预估制动效能的再生制动模糊控制策略研究

摘要

为解决环境污染和能源危机的问题，新能源汽车在我国快速地发展。然而，现阶段正处于传统汽车逐步向新能源汽车过渡的初期，大量的新能源汽车技术问题亟待解决。纯电动汽车是新能源汽车的代表之一，其目前发展的瓶颈在于动力电池技术。影响人们用车的关键因素是纯电动汽车的续航里程，其与动力电池技术息息相关。在动力电池技术无法取得突破性进展的前提下，再生制动技术的应用可以提高能量利用效率，是一个重要的研究方向。再生制动系统能否在获得最佳能量回收率的同时，保证制动安全和驾驶者良好制动踏板感受，其关键在于所使用的再生制动控制策略。在以往的研究中，大部分再生制动策略研究仅考虑制动方向稳定性，忽略制动效能恒定性，在理想制动前提下的研究存在缺陷。本文在总结当前再生制动控制策略优缺点的基础上，对前驱纯电动汽车进行研究，提出新设计的再生制动控制策略，获得的研究成果包括以下几个方面：
　　（1）基于对串、并联控制策略优缺点的理解，并结合以往研究的前、后轴制动力分配策略和电、液制动力的协同分配策略，设计出最大化前轴制动力的初次分配与预估机械制动效能模糊控制相结合的再生制动控制策略。
　　（2）在行车制动过程中，通过液压制动系统的摩擦副制动压力和制动初始车速预估摩擦副间的动态摩擦因数，并得到相应的三维空间分布图。使用Matlab软件将设计的机械制动效能因数预估数模转化为Simulink模型。
　　（3）基于 Mamdani系统设计了再生制动模糊控制器，该控制器结构为制动强度、动力蓄电池荷电状态SOC和预估机械制动效能因数三个输入和再生制动力分配系数一个输出。通过多因素输入模糊控制，实现了对电、液制动力分配比例的精确控制。
　　（4）基于ADVISOR制动控制模型进行二次开发，完成最大化前轴制动力初次分配模型和前轴电、液制动力再分配模型的搭建，并验证了新建模型的可行性。
　　（5）在频繁且制动强度较恒定工况和城市道路工况的离线仿真结果表明:一、前、后轴制动力分配采用最大化前轴制动力分配策略，保证了制动方向稳定性和前轴制动力更高配比，为前驱型测试车的再生制动力取得更高值创造了条件。二、预估机械制动效能因数引入模糊控制，确保前轴摩擦制动力与再生制动力根据机械制动效能衰减情况进行合理分配。与对比测试方案相比，在很大程度上改善了整个制动系统的效能恒定性问题，提升了能量回收率。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 再生制动研究现状

1.3 再生制动系统对比

1.4 再生制动影响因素分析

1.5 本文主要研究内容

第2章 再生制动控制策略的分析与设计

2.1 再生制动系统工作原理

2.2 制动力分配方案

2.3 再生制动控制策略分析

2.4 再生制动控制策略设计

2.5 制动能量回收潜力分析

2.6 本章小结

第3章 预估制动效能的再生制动模糊控制

3.1 机械制动效能预估

3.2 再生制动模糊控制策略

3.3 本章小结

第4章 再生制动控制策略仿真分析

4.1 再生制动仿真软件介绍和工况分析

4.2 再生制动性能评价指标

4.3 典型制动工况仿真分析

4.4 本章小结

总结与展望

参考文献

致谢

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