紅旗牌混合動(dòng)力汽車再生制動(dòng)系統(tǒng)仿真控制分析

1、紅旗牌混合動(dòng)力汽車再生制動(dòng)系統(tǒng)仿真控制分析摘 要隨著能源的不斷短缺，新型能源汽車成為新一代汽車的開展方向，而在新型能源汽車當(dāng)中，混合動(dòng)力汽車HEV的使用價(jià)值非常巨大。再生制動(dòng)系統(tǒng)作為混合動(dòng)力汽車(HEV)的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，越來越得到大家的關(guān)注。再生制動(dòng)過程就是車輛在制動(dòng)過程當(dāng)中將一局部的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為其它形式的能量?jī)?chǔ)存起來，以便之后的再次使用，考慮到電機(jī)的制動(dòng)能量回收率和制動(dòng)穩(wěn)定性兩方面的要求，目前大多數(shù)采用電液制動(dòng)相結(jié)合的方式。因此，摩擦制動(dòng)與再生制動(dòng)的協(xié)調(diào)工作成為一項(xiàng)重要的技術(shù)。本文主要以紅旗牌混合動(dòng)力汽車CA7220E為研究對(duì)象，研究?jī)?nèi)容如下：1通過制動(dòng)力動(dòng)力學(xué)分析，結(jié)合三種典型制動(dòng)力控制策略

2、的根底上提出新的控制策略；2在AMESim軟件建立仿真模型包括ABS 液壓控制單元、真空助力器、制動(dòng)主缸、電機(jī)、電池及車輪建模；3在Matlab/Simulink軟件建立制動(dòng)力分配算法模型及ABS液壓控制算法模型，并將該算法模型嵌入到整車動(dòng)態(tài)仿真平臺(tái)進(jìn)行聯(lián)合仿真。4選取不同制開工況，將仿真模型進(jìn)行仿真，驗(yàn)證模型的合理及使用性，并結(jié)合仿真結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)和優(yōu)化。關(guān)鍵詞：混合動(dòng)力汽車；再生制動(dòng)；聯(lián)合仿真Simulated Control Analysis for Regenerative Braking System of CA7220E Hybrid Electric VehicleAbstract

3、As energy shortage, new energy vehicles become the development direction of a new generation of cars, and in the midst of new energy vehicles, hybrid electric vehicles (HEV) are useful. Regenerative braking process is changing part of Kinetic energy into the other forms of energy during the process

4、of vehicle braking process, stored for later reuse, considering both the requirements of the braking energy recovery rate and braking stability of the motor, now Most uses the mode of combined electro-hydraulic. As a result, the friction braking and regenerative braking coordination become an import

5、ant technology for recovering energy in the greatest extent.This paper did some research about the regenerative braking system, using with the actual demand of the hybrid electric vehicle “CA7220E in the“eleventh Five-Year. By consulting some domestic and foreign literature as follows：(1) through th

6、e braking dynamics analysis, combined three typical braking control strategy is put forward on the basis of a new control strategy;(2) in the AMESim software simulation model (ABS hydraulic control unit, vacuum booster, brake master cylinder, motor, batteries and wheels modeling);(3) set up braking

7、force allocation algorithm in Matlab/Simulink software model and the model of ABS hydraulic control algorithm and the algorithm model is embedded into the vehicle dynamic simulation platform for joint simulation.(4) select different braking condition, the simulation model simulation, validation is r

8、easonable and practicability of the model, and combined with the simulation results were evaluated and optimized.Keywords: Hybrid electric vehicle, Regenerative braking, The joint simulation 目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc358743634 摘 要 PAGEREF _Toc358743634 h I HYPERLINK l _Toc358743636 Abstrac

9、t PAGEREF _Toc358743636 h II HYPERLINK l _Toc358743637 第1章 緒論 PAGEREF _Toc358743637 h 1 HYPERLINK l _Toc358743638 1.1 混合動(dòng)力汽車概述 PAGEREF _Toc358743638 h 1 HYPERLINK l _Toc358743639 1.1.1 混合動(dòng)力汽車的概念 PAGEREF _Toc358743639 h 1 HYPERLINK l _Toc358743640 1.1.2 混合動(dòng)力汽車的節(jié)能機(jī)理 PAGEREF _Toc358743640 h 1 HYPERLINK

10、 l _Toc358743641 1.2 再生制動(dòng)概述 PAGEREF _Toc358743641 h 2 HYPERLINK l _Toc358743642 1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc358743642 h 3 HYPERLINK l _Toc358743643 1.3.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc358743643 h 3 HYPERLINK l _Toc358743644 1.3.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc358743644 h 4 HYPERLINK l _Toc358743645 1.4 本課題研究意義及主要內(nèi)容 PAGEREF _

11、Toc358743645 h 5 HYPERLINK l _Toc358743646 本課題研究意義 PAGEREF _Toc358743646 h 5 HYPERLINK l _Toc358743647 本課題主要內(nèi)容 PAGEREF _Toc358743647 h 5 HYPERLINK l _Toc358743648 第2章 混合動(dòng)力轎車的結(jié)構(gòu)根本情況 PAGEREF _Toc358743648 h 6 HYPERLINK l _Toc358743649 2.1 混合動(dòng)力轎車根本結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc358743649 h 6 HYPERLINK l _Toc358743650

12、2.2 混合動(dòng)力汽車根本參數(shù) PAGEREF _Toc358743650 h 7 HYPERLINK l _Toc358743651 2.3 本章小結(jié) PAGEREF _Toc358743651 h 8 HYPERLINK l _Toc358743652 第3章 再生制動(dòng)系統(tǒng)控制策略研究 PAGEREF _Toc358743652 h 9 HYPERLINK l _Toc358743653 3.1 汽車制動(dòng)過程動(dòng)力學(xué)分析 PAGEREF _Toc358743653 h 9 HYPERLINK l _Toc358743654 3.2 再生制動(dòng)過程簡(jiǎn)述 PAGEREF _Toc358743654

