搭载制动电子助力器的四驱混合动力汽车电液复合制动系统研究

摘要

电液复合制动系统作为新能源汽车的特有产物，在保留了传统制动系统的安全可靠的基础上，增加了制动能量回收技术，成为新能源汽车实现节能减排方式中的一项关键技术。再生制动系统将车辆制动过程中的动能和势能回收并二次利用，对车辆实现节能减排、提高续航里程具有重要作用。解耦式电子助力制动系统有利于混合动力汽车再生制动系统实现主动制动、更好的协调电液复合制动，保证制动能量的回收效率。　　本文以前后轴双电机驱动的CVT混合动力汽车为研究对象，结合该车型自身特点和优势，设计了一种带有失效保护的解耦式电子助力器，并针对该车型以制动性能和制动能量回收效率为目标，对整车制动系统制定了电液复合制动制动力分配策略，进行了理论分析、参数设计、整车建模、仿真分析以及制动性能和制动能量回收效果评价，为混合动力汽车制动系统的深入研究提供参考，本文的研究内容如下：　　①根据研究目标车型特点，对传统制动助力装置进行分析，设计了新型解耦式电子助力器，根据传统真空助力器助力特性分析和制动需求，对电子助力器相关元件参数设计。并围绕车辆制动安全性和制动能量回收需求，进行了电液复合制动系统结构方案设计。　　②利用滑模变结构控制方法，设计了踏板位置对应电机需求转矩换算控制器，并通过矢量控制方法建立电机矢量控制器，对电机输入信号进行控制，实现电机转矩和位移的稳定输出，使车辆在电液复合制动过程中液压制动系统可以根据电机制动力动态调节液压制动力，并建立液压制动系统关键元件的动力学模型。　　③在simulink环境下搭建了制动力分配策略等制动力控制器模型，在AMEsim环境下搭建了整车模型和完整的液压制动系统模型，并搭建了 simulink-AMEsim联合仿真平台。　　④在联合仿真模型中，对车辆制动系统选取典型工况下制动性能和能量回收效果进行仿真分析。仿真结果表明车辆制动系统满足车辆制动安全性要求，制动能量回收效率较高，液压制动力可以很好的根据电机制动力和制动需求的变化而动态调节，并且完成了在ABS控制下对系统制动性能的验证，为混合动力汽车电液复合制动系统的优化和深入研究提供参考。

目录

1 绪论

1.1 混合动力汽车研究背景

1.2 混合动力汽车再生制动系统研究现状

1.2.1 国外研究现状

1.2.2 国内研究现状

1.3 本文主要研究内容

1.3.1 本课题的来源和研究意义

1.3.2 本文主要研究内容

2 电液复合制动系统结构及参数设计

2.1 前后轴双电机驱动的CVT混合动力汽车结构方案

2.2 电子助力器和电液复合制动系统结构方案设计

2.2.1 解耦式电子助力器方案设计

2.2.2 电液复合制动系统结构方案

2.3.1 系统控制目标的确定

2.3.2 制动主缸压力和流量计算

2.3.3 助力电机参数设计

2.3.4 传动机构参数设计

2.3.5 踏板感觉反馈弹簧参数设计

2.4 本章小结

3 制动系统动力学建模及助力电机控制器设计

3.1.1 制动踏板感觉反馈机构动力学建模

3.1.2 电子助力器传动机构建模

3.1.3 助力电机动力学建模

3.1.4 制动主缸动力学建模

3.1.5 制动轮缸动力学建模

3.2 制动踏板位置跟随控制算法

3.2.1 滑模变结构控制原理

3.2.2 滑模变结构位置控制器设计

3.3 电机底层控制算法

3.3.1 矢量控制模型

3.3.2 矢量控制策略

3.3.3 电机矢量控制器结构设计

3.4 本章小结

4 电液复合制动系统控制策略及整车制动系统建模

4.1 混合动力汽车制动动力学分析

4.2 电液复合制动系统制动力分配策略

4.2.1 制动模式判别

4.2.2 前后轴制动力分配区间

4.2.3 制动力分配策略设计

4.2.4 ABS模块搭建

4.3.1 高速开关阀及其控制器建模分析

4.3.2 建立液压制动系统模型

4.3.3 建立simulink-AMEsim联合仿真模型

4.4 本章小结

5 典型制动工况下整车制动性能的仿真分析

5.1.1 混合动力汽车制动工况的选择

5.1.2 混合动力汽车制动系统评价指标的选择

5.2 典型制动工况下的仿真与分析

5.2.1 80km/h的初始车速小强度传统制动工况仿真与分析

5.2.2 80km/h的初始车速变强度传统制动工况仿真与分析

5.2.3 80km/h的初始车速小强度再生制动工况仿真与分析

5.2.4 80km/h的初始车速中等强度再生制动工况仿真与分析

5.2.5 80km/h的初始车速变强度再生制动工况仿真与分析

5.2.6 80km/h的初始车速变强度低附着路面工况仿真与分析

5.3 本章小结

6 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 展望

参考文献

附录

A. 作者在攻读学位期间发表文章

B. 作者在攻读学位期间参加的科研项目目录

C. 学位论文数据集

致谢