纯电动汽车的再生制动系统与ABS集成控制策略研究

【摘要】：在能源和环境的双重压力下,世界对新能源汽车的呼声越来越高,其中几近零排放的纯电动汽车成为当代车企执着追求的目标。 为了突出 的世界主题,纯电动汽车都会携带再生制动系统,来回收部分制动能量。然而单纯的再生制动系统满足不了纯电动汽车的制动要求,保证不了纯电动汽车的制动安全性和制动稳定性。因此,纯电动汽车还需载有装备ABS的传统液压制动系统。由纯电动汽车电机的外特性可知,其再生制动力矩是随车速的变化而不断变化的,且相应速度非常快,与ABS所需要的相对稳定的制动力矩及液压制动的迟滞性形成了鲜明的对比,也是两者实现兼容控制的主要矛盾之所在。 本文在做了大量研究工作的基础上,认为汽车前后轴制动器制动力的分配是影响汽车制动安全性和制动稳定性的主要因素。因此,对装载有再生制动系统的纯电动汽车前后轴制动器制动力分配问题展开了讨论,使加入了再生制动力矩后的纯电动汽车前后轴制动器制动力的分配,仍然能满足ECE法规的制动要求,从而保证汽车的制动安全性和制动稳定性。 然而,再生制动力矩的实时变化与液压制动系统的迟滞性之间的矛盾还是没有得到有效的解决。 鉴于传统汽车上ABS广泛采用的是逻辑门限控制策略,本文对此策略作了一些细微的调整：基于再生制动系统相应快的特点,在ABS的逻辑门限之前,分别设置了相对比较容易达到的一个制动减速度门限值和一个制动滑移率门限值,可提前预测液压制动系统的动作。如果预测ABS需做减压动作时,整车制动系统暂时不予动作,等到达到ABS自身的逻辑门限值判断时整车制动系统才做出减压动作；如果预测ABS需做增压动作时,整车制动系统将提前做出增压动作,以此来缓解液压制动系统的迟滞性带来的不稳定性。 为了验证本文提出的再生制动与ABS集成控制策略的有效性,本文基于ADVISOR2002,分别建立了前后轴制动器制动力分配模型、电机制动力输出模型和制动力控制策略模型,并进行了相关仿真。 根据仿真结果,本文所涉及纯电动汽车的前后轴制动器制动力分配符合规范,制动效果较好,还实现了部分制动能量的回收,达到了再生制动与ABS集成控制的效果。 【关键词】：再生制动系统 ABS 集成控制 前后轴制动力分配 纯电动汽车
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：U469.722
【目录】：

• 中文摘要4-6
• Abstract6-8
• 目录8-11
• 第1章 绪论11-20
• 1.1. 课题研究的背景和意义11-13
• 1.1.1. 课题的提出11-12
• 1.1.2. 纯电动汽车的优点12-13
• 1.1.3. 纯电动汽车的不足13
• 1.1.4. 本文涉及的纯电动汽车定位13
• 1.2. 再生制动的必要性13-14
• 1.3. 再生制动技术的发展现状14-17
• 1.3.1. 国外再生制动技术的发展现状14-16
• 1.3.2. 国内再生制动技术的发展现状16-17
• 1.4. 电动汽车再生制动与ABS集成控制研究现状17-18
• 1.5. 本文的主要研究内容18-20
• 第2章 ABS及再生制动系统概述20-32
• 2.1. ABS概述20-26
• 2.1.1. ABS的基本组成20-21
• 2.1.2. ABS的基本原理21-22
• 2.1.3. ABS的工作过程简述22-24
• 2.1.4. ABS的控制策略24-26
• 2.2. 电动汽车再生制动概述26-32
• 2.2.1. 再生制动系统的基本结构及其原理26-27
• 2.2.2. 再生制动系统的设计要求27-28
• 2.2.3. 再生制动的影响因素28-29
• 2.2.4. 几种典型的再生制动控制策略29-32
• 第3章 纯电动汽车制动系统特性分析32-47
• 3.1. 前后轴制动力分配比例32-37
• 3.1.1. 液压制动系统的理想前后轴制动力分配曲线32-35
• 3.1.2. 液压制动系统的前后制动力的固定分配比例和同步附着系数35-37
• 3.2. 车辆在不同路面的制动过程分析37-40
• 3.2.1. f线组37-38
• 3.2.2. r线组38-39
• 3.2.3. 制动过程分析39-40
• 3.3. 利用附着系数与制动效率的分析40-43
• 3.3.1. 利用附着系数40-42
• 3.3.2. 制动效率42-43
• 3.4. 纯电动汽车的制动力分配及峰值再生制动力矩43-46
• 3.4.1. 纯电动汽车的制动力分配43-45
• 3.4.2. 峰值再生制动力矩45-46
• 3.5. 纯电动汽车的前后轴制动力分配46-47
• 第4章 纯电动汽车制动的集成控制47-52
• 4.1. 再生制动系统启动的条件47-48
• 4.1.1. 制动初速度47
• 4.1.2. 制动强度47
• 4.1.3. 动力电池的SOC值47-48
• 4.2. 再生制动与ABS的矛盾48-49
• 4.2.1. 制动力矩变化48
• 4.2.2. 液压调节的迟滞48-49
• 4.3. 纯电动汽车制动的集成控制49-52
• 4.3.1. 传统ABS的逻辑门限选择及其控制49-50
• 4.3.2. 再生制动与ABS的集成控制50-52
• 第5章 纯电动汽车系统建模52-68
• 5.1. ADVISOR简介52-54
• 5.2. 基于ADVISOR软件的集成控制策略仿真54-60
• 5.2.1. 车辆前后制动器制动力分配比例范围确定55
• 5.2.2. ADVISOR自带模型分析55-58
• 5.2.3. 纯电动汽车再生制动与ABS集成控制模型建立58-60
• 5.3. 仿真及结果分析60-68
• 5.3.1. 洲城市工况(ECE)62-63
• 5.3.2. 纽约城市工况(NYCC)63-64
• 5.3.3. 美国环保署乡村测试工况(UDDS)64-65
• 5.3.4. 自建紧急制动工况65-66
• 5.3.5. 结果分析66-68
• 第6章 全文总结及展望68-69
• 6.1. 全文总结68
• 6.2. 展望68-69
• 参考文献69-72
• 致谢72

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