13、h 10 HYPERLINK l _Toc358743655 3.3 典型再生制動(dòng)控制策略介紹 PAGEREF _Toc358743655 h 10 HYPERLINK l _Toc358743656 3.3.1 并行再生制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)控制策略 PAGEREF _Toc358743656 h 10 HYPERLINK l _Toc358743657 3.3.2 最正確制動(dòng)能量回收控制策略 PAGEREF _Toc358743657 h 11 HYPERLINK l _Toc358743658 3.3.3 理想制動(dòng)力分配控制策略 PAGEREF _Toc358743658 h 12 HYPERLI

14、NK l _Toc358743659 3.4 混合動(dòng)力汽車制動(dòng)力分配策略 PAGEREF _Toc358743659 h 13 HYPERLINK l _Toc358743660 3.4.1 制動(dòng)力分配總述 PAGEREF _Toc358743660 h 13 HYPERLINK l _Toc358743661 3.4.2 混合動(dòng)力汽車制動(dòng)力系數(shù)分配確定 PAGEREF _Toc358743661 h 14 HYPERLINK l _Toc358743662 3.4.3 混合動(dòng)力汽車制動(dòng)力控制策略研究 PAGEREF _Toc358743662 h 16 HYPERLINK l _Toc358

15、743663 3.5 本章小結(jié) PAGEREF _Toc358743663 h 17 HYPERLINK l _Toc358743664 第4章 混合動(dòng)力汽車再生制動(dòng)系統(tǒng)建模 PAGEREF _Toc358743664 h 18 HYPERLINK l _Toc358743665 AMEsim 及Matlab/Simulink軟件簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc358743665 h 18 HYPERLINK l _Toc358743666 4.1.1 AMESim軟件簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc358743666 h 18 HYPERLINK l _Toc358743667 4.1.2 Ma

16、tlab/Simulink軟件簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc358743667 h 19 HYPERLINK l _Toc358743668 4.2 AMESim與Matlab/simulink聯(lián)合仿真及根本參數(shù)設(shè)置 PAGEREF _Toc358743668 h 19 HYPERLINK l _Toc358743669 聯(lián)合仿真環(huán)境設(shè)置 PAGEREF _Toc358743669 h 19 HYPERLINK l _Toc358743670 4.2.2 聯(lián)合仿真步驟 PAGEREF _Toc358743670 h 21 HYPERLINK l _Toc358743671 4.3 AMESim

17、環(huán)境下的仿真模型建立 PAGEREF _Toc358743671 h 21 HYPERLINK l _Toc358743672 4.3.1 整車模型建立 PAGEREF _Toc358743672 h 21 HYPERLINK l _Toc358743673 4.3.2 真空助力器模型建立 PAGEREF _Toc358743673 h 22 HYPERLINK l _Toc358743674 4.3.3 制動(dòng)主缸模型建立 PAGEREF _Toc358743674 h 23 HYPERLINK l _Toc358743675 4.3.4 ABS液壓控制元件模型建立 PAGEREF _Toc3

18、58743675 h 23 HYPERLINK l _Toc358743676 4.3.5 電機(jī)及電池模型建立 PAGEREF _Toc358743676 h 24 HYPERLINK l _Toc358743677 4.3.6 車輪模型建立 PAGEREF _Toc358743677 h 25 HYPERLINK l _Toc358743678 4.3.7 AMESim環(huán)境下整體模型建立 PAGEREF _Toc358743678 h 26 HYPERLINK l _Toc358743679 4.4 混合動(dòng)力轎車控制策略模型的建立 PAGEREF _Toc358743679 h 28 HYP

19、ERLINK l _Toc358743680 4.4.1 制動(dòng)力分配系統(tǒng)模型建立 PAGEREF _Toc358743680 h 28 HYPERLINK l _Toc358743681 4.4.2 ABS液壓控制模型建立 PAGEREF _Toc358743681 h 30 HYPERLINK l _Toc358743681 4.4.3 整體控制模型建立33 HYPERLINK l _Toc358743682 4.5 本章小結(jié) PAGEREF _Toc358743682 h 32 HYPERLINK l _Toc358743683 第5章 仿真與分析 PAGEREF _Toc35874368

20、3 h 33 HYPERLINK l _Toc358743684 5.1 再生制動(dòng)系統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo) PAGEREF _Toc358743684 h 33 HYPERLINK l _Toc358743685 5.1.1 制動(dòng)效能評(píng)價(jià) PAGEREF _Toc358743685 h 33 HYPERLINK l _Toc358743686 5.1.2 制動(dòng)穩(wěn)定性評(píng)價(jià) PAGEREF _Toc358743686 h 34 HYPERLINK l _Toc358743687 5.1.3 制動(dòng)能量回收率評(píng)價(jià) PAGEREF _Toc358743687 h 34 HYPERLINK l _Toc3587436

21、88 5.2 再生制開工況選擇 PAGEREF _Toc358743688 h 35 HYPERLINK l _Toc358743689 5.2.1 工況選擇 PAGEREF _Toc358743689 h 35 HYPERLINK l _Toc358743690 5.2.2 仿真平臺(tái)參數(shù)設(shè)置 PAGEREF _Toc358743690 h 35 HYPERLINK l _Toc358743691 5.3 仿真分析 PAGEREF _Toc358743691 h 36 HYPERLINK l _Toc358743692 5.3.1 30km/h初始速度中強(qiáng)度制動(dòng)仿真 PAGEREF _Toc3

22、58743692 h 36 HYPERLINK l _Toc358743693 60km/h初始速度小強(qiáng)度制動(dòng)仿真 PAGEREF _Toc358743693 h 37 HYPERLINK l _Toc358743694 60km/h初始速度中強(qiáng)度制動(dòng)仿真 PAGEREF _Toc358743694 h 38 HYPERLINK l _Toc358743695 100km/h初始速度小強(qiáng)度制動(dòng)仿真 PAGEREF _Toc358743695 h 39 HYPERLINK l _Toc358743696 100km/h初始速度中強(qiáng)度制動(dòng)仿真 PAGEREF _Toc358743696 h 40

23、HYPERLINK l _Toc358743697 5.4 仿真結(jié)果分析 PAGEREF _Toc358743697 h 41 HYPERLINK l _Toc358743698 5.5 本章小結(jié) PAGEREF _Toc358743698 h 41 HYPERLINK l _Toc358743699 結(jié) 論 PAGEREF _Toc358743699 h 42 HYPERLINK l _Toc358743700 致 謝 PAGEREF _Toc358743700 h 43 HYPERLINK l _Toc358743701 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc358743701 h 45第1章

