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原文传递多轴电驱动车辆电液复合制动控制策略研究

论文题名：	多轴电驱动车辆电液复合制动控制策略研究
关键词：	多轴电驱动车辆;电液复合制动;ABS控制策略;联合仿真;续航里程
摘要：	多轴重载车辆具有强大的运输能力，在社会经济发展与国防建设方面发挥重要作用。然而，随着日益增长的多样化需求以及在绿色、可持续发展的大背景下，多轴重载车辆也需做出相应改变来适应社会发展。由轮毂电机驱动的电动车辆具有力矩独立可控，空间布置灵活且易于实现模块化设计的优点，已然成为未来汽车发展的趋势，这也为多轴重载车辆的发展提供了方向。然而，由于多轴车辆载重大，轴距长，所需能量供给量大，能源供应或将成为影响其发展的关键因素。考虑到在目前电池技术无法有效提升能量密度的前提下，发展制动能量回收技术对于提高多轴电驱动车辆的续航里程具有重要作用。　　本文首先根据所研究的多轴电驱动车辆的结构特点，对整车的制动系统架构进行分析，依据相关实车参数建立再生制动系统模型与纯液压制动系统模型，并通过仿真获取各系统的动态响应特性，同时结合对复合制动系统的分析，确定复合制动系统的控制目标，为下一步建立多轴电驱动车辆复合制动控制策略指明方向。　　所建立的多轴电驱动车辆复合制动控制策略的模型架构由感知层、控制层、执行层以及车辆模型四部分构成，其中，控制层依据控制目标又分为三个方面：一是复合制动系统制动力分配策略，通过对简化后的多轴车制动动力学模型进行分析，建立基于轴荷的制动力分配策略，同时依据电机制动特性完成电机与液压制动力的分配；二是复合制动系统协调控制策略，针对复合制动在制动模式切换过程中易出现的车辆制动抖动问题，建立了建压阶段电机制动力修正策略以及基于前馈-反馈的协调控制策略；三是基于协调控制的复合制动防抱死控制策略，将传统纯液压防抱死控制策略的控制区域划分为调节控制区与基础稳定区，进而获取在不同路面附着条件下电机制动力矩的安全稳定值，同时结合对车轮抱死趋势的预测，建立了电机制动力预退至安全范围内的ABS控制策略。最后，本文考虑到电机制动力响应迅速且PID防抱死控制算法力矩调节范围小的特点，进一步搭建了以电机调节为主，液压调节为辅的ABS控制策略。　　综合应用TruckSim、Matlab/Simulink以及AMESim三个软件建立了联合仿真模型，基于此模型对本文所设计的控制策略进行相应工况的仿真分析。仿真结果表明：在常规制动工况中，不同车速及不同制动强度输入下，本文所建立的复合制动力分配策略在满足驾驶员制动需求的前提下，力矩分配合理，车速和轮速变化稳定，同时能够实现制动能量回收；在模式切换工况下，所建立的复合制动协调控制策略在建压阶段时，制动冲击度下降了20.66%，在电机退出阶段时，制动冲击度下降了92.59%，驾驶感觉得到明显改善；在防抱死制动工况中，通过对车辆在单一附着路面与对接路面下的仿真，验证出所建立的两种复合制动防抱死控制策略均可以将车轮滑移率保持在理想滑移率附近，并且都可以实现制动能量回收功能，且以电机调节为主，液压调节为辅的ABS控制策略的能量回收效果在低附着路面时，要优于电机预退至安全范围内的ABS控制策略。　　为进一步验证所搭建的控制策略的可行性，分别进行液压制动回路台架测试与整车制动试验。基于液压制动系统原理搭建的液压制动回路试验平台，进行了紧急制动与阶跃输入下的响应特性测试，结果表明：实际液压制动系统的响应时间在0.1-0.2s之间，满足制动法规的要求，并进一步验证出所搭建的液压制动系统模型与实际系统的一致性。基于整车进行了小强度的制动试验，分别为再生制动试验与复合制动试验，试验结果表明：协调控制策略可以实现小制动强度下的控制需求，电机制动力矩、液压制动力矩变化符合预期，电机电流变化稳定，并且实现了制动能量回收。
作者：	王凯
专业：	车辆工程
导师：	李建华
授予学位：	硕士
授予学位单位：	吉林大学
学位年度：	2022