新能源汽车特别是电动汽车是国家重点发展的产业,受到国家战略层面的全面重视。但是在实际推广和应用的过程中,有限的续航里程及电池寿命短、充电效率低等原因严重地限制了电动汽车的发展。因此,深入研究电动汽车的能量管理系统,降低能量消耗并提高能量回收效率至关重要。制动能量回收技术能够利用电机进行回馈制动,将制动过程中的部分动能转化为电能储存到电池或其他储能元件中。然而,在制动过程中影响能量损耗和回收的因素较为复杂,如电机系统,液压系统以及电池系统的内部特性和它们之间相互制约的关系,以及如何设计多执行器协调控制策略来兼顾制动安全性和能效性,这些都给电动汽车的能量优化控制研究带来了挑战。四轮轮毂电动汽车具有各个轮毂电机可直接独立控制、转矩和转速实时可测的优点,使得整车动力学控制更加方便、灵活,从而能够提高汽车的操控性和稳定性。基于这些优点,四轮轮毂电动汽车也为制动能量回收技术提供了更大的优化空间,因此对四轮轮毂电动汽车制动能量优化的研究十分必要。本文以四轮轮毂电动汽车为被控对象,围绕车辆制动安全性及能效性这两个控制目标,基于模型预测控制理论,重点研究了复合制动系统中再生制动与摩擦制动的协调优化控制问题,旨在解决制动能量回收系统中多执行器间相互耦合和制约,以及非线性优化控制问题中多变量、多目标和多约束问题,在保障制动安全的前提下,充分提高制动经济性。首先,针对四轮轮毂电动汽车复合制动分配控制问题,提出了一种集成式制动能量回收最大化控制策略,在各执行器与电池系统的约束条件下,对前后车轮的电机制动力矩与液压制动力矩进行同步优化,同时考虑驾驶员的制动需求及能量回馈效率。采用模型预测控制方法进行集成控制器设计,统一显示处理系统约束问题,避免了能量优化空间受分层控制策略的限制,实现了制动能量的滚动优化控制。其次,为了充分挖掘四轮轮毂电动汽车制动能量回收的潜力,提出了一种面向具有制动终端速度和距离约束工况的能量优化方法,基于速度优化实现制动能量优化控制。依据制动能量损失模型构建优化控制问题,并设计了一种递减距离域模型预测控制器,分别通过时间域到距离域优化问题的转化和添加目标函数终端状态惩罚项,对终端速度和距离约束进行了处理。通过协调优化前后车轮的电机制动力矩与液压制动力矩,得到一条优化的制动速度轨迹,进一步提高了制动能效优化空间。再次,针对紧急制动工况下电动汽车制动能量优化问题进行了研究。结合电机制动与液压制动两种制动方式的优势和存在的问题,提出了一种分层式的再生制动与摩擦制动协调防抱死控制策略。该策略降低了优化问题中多变量、多目标的复杂度,充分发挥了电机制动响应快、控制精确性高的特点,提高了滑移率控制的精确性和稳定性,保证了紧急制动行驶工况下汽车的安全性和稳定性,同时也提高了制动能量回馈效率。最后,针对制动过程中能量回收与电池寿命损耗之间相互制约的问题,首先提出了一种电机制动与液压制动协调滚动优化控制方法,对制动能量回收与电池寿命同时进行优化。然后从经济性角度出发,提出了制动能量损耗与电池寿命损耗统一经济性评价指标,并以此设计了一个制动经济性模型预测控制器,在满足制动需求的前提下,实现了制动过程经济性滚动优化控制。通过对以上内容的探索与研究,完成了对四轮轮毂电动汽车制动力矩的协调优化控制,实现了对制动安全性和制动能效性的滚动优化控制。其中,基于速度优化的制动能量优化控制在匀减速制动能量优化控制的基础上,进一步挖掘了电动汽车制动能量回收的潜在空间。相比于普通制动工况,紧急制动工况对制动安全性控制的要求更高,因此提出了分层式的复合制动防抱死协调优化控制策略,提高了电动汽车在紧急制动工况下的制动安全性和可靠性以及制动回收能量。由于电动汽车制动能量回收过程与电池性能相互影响,而电池具有老化特性且成本较高,因此最后提出了二者协调优化的制动经济性优化控制策略,整体上提高电动汽车的制动经济性。