24、 緒論1.1 混合動(dòng)力汽車概述1.1.1 混合動(dòng)力汽車的概念混合動(dòng)力汽車(Hybrid Electric Vehicle, HEV)是電動(dòng)汽車的一種，是指車上裝有 2 個(gè)以上的動(dòng)力源包括有電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，符合汽車道路平安法規(guī)的汽車1。HEV 是傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車和電動(dòng)汽車的有效組合，它繼承了電動(dòng)汽車低排放的優(yōu)點(diǎn)，又保持了石油燃料比能量和比功率高的長(zhǎng)處，因而能顯著改善傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車的排放和燃油經(jīng)濟(jì)性，增加電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程，在由燃油汽車向純電動(dòng)汽車的轉(zhuǎn)變過程中起著承上啟下、繼往開來的角色。其主要優(yōu)勢(shì)在減速制動(dòng)時(shí),能將車輛動(dòng)能或位能通過帶動(dòng)電機(jī)發(fā)電,轉(zhuǎn)化為電能儲(chǔ)存在電池中,實(shí)現(xiàn)能量回饋(再生制動(dòng)),并產(chǎn)生

25、車輛所需的局部或全部制動(dòng)力。1.1.2 混合動(dòng)力汽車的節(jié)能機(jī)理 傳統(tǒng)汽車為了滿足加速性和爬坡度的動(dòng)力性要求，常常將汽車一些參數(shù)如最大功率等設(shè)計(jì)很大，導(dǎo)致汽車的負(fù)荷率很低，而混合動(dòng)力是為了克服這種缺陷而出現(xiàn)的一種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，它由兩動(dòng)力源組成發(fā)動(dòng)機(jī)與電機(jī)，可以通過選擇較小發(fā)動(dòng)機(jī)來滿足整車平常大多數(shù)情況下的功率需求，而當(dāng)較少出現(xiàn)的極限驅(qū)動(dòng)要求時(shí)由電機(jī)協(xié)助完成。由于發(fā)動(dòng)機(jī)選擇較小，一方面本身就可以降低其能量消耗與改善排放性能，另一方面可大大提高發(fā)動(dòng)機(jī)本身工作負(fù)荷率，從而改善了整車效率與排放性能。制動(dòng)能量可被電機(jī)進(jìn)行回收，用來提高整車經(jīng)濟(jì)性能。綜上所述，混合動(dòng)力汽車HEV可從如下幾方面進(jìn)行節(jié)能工作2:1選

26、擇較小功率的發(fā)動(dòng)機(jī)，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷率；2改善控制策略使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在高效區(qū)，以改善整車的燃油消耗；3取消發(fā)動(dòng)機(jī)怠速以節(jié)省燃油消耗；4對(duì)制動(dòng)能量進(jìn)行回收。1.2 再生制動(dòng)概述輸出機(jī)械能輸出電能再生制動(dòng)是指車輛制動(dòng)時(shí)，將其一局部動(dòng)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量?jī)?chǔ)存起來以備驅(qū)動(dòng)時(shí)使用的過程3。再生制動(dòng)系統(tǒng)先將車輛制動(dòng)或減速時(shí)局部機(jī)械能動(dòng)能轉(zhuǎn)換或轉(zhuǎn)移成其他形式的能量液壓能，旋轉(zhuǎn)動(dòng)能，化學(xué)能等，并儲(chǔ)存于儲(chǔ)能器中，以提高整車經(jīng)濟(jì)性能，同時(shí)產(chǎn)生一定的負(fù)荷阻力使車輛減速制動(dòng)；當(dāng)車輛再次啟動(dòng)或加速時(shí)，再生系統(tǒng)又將儲(chǔ)存在儲(chǔ)能器中的能量轉(zhuǎn)化為車輛行駛時(shí)需要的動(dòng)能驅(qū)動(dòng)力。目前，在混合動(dòng)力汽車上常見的再生制動(dòng)系統(tǒng)是將動(dòng)能轉(zhuǎn)化

27、成為電能儲(chǔ)存到電池中。其工作原理如圖1-1所示：驅(qū)動(dòng)輪(軸)能量轉(zhuǎn)換裝置儲(chǔ)存裝置輸出電能輸出機(jī)械能圖1-1 再生制動(dòng)系統(tǒng)工作原理表1-1為一些城市驅(qū)動(dòng)循環(huán)下整車制動(dòng)能量占整車有效牽引總能量比例的分析，從中可以得到結(jié)論：在城市驅(qū)開工況下，制動(dòng)消耗的能量占整車總能量的 3565。如果能夠?qū)⑵溆行У剡M(jìn)行回收，將能大幅度提升車輛的能量利用率，降低車輛的汽油消耗率。表1-1 局部城市驅(qū)動(dòng)循環(huán)下制動(dòng)能量消耗百分比驅(qū)動(dòng)循環(huán)有效牽引總能量制動(dòng)消耗有效能量比例歐洲ECE193KJ116KJ60.1%日本10-151009KJ530KJ52.5%美國(guó)UDDS3209KJ1389KJ44.3%美國(guó)LA026022K

28、J3556KJ59.4%美國(guó)NYCC604KJ367KJ60.8%澳大利亞公交循環(huán)16317KJ5099KJ31.3%倫敦公交循環(huán)2605KJ1736KJ66.6% 但是，很明顯能感覺到，制動(dòng)能量并非都能夠回收，通過資料的查找，得出影響再生制動(dòng)能量回收的因素主要有以下幾方面4：1在混合動(dòng)力汽車制動(dòng)時(shí)，只有驅(qū)動(dòng)軸上能回收再生制動(dòng)能量；2電池放電深度SOC決定了再生制動(dòng)回收的能力大小，但SOC過高，那么停止能量回收過程，確保電池的平安性；3為了確保電機(jī)的平安運(yùn)行，并且受電機(jī)發(fā)電能力的限制，電機(jī)制動(dòng)力矩應(yīng)在合理范圍之內(nèi)，制動(dòng)強(qiáng)度過大時(shí)，電機(jī)的制動(dòng)力矩不能滿足整車的要求。1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.3.

