机电双作用气压制动阀及其复合制动策略研究

摘要

随着石油资源的过度消耗和环境问题的日益严重，新能源汽车逐渐得到普及，其中城市电动公交车由于其运行工况和车辆整车重量比较大的原因，能量在制动时损失的更多，因此开发先进的制动能量回收系统具有重要意义。目前，大部分新能源车辆装备的制动能量回收系统是并联式的，并且国内对于基于线控的气压制动系统的研究还处于起步阶段。因此本课题以城市公交车为研究对象，对基于线控的气压复合制动系统进行研究，以期实现更加灵活的制动力分配，回收更多的制动能量。
　　本文以并联双腔气压制动阀为基础，增加电控部分做成机电双作用气压制动阀，使其具有线控的结构，并以该阀作为气压制动系统的执行元件，设计了线控气压复合制动系统方案。对气压制动系统的各部件进行参数匹配，使其满足制动系统的性能要求，并建立了气压制动系统的完整模型。所建线控制动系统使前、后轴制动气室的气压值得以灵活控制，利用PID控制算法，制动力的大小控制良好，证明了本文提出的线控制动方案的可行性。
　　为了使线控复合制动系统获得最大化的回收能量，建立了基于最大化能量回收的复合制动控制策略，尽量利用电机的再生制动力进行整车制动。分析整车受力与前、后轴车轮受力状况，建立了三自由度整车制动模型以及电机、蓄电池、轮胎等零部件模型，并根据递推最小二乘法估计了行车参数，从而提出了各种制动工况下的再生制动力控制算法。在ADVISOR软件下修改缺省电动车模块，并加载本文所建立的再生制动回收策略模型，分析了电动公交车在不同循环工况下的能量回收情况。
　　最后，设计在环仿真试验方案并搭建了xPC双机实时控制平台。针对试验原理和制动系统的功能要求设计了制动控制器，完成了信息采集系统的搭建和试验所需参数的获取等。然后利用三自由度整车制动模型在自定义工况下在该试验台上对本文设计的线控制动系统进行了仿真验证，试验结果表明该系统能量回收效果良好。

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第 1章绪 论

1.1课题来源及研究意义

1.2复合制动系统概述

1.3国内外研究现状及分析

1.4本文主要研究内容

第 2章线控气压复合制动系统设计

2.1气压制动系统原理

2.2线控气压制动系统方案设计

2.3复合制动气压制动工作模式

2.4机电双作用气压制动阀的设计

2.5气压主动控制模块分析

2.6本章小结

第 3章线控气压制动系统建模分析

3.1机械结构子模型建模

3.2气动子模型

3.3电磁铁建模

3.4制动气室及制动鼓模型

3.5基于PID控制的气压制动系统仿真分析

3.6本章小结

第 4章串行再生制动策略及仿真分析

4.1再生制动算法约束条件分析

4.2整车再生制动模型分析

4.3行车参数在线估计

4.4复合制动控制策略研究

4.5复合制动策略ADVISOR软件分析

4.6本章小结

第 5章气压复合制动系统试验

5.1硬件在环仿真试验方案设计

5.2电控单元硬件设计

5.3 xPC试验台原理

5.4气压控制算法设计及参数获取

5.5气压制动系统在环仿真实验分析

5.6本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

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