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轮毂电机驱动汽车电液复合制动系统及其防抱死控制研究

何渝  
【摘要】:环境污染与能源危机日益严峻,石油紧缺促使汽车行业发展重心转向电动汽车,电动汽车因此快速发展起来。轮毂电机驱动的电动汽车具有高传动效率、控制迅速以及高动力性等优点,成为了未来电动汽车研究热点。而轮毂电机驱动的电动车,其不仅存在电动车续航里程偏低问题,还存在电机的引入影响原有制动系统性能问题。如何能在保证车辆制动系统制动性能的基础上,提高电液复合制动系统能量回收效率,是解决上述问题的重要方式。同时,电机制动力矩的引入使得制动系统同时存在两种不同控制方式的动力源,车辆紧急制动触发ABS时,如何合理地协调电机与液压制动力矩分配关系来提高车辆制动性能,也成为了电动汽车制动性能的研究热点。本文以轮毂电机驱动的纯电动汽车为研究对象,以提高制动性能和制动能量回收效率为目标,制定了电液复合制动系统制动力分配策略和电液复合制动防抱死控制策略,在保证制动性能的前提下,提升了车辆的能量回收效率。本文主要研究内容包括:第一,确定了轮毂电机驱动汽车的制动系统结构。建立了电液复合制动系统的仿真模型主要包括采用双环控制的永磁同步电机模型、液压制动系统模型、轮胎模型以及电池模型,并对搭建的模型进行仿真验证。第二,制定电液复合制动系统制动力分配策略。通过电动车前、后轴制动力的分配理论分析车辆制动时前、后轴制动力关系,基于ECE制动法规推导出研究车辆期望的制动力分配系数。以制动踏板开度作为模式切换判断条件,制定了分段式电液复合制动系统制动力分配策略,在保证了电动车辆制动性能的基础上,具有一定的能量回收效率。第三,制定电液复合制动系统防抱死控制策略。基于上述复合制动系统,对于常规防抱死工况,制定了电机制动力调整至ABS控制稳定力矩区域,由液压制动力提供防抱死控制动态调节力矩的复合制动防抱死控制策略;对于特殊工况——小强度纯电机制动车轮发生抱死,制定了基于逻辑门限值的纯电机制动防抱死控制策略。第四,仿真分析本文设计的复合制动系统的制动性能与能量回收效率。根据制动法规要求,设计相应的仿真工况,验证了本文设计制动系统的制动性能和能量回收效率;验证了不同附着系数路面下车轮抱死时复合制动系统的防抱死控制效果;仿真结果显示本文设计的制动系统不仅具有良好的制动性能,还具有一定的能量回收效率。


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