29、1 國(guó)外研究現(xiàn)狀國(guó)外對(duì)混合動(dòng)力汽車再生制動(dòng)的研究主要集中在以下幾個(gè)方面5：1再生制動(dòng)過程中整車制動(dòng)綜合建模與仿真；2制動(dòng)能量分配和再生制動(dòng)、摩擦制動(dòng)與 ABS 的綜合協(xié)調(diào)控制；3再生制動(dòng)過程中儲(chǔ)能系統(tǒng)、電機(jī)/發(fā)電機(jī)和 CVT 的性能及控制方法。在研究方面，美國(guó)TexasA&M大學(xué)的Yimin Gao等提出了評(píng)價(jià)再生制動(dòng)能量回收效率的三種制動(dòng)力分配控制策略，并在城市行駛循環(huán)工況下對(duì)中度混合動(dòng)力汽車進(jìn)行了仿真分析6。美國(guó) Michahian 大學(xué)的 Panagiotidis 等建立了并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車的再生制動(dòng)模型，對(duì)再生制動(dòng)的效果進(jìn)行了仿真計(jì)算和影響因素的分析比擬7。美國(guó) Union 學(xué)院的Wi

30、cks 等建立了城市客車在市區(qū)行駛循環(huán)工況下的數(shù)學(xué)模型，研究了再生制動(dòng)系統(tǒng)的節(jié)能效果8。美國(guó)福特研究所的 Cikanek 等提出了基于最小附加本錢并能有效改善制動(dòng)性能和效率的并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車的再生制動(dòng)系統(tǒng)9。日本交通研究所的 Ha-yashida等對(duì)裝備蓄電池和超級(jí)電容組合儲(chǔ)能系統(tǒng)的混合動(dòng)力客車的再生制動(dòng)進(jìn)行了仿真分析和臺(tái)架試驗(yàn)研究10。荷蘭 Eindhoven 大學(xué)的 Shuiwen Shen 對(duì)飛輪儲(chǔ)能的 CVT 系統(tǒng)進(jìn)行了仿真研究11。韓國(guó) Sungkyunkwan University 的 Konghyeon Kim 等針對(duì) 4WD 混合動(dòng)力汽車提出了四輪驅(qū)動(dòng)混合動(dòng)力汽車再生制動(dòng)系統(tǒng)

31、制動(dòng)力分配控制策略，并針對(duì)該策略，提出了基于模糊控制的四輪驅(qū)動(dòng)混合動(dòng)力汽車再生制動(dòng)系統(tǒng)、四輪液壓力及ABS 控制，并通過硬件在環(huán)仿真，實(shí)現(xiàn)了四輪驅(qū)動(dòng)混合動(dòng)力汽車再生制動(dòng)的綜合控制12。在產(chǎn)品方面，日本豐田公司開發(fā)了用于混合動(dòng)力汽車“Prius的再生制動(dòng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)引入電子伺服裝置，根據(jù)車輛制動(dòng)過程中的能量控制策略，通過電液比例控制調(diào)節(jié)液壓制動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)再生制動(dòng)與摩擦制動(dòng)的綜合控制，該款混合動(dòng)力汽車在搭載豐田HTS-混合系統(tǒng)以后，能通過再生制動(dòng)系統(tǒng)提高整車能量利用率達(dá)20%以上13。本田汽車公司在其開發(fā)的INSIGHT 混合動(dòng)力汽車上，基于ISG 電機(jī)、液壓系統(tǒng)并結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門控制，提出了一種雙

32、制動(dòng)力分配系數(shù)控制再生制動(dòng)系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了混合動(dòng)力汽車制動(dòng)能量的高效回收。另外本田公司于1997 年推出了電動(dòng)車EV PLUS，采用能量回饋制動(dòng)系統(tǒng)，可使汽車在UDDS工況下能量消耗降低26左右14。本田公司和福特公司推出的混合動(dòng)力款的Escape 應(yīng)用了線傳電液系列再生制動(dòng)系統(tǒng)，極大地提高了制動(dòng)能量回收效率及汽車制動(dòng)方向穩(wěn)定性和舒適性。1.3.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀我國(guó)對(duì)于混合動(dòng)力電動(dòng)汽車再生制動(dòng)系統(tǒng)的研究起步比擬晚，整體的研究相對(duì)于國(guó)外來說還有待提。國(guó)內(nèi)各汽車廠商、科研院所都在這一領(lǐng)域進(jìn)行了研究，上海交通大學(xué)的彭?xiàng)澋忍岢隽嘶谀：刂七壿嫷幕旌蟿?dòng)力汽車制動(dòng)系統(tǒng)模糊控制策略的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)了基

33、于最優(yōu)滑移率控制的模糊控制器和基于制動(dòng)力矩動(dòng)態(tài)分配的模糊控制器并進(jìn)行了仿真驗(yàn)證與實(shí)驗(yàn)車驗(yàn)證15。國(guó)內(nèi)對(duì)再生制動(dòng)系統(tǒng)仿真這一研究領(lǐng)域取得了一定成果，但總體而言在實(shí)際生產(chǎn)中并沒有多大結(jié)果16。國(guó)內(nèi)目前對(duì)混合動(dòng)力汽車的再生制動(dòng)的研究，在以下方面還有待深入研究：再生制動(dòng)能量管理和控制策略：根據(jù)混合動(dòng)力汽車不同行駛工況、路面附著條件和制動(dòng)力要求，在保證制動(dòng)平安性等條件下，如何確定合理的再生制動(dòng)和摩擦制動(dòng)的能量分配管理模型和控制策略，如何實(shí)現(xiàn)再生制動(dòng)、摩擦制動(dòng)和ABS的綜合協(xié)調(diào)控制，提高制動(dòng)能量回收率；再生制動(dòng)系統(tǒng)建模和車輛制動(dòng)動(dòng)力學(xué)建模：如何根據(jù)再生制動(dòng)要求；如何通過對(duì)多工況條件下制動(dòng)性能與制動(dòng)能量回收

