构,该结构包括主控制器、控制分配器和执行控制器三个层次;分别设计各个控制器应满足的控制指标,为控制算法的开发提供了依据。 (3)运用现代控制理论分别设计混合电动汽车制动系统各控制器的控制算法。在仿真分析基础上,确定采用滑模控制理论设计主控制器控制算法,采用控制分配方法设计控制分配器控制算法,提出各执行器扭矩跟踪控制算法; (4)采用CAN总线技术构建混合电动汽车的制动控制信息系统,基于SAEJ1939应用层协议规范,制定面向混合电动汽车制动控制通信需求的通信协议,设计系统节点参数,进行通信试验,验证系统功能和性能。 论文利用Matlab/Simulink软件开发混合电动汽车制动系统控制离线仿真平台,研究验证制动控制算法的仿真技术;通过仿真,结果表明开发的混合电动汽车制动系统控制结构和控制算法能够满足混合电动汽车制动系统多目标综合优化的控制需求。


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