纯电动SUV电液复合制动系统设计与控制策略研究

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随着电动化汽车的不断发展,纯电动汽车逐渐成为消费者和研究人员关注的热点。与传统内燃机车辆不同,纯电动汽车装有制动能量回收系统,不再使用真空助力器作为制动助力装置,同时在坡道情况下没有发动机制动功能。为了使纯电动汽车拥有与传统汽车相同乃至更优异的制动性能,需要对纯电动汽车的制动助力系统进行重新设计,对纯电动汽车在不同工况下的制动力控制进行研究。本文以前后双电机独立驱动的纯电动SUV为研究对象,针对纯电动汽车对制动助力系统的更高需求,设计了一种新型的电子制动助力系统,构建了液压制动系统方案,结合本文车辆动力系统参数特点,制定了基于理想I曲线的制动力分配策略,设计了坡道工况车速控制策略,搭建了基于模型预测的制动力控制算法,建立了整车仿真模型,本文具体研究内容为:(1)针对纯电动汽车结构特点和制动功能需求设计了具有失效保护的全解耦式电子制动助力系统,实现制动踏板与制动主缸压力的解耦,具有传统的制动踏板感,能够实现对制动踏板能量的储存利用和主动制动的功能。对助力系统进行了相关参数设计工作,搭建了基于反步控制和矢量控制的助力电机控制算法,建立仿真模型对目标功能进行了仿真验证。(2)基于MATLAB/Simulink平台搭建了电液复合制动系统模型等,设计了电液复合制动系统压力协调控制算法,构建了基于模糊PID自适应控制的制动轮缸压力控制算法,实现了对制动轮缸压力的精确控制。(3)针对本文中车辆动力系统参数特点,设计了基于理想I曲线的制动力分配控制策略,提高能量回收率。制定了坡道工况辅助车速控制策略,设计了能量回收式车速控制和异常情况下纯液压制动模式。基于模型预测的思想搭建了下层制动力控制算法,对车速和车辆滑移率进行控制,避免低附着路面出现车辆抱死的危险情况。(4)基于MATLAB/Simulink搭建了整车控制策略仿真平台,对本文中制定的前后轴制动力分配策略和坡道辅助车速控制策略进行了仿真模拟。仿真结果表明前后轴制动力分配合理,制动力切换过程不出现较大突变,前后轮滑移率基本保持一致,能够充分利用路面附着力,制动过程中能量回收率较高,制动力控制效果良好。在坡道工况下车速控制效果良好,电池能够回收较多能量,在电机无法制动的异常情况下,液压制动力能够将车速稳定在一定限值内,低附着路面下车辆不会出现抱死情况。
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