34、率的分析和評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)能量分配控制策略的優(yōu)化；再生制動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)M、匹配控制和綜合評(píng)價(jià)：如何構(gòu)建能反映車輛行駛狀態(tài)的混合動(dòng)力汽車再生制動(dòng)系統(tǒng)的物理模擬環(huán)境，并對(duì)再生制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)匹配和性能優(yōu)化；如何根據(jù)再生制動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)M，提出科學(xué)合理的混合動(dòng)力汽車再生制動(dòng)綜合性能的測(cè)試與評(píng)價(jià)方法17。由此可以看出，再生制動(dòng)系統(tǒng)的研究，無論在理論方面和實(shí)踐方面均較薄弱，需要進(jìn)一步地深入18。1.4 本課題研究意義及主要內(nèi)容結(jié)合國(guó)內(nèi)外實(shí)際情況，節(jié)能越來越成為主流焦點(diǎn)，無論是研究還是市場(chǎng)，提高經(jīng)濟(jì)性無疑能帶來更加的利益19。為此，相繼出現(xiàn)了燃料電池汽車，混合動(dòng)力汽車，純電動(dòng)汽車等清潔汽車，但在實(shí)際運(yùn)行過程

35、中，各種代替燃料汽車存在著整車動(dòng)力性能不理想，燃料提供的普遍性不佳等問題。經(jīng)過多年研究和實(shí)踐，國(guó)際上已經(jīng)形成了共識(shí)，即混合動(dòng)力汽車HEV是當(dāng)前和不遠(yuǎn)的最具可行性的低排放、低油耗特點(diǎn)的新一代清潔汽車。通過對(duì)該課題的研究，對(duì)混合動(dòng)力汽車再生制動(dòng)的理論分析，仿真研究，實(shí)驗(yàn)?zāi)M和性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的制動(dòng)提供較為全面的根據(jù)，為實(shí)際混合動(dòng)力汽車再生制動(dòng)系統(tǒng)功能奠定根底。參考國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究成果，以紅旗牌混合動(dòng)力轎車 CA7220E 為研究對(duì)象20，主要研究?jī)?nèi)容為：1對(duì)混合動(dòng)力汽車的結(jié)果特點(diǎn)以及再生制動(dòng)系統(tǒng)的工作過程進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)的分析，并對(duì)能量回收過程及制動(dòng)力分配的情況進(jìn)行研究。以三種典型制動(dòng)力分配為根底進(jìn)行

36、優(yōu)化，找尋一種新制動(dòng)力分配，使得在滿足制動(dòng)法規(guī)的前提下更多的回收能量。2針對(duì)選定車型的主要選定部件運(yùn)用AMESim進(jìn)行仿真模型建立整車、真空助力器、制動(dòng)主缸、ABS液壓控制單元、電機(jī)、電池、車輪、等；3對(duì)以建立的模型在MATLAB/Simulink環(huán)境下進(jìn)行該再生制動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真算法控制策略模型建立(制動(dòng)力分配控制模型及ABS液壓控制模型)；4通過對(duì)路況的選擇，在典型制開工況下仿真及分析，并且分析整車仿真結(jié)果，驗(yàn)證提出的控制策略是否可行，并根據(jù)仿真結(jié)果，對(duì)模型中相應(yīng)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，使制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)力能夠按照預(yù)期的分配策略進(jìn)行精確控制。第2章 混合動(dòng)力轎車的結(jié)構(gòu)根本情況2.1 混合動(dòng)力轎車根本結(jié)構(gòu)

37、按傳統(tǒng)分類方法分類混合動(dòng)力汽車分為：串聯(lián)式混合動(dòng)力汽車Series Hybrid Vehicle-SHEV如圖 2-1a、并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車Parallel Hybrid Vehicles-PHEV如圖 2-1b以及串并混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車Series and Parallel Hybrid Vehicles-SPHEV如圖 2-1c。按照發(fā)動(dòng)機(jī)與電機(jī)的功率大小可以分為：輕度混合型Mild Hybrid Vehicle-MHV，功率混合型Power Hybrid Vehicle-PHV和能量混合型Energy Hybrid Vehicle-EHV。圖2-1 混合動(dòng)力汽車分類按照發(fā)動(dòng)機(jī)與電機(jī)的功率

38、大小和基于任務(wù)的分類方法可以分為8：輕度混合型Mild Hybrid Vehicle-MHV，功率混合型Power Hybrid Vehicle-PHV和能量混合型Energy Hybrid Vehicle-EHV。輕度混合方式中選用了較小功率的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，主要依靠?jī)?nèi)燃機(jī)運(yùn)行，電動(dòng)機(jī)輔助動(dòng)力的范圍有限，因此所需要的電池的能量也較低。在所有混合動(dòng)力汽車中輕度混合方式是最廉價(jià)的，增加的本錢最少，當(dāng)然也只能適當(dāng)?shù)靥岣呷加徒?jīng)濟(jì)性和改善排放。功率混合方式采用驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率比輕度混合方式要大，雖然電池的能量仍然較低，但電池組提供的電功率卻要高2040kW，相對(duì)的本錢也要比輕度混合方式高的多。功率混合方式能提

39、高 80的燃油經(jīng)濟(jì)性，與輕度混合方式相比在改善排放上的潛力更大。能量混合型的混合程度是三種混合方式中最高的，不僅要求車載電池能有較大的功率，而且要有較高的能量，而輕度混合型和功率混合型中電池的能量都是比擬低的。能量混合型中的驅(qū)動(dòng)電機(jī)是主要的原動(dòng)力，因此需要車載電池能夠提供足夠的電能最高至 70KW獨(dú)立驅(qū)動(dòng)汽車行駛大約 70 英里。結(jié)合上面所述的一般分類方法, 本文研究汽車屬于并聯(lián)型輕度混合動(dòng)力汽車。2.2 混合動(dòng)力汽車根本參數(shù)基于雙軸并聯(lián)結(jié)構(gòu)具有能夠避開發(fā)動(dòng)機(jī)怠速工況和低轉(zhuǎn)矩工況工作效率低的優(yōu)點(diǎn)能夠有效改善其燃油經(jīng)濟(jì)性且其整體復(fù)雜程度低易于生產(chǎn)，因此在本文中，以該車為原型，進(jìn)行再生制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)

