基于解耦式线控制动系统的协调式再生制动控制算法研究

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近年来,新能源汽车得到大力推广,而横亘在新能源汽车发展道路上的最大障碍就是续驶里程问题,要解决续驶里程问题需要从多方面入手,再生制动便是解决这一问题的不二之选,而再生制动势必会改变车辆原有的制动力分配特性与制动性能,许多高校和企业的科研人员纷纷针对再生制动控制进行相关研究,由于协调式再生制动能够实现较高的能量回收率,目前再生制动主流研究方向为协调式再生制动,而协调式再生制动需要对制动力进行重新分配,同时兼顾多个性能指标。本文基于全解耦式线控制动系统对协调式再生制动展开研究,在实现较高的能量回收率的同时,保障制动安全性以及舒适性。首先建立系统各组件的数学模型,然后依据所建立的数学模型在Matlab/Simulink下完成了仿真模型的构建,其次设计了再生制动控制策略与执行层控制策略,最终对上述控制策略进行了联合仿真及硬件在环实验。详细内容如下:(1)线控制动及再生制动系统建模。首先简述了本文系统组成,包括线控制动系统(包括Ebooster、制动主缸、制动轮缸、HCU、及压力传感器)与再生制动系统(包括前后驱动电机),其次建立了Ebooster电机及驱动电机、Ebooster传动机构、制动主缸、轮缸、HCU以及电池的数学模型,并基于数学模型完成了相应的仿真模型构建,最后对上述制动主缸、制动轮缸、HCU模型和电池模型进行了仿真验证。(2)设计再生制动控制策略。首先简述了本文分层控制器架构,其次分析了再生制动各类影响因素,然后简述了本文所研究的再生制动算法架构,最后基于最大再生制动力计算方法、制动力分配理论以及模型预测控制理论,设计了再生制动控制算法。(3)设计执行层控制策略。首先对永磁同步电机控制方法进行简要介绍。其次设计了Ebooster电机控制算法,并对位置环、转速环与电流环进行了仿真验证。最后设计了驱动电机控制算法,完成对再生制动转矩跟随控制的仿真验证。仿真结果显示,本文所设计的电机控制策略具有良好的控制效果。(4)基于Matlab/Simulink与Carsim搭建仿真平台,对上述控制策略(包括再生制动控制策略与执行层控制策略)进行联合仿真,共包括不同制动强度、不同车速的九种工况,并对仿真结果进行了分析,结果证明了本文设计的控制策略符合设计目标,具备一定的可行性。依托课题组硬件资源,对本文提出的控制策略进行了硬件在环试验验证,其试验工况设置与仿真一致,依据最终结果,可以认为本文提出的策略能够保障制动的安全性、平顺性以及能量回收率。
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