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原文传递电动汽车制动控制策略的研究

论文题名：	电动汽车制动控制策略的研究
关键词：	电动汽车;制动系统;控制策略;动力分配;能量回收
摘要：	电动汽车污染物排放少、噪音低、热效率高，且可改善能源结构，已经成为未来汽车发展的方向，并且日益受到重视。制动技术作为电动汽车的关键技术之一，已经成为研究的热点问题。电动汽车的制动系统包括机械制动和再生制动两部分，具有再生制动功能是电动汽车与传统内燃机汽车最大的区别之一。再生制动过程中，电动机工作在发电机模式下，将制动过程中车辆的部分机械能存储到储能装置中，从而提高了能量利用率。如何控制机械制动力矩及再生制动力矩，在保证制动安全的前提下，提高能量回收效率，是电动汽车制动技术研究的关键问题之一，具有重要意义及研究价值。　　本文研究的电动汽车为由内燃机轿车改造而成的纯电动轿车，主要研究内容为电动汽车机械制动部分的电子制动力分配策略及再生制动部分的滑行能量回收策略和制动能量回收策略。　　在电子制动力分配策略的研究中，本文通过分析汽车在制动过程中的受力情况，得到理想制动力分配曲线，并以此分析电子制动力分配的特点及控制要求。本文提出了电子制动力分配的三种作用工况，结合对各工况控制要求的分析，本文提出了基于车轮滑移率和加速度的逻辑门限值策略，依据车辆信息对工况进行识别，针对每种工况采取不同的控制策略。对控制策略进行基于ve-DYNA的软件仿真及基于dSPACE的硬件在环仿真，结果显示开发的控制策略满足控制功能要求，在各种工况下对后轮压力进行控制，既能防止后轮先于前轮抱死，提高制动舒适性，又能保证较高的制动效率。　　在开发再生制动控制策略前，首先应再生制动系统进行分析。本文建立了电动汽车再生制动系统的模型，包括车辆动力学模型、传动系统模型、电机系统模型及电池模型。结合实际的物理过程，本文从制动法规、电机特性、电池特性及制动舒适性四个方面分析了再生制动的限制条件。　　本文研究的电动汽车采用并联复合制动方案，制动过程中机械制动力矩不可控，仅电机再生制动力矩可控。本文将再生制动分为滑行能量回收和制动能量回收两种，分别开发控制策略。对于滑行能量回收，本文基于滚动优化的思想，提出了再生制动力矩的离线优化控制算法：滑行过程中，在满足约束条件的前提下，以一定时间内回收的能量最大为控制目标，规划再生制动力矩。由于优化算法执行时间长，车载控制器难以实现实时计算，因此本文通过查表差值的方法来实现控制策略。对于制动能量回收，由于机械制动力矩不可控，因此本文采用并行能量回收策略的思想，提出了基于驾驶员制动意图的制动能量回收策略：根据制动踏板行程解析驾驶员的制动意图，以此来规划再生制动力矩。在控制策略中通过引入车速影响因子、电池 SOC值影响因子及电池电压影响因子来限制规划出的再生制动力矩，使力矩变化平滑。算法的实现上，本文在 Matlab/Simulink环境下建立控制算法的模型，并完成模型仿真，通过代码自动生成工具 Targetlink生成算法模型的C代码，嵌入到电子控制单元中。　　本文最后对电动汽车的制动系统进行硬件在环测试、底盘测功机试验及道路试验，对再生制动过程中的关键参数进行标定，为算法的进一步开发及应用提供参考数据。测试过程中，通过 CANoe及 CANape对整车 CAN网络数据进行实时记录及显示，并应用CCP协议对控制参数进行在线标定。测试结果显示，开发的控制策略能平顺的实现电机模型的切换，实现能量回收功能，同时保证了制动的舒适性。
作者：	林双武
专业：	控制科学与工程
导师：	刘志远
授予学位：	硕士
授予学位单位：	哈尔滨工业大学
学位年度：	2010
正文语种：	中文