40、計(jì)研究。主要參數(shù)如下表2-1(a,b,c)所示20。表2-1(a) 制動(dòng)輪主要參數(shù)前輪制動(dòng)器后輪制動(dòng)器輪缸直徑mm摩擦系數(shù)制動(dòng)盤有效半徑mm109122制動(dòng)效能因素制動(dòng)管道最大壓力MPa12表2-1(b) 電池組主要參數(shù)單位電壓8V單節(jié)最小電壓6V容量C/56Ah單節(jié)最大電壓9V單體數(shù)量20電池組總質(zhì)量130kg表2-1(c) 整車根本參數(shù)參數(shù)名稱參數(shù)值乘坐人數(shù)/人5整車整備質(zhì)量/kg1300最大總質(zhì)量/kg1710空載載荷分配前軸/kg800后軸/kg500滿載載荷分配前軸/kg837后軸/kg873軸距/mm2687輪距/mm前輪1476后輪1478重心高度/mm500輪胎滾動(dòng)半徑/mm3

41、02迎風(fēng)面積/m22風(fēng)阻系數(shù)最高車速，km/h1750-100km/h加速時(shí)間/s油耗90km/h等速，L/100km120km/等速，L/100km城市工況，L/100km132.3 本章小結(jié)本章主要是對(duì)混合動(dòng)力轎車的結(jié)構(gòu)作一根本介紹，對(duì)其參數(shù)進(jìn)行確定，為下文的仿真模型提供根底數(shù)據(jù)。第3章 再生制動(dòng)系統(tǒng)控制策略研究3.1 汽車制動(dòng)過程動(dòng)力學(xué)分析圖3-1 良好情況車輪受力圖汽車在行駛過程中只有受到與行駛方向相反的力才能到達(dá)制動(dòng)的目的。而實(shí)際上，汽車行駛過程中受到與行駛方向相反的力除了前面提到的滾動(dòng)阻力、空氣阻力、坡道阻力等以外，還有制動(dòng)系統(tǒng)提供的整車制動(dòng)力。在整車制動(dòng)力動(dòng)力學(xué)分析中一般忽略各種

42、被動(dòng)阻力的影響，主要考慮汽車制動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生的制動(dòng)力。汽車制動(dòng)過程中主要受三個(gè)力的影響，它們是地面制動(dòng)力、制動(dòng)器制動(dòng)力和地面附著力21。如圖3-1所示為在良好的硬路面上制動(dòng)時(shí)車輪的受力情況。其中T是車輪制動(dòng)器中摩擦片與制動(dòng)鼓或制動(dòng)盤相對(duì)滑轉(zhuǎn)時(shí)的摩擦力矩，單位Nm；Fxb是地面制動(dòng)力，單位為N；W為車輪垂直載荷、Tp為車軸對(duì)車輪的推力、Fz為地面對(duì)車輪的法向反作用力，它們的單位均為N。由力矩平衡可以得到，地面制動(dòng)力為： (3-1)地面制動(dòng)力是使汽車制動(dòng)減速行駛的外力，但是地面制動(dòng)力取決于兩個(gè)摩擦副的摩擦力：一方面是制動(dòng)器內(nèi)制動(dòng)摩片與制動(dòng)鼓或制動(dòng)盤間的摩擦力，另一方面是輪胎與地面間的摩擦力附著力。制動(dòng)

43、器制動(dòng)力： (3-2)由上式可知，制動(dòng)器制動(dòng)力僅由制動(dòng)器結(jié)構(gòu)參數(shù)決定，即取決于制動(dòng)器的形式、結(jié)構(gòu)尺寸、制動(dòng)器摩擦副的摩擦因數(shù)以及車輪半徑成正比。制動(dòng)時(shí)，假設(shè)只考慮車輪的運(yùn)動(dòng)為滾動(dòng)與抱死拖滑兩種狀況，當(dāng)制動(dòng)踏板力較小時(shí)，制動(dòng)器摩擦力矩不大，地面與輪胎之間的摩擦力即地面制動(dòng)力，足以克服制動(dòng)器摩擦力矩而使車輪滾動(dòng)。顯然，車輪滾動(dòng)時(shí)的地面制動(dòng)力就等于制動(dòng)器制動(dòng)力，且隨踏板力增長(zhǎng)成正比地增長(zhǎng)，地面制動(dòng)力是滑動(dòng)摩擦的約束反力，它的值不能超過附著力。即： (3-3)由此可見，汽車制動(dòng)過程中的地面制動(dòng)力取決于制動(dòng)器的制動(dòng)力，但同時(shí)受地面附著條件的限制。如果汽車制動(dòng)器能提供足夠高的制動(dòng)力而地面與輪胎之間的附著系

44、數(shù)又足夠高時(shí)，汽車就能獲得足夠大的地面制動(dòng)力。3.2 再生制動(dòng)過程簡(jiǎn)述再生制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行能量回收時(shí)，首先踏板位置傳感器會(huì)采集踏板行程信號(hào)，傳感器輸出一個(gè)電壓信號(hào)，該電壓信號(hào)將會(huì)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)并輸入給再生制動(dòng)力控制單元，根據(jù)這個(gè)信號(hào)以及車速信號(hào)，控制單元根據(jù)控制策略進(jìn)行相應(yīng)的前后軸制動(dòng)力分配，在此前軸為驅(qū)動(dòng)軸，后軸上的制動(dòng)力將全部由液壓制動(dòng)力提供，前軸上再進(jìn)行摩擦制動(dòng)力和再生制動(dòng)力的分配，根據(jù)輸入的電池SOC 信號(hào)以及電機(jī)當(dāng)前轉(zhuǎn)速信號(hào)，確定出當(dāng)前所能提供的最大再生制動(dòng)力，將該數(shù)值返回到再生制動(dòng)模塊，和所需求的再生制動(dòng)力進(jìn)行比照，在滿足前輪不抱死的前提下，不超過電機(jī)最大制動(dòng)扭矩時(shí)盡量將制動(dòng)力分配給電

45、機(jī)，以滿足獲得最大制動(dòng)能量的要求，如果電機(jī)的最大制動(dòng)扭矩還不能滿足驅(qū)動(dòng)輪上制動(dòng)需求，制動(dòng)扭矩缺乏局部將由摩擦制動(dòng)來補(bǔ)充。相應(yīng)的控制信號(hào)將分別輸入給執(zhí)行器制動(dòng)缸電磁閥和電機(jī)，對(duì)其進(jìn)行驅(qū)動(dòng)以到達(dá)我們的制動(dòng)目標(biāo)。制動(dòng)過程中，輪缸壓力、車輪轉(zhuǎn)速、車速、電池SOC、電機(jī)轉(zhuǎn)速將被作為輸入信號(hào)反應(yīng)回制動(dòng)控制單元，進(jìn)行閉環(huán)制22。3.3 典型再生制動(dòng)控制策略介紹3.3.1 并行再生制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)控制策略圖3-1所示為并行制動(dòng)系統(tǒng)控制策略20，其控制策略思想如圖3-2所示。后軸制動(dòng)力kN前軸制動(dòng)力(kN)圖3-2 并行制動(dòng)系統(tǒng)控制策略圖不同制動(dòng)條件下工作情況如下：1制動(dòng)強(qiáng)度，要求輸出功率低，所以液壓制動(dòng)系統(tǒng)不參與

46、工作，僅有電機(jī)再生制開工作；2制動(dòng)強(qiáng)度時(shí)，該工作模式為復(fù)合制動(dòng)模式，電機(jī)和機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)同時(shí)工作；3制動(dòng)強(qiáng)度時(shí)，該工作模式為緊急制動(dòng)模式，為保證制動(dòng)平安再生制動(dòng)系統(tǒng)停止工作，完全由液壓制動(dòng)系統(tǒng)工作。該系統(tǒng)像傳統(tǒng)的機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)一樣，在前后軸上的制動(dòng)力是按固定比值分配的。再生制動(dòng)為前軸提供附加的制動(dòng)力來滿足總的制動(dòng)力分配。前后軸上的機(jī)械制動(dòng)力都是與制動(dòng)系主缸壓力成正比的。該制動(dòng)控制策略實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，在混合動(dòng)力開展初期，是一種應(yīng)用價(jià)值很高的控制策略。3.3.2 最正確制動(dòng)能量回收控制策略該控制策略的目標(biāo)是最大程度地回收制動(dòng)能量，因此在進(jìn)行制動(dòng)力分配時(shí)，在不抱死的前提下盡量使再生制動(dòng)力最大，以到達(dá)回收能量的

47、目的。其控制策略思想20如圖3-3所示。后軸制動(dòng)力N前軸制動(dòng)力(N)圖3-3 最正確制動(dòng)能量回收控制策略圖不同制動(dòng)條件下工作情況如下：1制動(dòng)強(qiáng)度時(shí)，僅再生制動(dòng)提供整車制動(dòng)；2制動(dòng)強(qiáng)度時(shí)，制動(dòng)電機(jī)與液壓制動(dòng)系統(tǒng)共同作用；3制動(dòng)強(qiáng)度時(shí)，僅摩擦制動(dòng)起作用。這種再生制動(dòng)控制策略可以最大程度的回收制動(dòng)能量，但是控制系統(tǒng)復(fù)雜并且需要同時(shí)對(duì)電機(jī)制動(dòng)力，摩擦制動(dòng)力進(jìn)行精確控制。制動(dòng)穩(wěn)定性不高，在路面附著系數(shù)變化時(shí)可能發(fā)生單個(gè)車輪先抱死的情況。在實(shí)際運(yùn)用之中沒有較大價(jià)值。3.3.3 理想制動(dòng)力分配控制策略該控制策略和最正確制動(dòng)能量分配控制策略不同的是，它優(yōu)先考慮制動(dòng)時(shí)的平安，保證車輛能沿理想制動(dòng)力分配曲線進(jìn)行分

48、配，在這個(gè)前提下再進(jìn)行能量回收。其控制思想20如圖3-4所示。后軸制動(dòng)力N前軸制動(dòng)力(N)圖3-4 理想制動(dòng)力分配控制策略圖不同制動(dòng)條件下工作情況如下：1制動(dòng)強(qiáng)度時(shí)，僅再生制動(dòng)系統(tǒng)工作；2制動(dòng)強(qiáng)度時(shí)，前后軸制動(dòng)力被控制在理想制動(dòng)力分配曲線上。將根據(jù)制動(dòng)電機(jī)的特性和車載電池的SOC值來決定驅(qū)動(dòng)軸制動(dòng)力由再生制動(dòng)系統(tǒng)單獨(dú)提供，還是由機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)和再生制動(dòng)系統(tǒng)共同提供。該控制策略在提供了最正確制動(dòng)力分配的同時(shí)還回收了制動(dòng)能量，缺點(diǎn)是控制系統(tǒng)較復(fù)雜，需對(duì)摩擦制動(dòng)力精確控制，實(shí)現(xiàn)困難，而且回收的能量有限。3.4 混合動(dòng)力汽車制動(dòng)力分配策略3.4.1 制動(dòng)力分配總述再生制動(dòng)系統(tǒng)能量并不是都能被回收，只有驅(qū)

49、動(dòng)軸上的制動(dòng)能量才能夠被電機(jī)回收，因此混合動(dòng)力汽車前后軸制動(dòng)力分配直接影響著再生制動(dòng)系統(tǒng)能量回收的效率，為了增加回收能量，需要合理地對(duì)前后軸的制動(dòng)力進(jìn)行分配，并以此為依據(jù)，制定出合理的制動(dòng)力控制策略?；旌蟿?dòng)力汽車在制動(dòng)過程中控制電動(dòng)機(jī)發(fā)電，通過動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)對(duì)車輪產(chǎn)生阻力轉(zhuǎn)矩，從而可以在整車制動(dòng)的同時(shí)，通過發(fā)電機(jī)把整車動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能儲(chǔ)存在能量?jī)?chǔ)存裝置(比方蓄電池組)中，實(shí)現(xiàn)整車能量回收。因此，混合動(dòng)力汽車整車制動(dòng)力為前后輪液壓制動(dòng)力和電機(jī)再生制動(dòng)力之和。不計(jì)滾動(dòng)阻力和減速時(shí)的慣性力、慣性力偶矩時(shí)，混合動(dòng)力汽車的制動(dòng)過程可由下式表示： (3-4)本論文研究對(duì)象為紅旗CA7220E，前軸為驅(qū)動(dòng)軸，它

50、的制動(dòng)力分配可由圖3-5表示22：制動(dòng)力F=F1+F2+Fre后軸制動(dòng)力F2 =1-F前軸制動(dòng)力F1+Fre前軸摩擦制動(dòng)力F1=F 電機(jī)制動(dòng)力Fre=re F1圖3-5 制動(dòng)力分配圖在進(jìn)行混合動(dòng)力汽車的制動(dòng)力分配時(shí)，除了考慮制動(dòng)器制動(dòng)力和路面附著條件外，還應(yīng)考慮到電機(jī)再生制動(dòng)能力的大小和蓄電池的承受能力以及傳動(dòng)系結(jié)構(gòu)的影響。3.4.2 混合動(dòng)力汽車制動(dòng)力系數(shù)分配確定因本文中混合轎車為前軸驅(qū)動(dòng)，可在前軸參加電機(jī)制動(dòng)力，因此該制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)力分配存在以下關(guān)系23： (3-5)為了讓混合動(dòng)力轎車盡可能多回收能量，其前后軸制動(dòng)力分配系數(shù)和傳統(tǒng)汽車要滿足相關(guān)制動(dòng)法規(guī)的規(guī)定，讓前后軸制動(dòng)力分配系數(shù)在一個(gè)合理

51、的范圍內(nèi)。為了保證制動(dòng)平安，聯(lián)合國(guó)歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)制定了ECER13制動(dòng)法規(guī)，對(duì)雙軸汽車前后輪制動(dòng)器制動(dòng)力提出了明確的要求。法規(guī)規(guī)定：當(dāng)制動(dòng)強(qiáng)度 時(shí)，前軸利用附著系數(shù)f應(yīng)在后軸利用附著系數(shù)r之上，而且滿足的關(guān)系。由汽車?yán)碚撝R(shí)21可得： (3-6)而 (3-7)同理可得： (3-8)當(dāng)制動(dòng)強(qiáng)度，制動(dòng)法規(guī)要求： (3-9)有上述式子聯(lián)立可得制動(dòng)力系數(shù)控制曲線表達(dá)式如下： (3-10)3.4.3 混合動(dòng)力汽車制動(dòng)力控制策略研究結(jié)合前文提到的三種典型制動(dòng)力控制策略，制定總體策略安排如下：制動(dòng)強(qiáng)度比擬小時(shí)，電機(jī)只提供需要的制動(dòng)力，當(dāng)需求制動(dòng)力大于電機(jī)所能提供的制動(dòng)力時(shí)，電機(jī)提供最大制動(dòng)力，即100%負(fù)荷

52、；當(dāng)制動(dòng)力強(qiáng)度比擬大時(shí)，為了保證制動(dòng)的穩(wěn)定性，完全由液壓制動(dòng)系統(tǒng)施加制動(dòng)力矩，此時(shí)電機(jī)將逐步退出制動(dòng)。大體控制方案23如圖3-6所示。ECE制動(dòng)法規(guī)界限理想I曲線制動(dòng)力分配策略控制曲線后軸制動(dòng)力N前軸制動(dòng)力(N)圖3-6 擬合方案設(shè)計(jì)圖如圖中OA線，該段屬于小強(qiáng)度制開工況，制動(dòng)力全部由前軸電機(jī)提供。制動(dòng)力表達(dá)式如下： 3-11如圖中AB線，該段已經(jīng)屬于中等強(qiáng)度制開工況，C點(diǎn)對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)為電機(jī)最大制動(dòng)扭矩。在此條件下，前后制動(dòng)力共同作用，在滿足最大條件下進(jìn)行分配。該段制動(dòng)力表達(dá)式如下： 3-12如圖中BC線，該段屬中等強(qiáng)度制開工況，到達(dá)B點(diǎn)后，電機(jī)完全工作時(shí)的制動(dòng)力矩不能滿足整車的要求。為此，缺

53、乏的那局部制動(dòng)力由后軸分擔(dān)，因此該工況下前后軸制動(dòng)力表達(dá)式如下： 3-13如圖中CD線，該段屬于中等強(qiáng)度制開工況，為了防止出現(xiàn)后軸先抱死的工況，該段制動(dòng)力的表達(dá)式如下： 3-14如圖中D點(diǎn)往后的直線局部，該段已經(jīng)屬于緊急制開工況，制動(dòng)力將全部由摩擦制動(dòng)提供，該段制動(dòng)力表達(dá)式如下： 3-153.5 本章小結(jié)本章首先對(duì)汽車制動(dòng)過程簡(jiǎn)要概括，并詳述再生制動(dòng)過程工作原理。其次，介紹了三種典型制動(dòng)力控制策略并作出相應(yīng)的分析，在其根底上，并結(jié)合以前研究的成果，制定比擬合理的控制策略方案，但控制方案工作模式較多，實(shí)現(xiàn)比擬復(fù)雜，在現(xiàn)實(shí)中難以實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)實(shí)的一般控制策略不能對(duì)其精確控制，所以將在AMESim及Mat

54、lab/Simulink環(huán)境下進(jìn)行仿真研究。在下一章中將分別介紹在AMESim的仿真模型及Matlab/Simulink中的控制算法模型。第4章 混合動(dòng)力汽車再生制動(dòng)系統(tǒng)建模本文采用 Matlab/Simulink 和 AMESim 軟件對(duì)再生制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行建模。由于整車再生制動(dòng)與電機(jī)、電池、輪胎、制動(dòng)器等關(guān)鍵部件工作狀態(tài)密切相關(guān)，要模擬整車再生制動(dòng)的過程較為復(fù)雜。為到達(dá)模擬整車再生制動(dòng)功能又簡(jiǎn)化模型建立的目的，根據(jù)整車在行駛過程中能量的流動(dòng)過程，采用理論建模與數(shù)值建模相結(jié)合的方法來建立仿真模型。4.1 AMEsim 及Matlab/Simulink軟件簡(jiǎn)介4.1.1 AMESim軟件簡(jiǎn)介現(xiàn)在L

55、MS Imagine. Lab AMESim (Advanced Modeling Environment for performing Simulation of engineering systems)，是多學(xué)科領(lǐng)域復(fù)雜系統(tǒng)建模仿真平臺(tái)。用戶可在這個(gè)單一平臺(tái)上建立復(fù)雜的多學(xué)科領(lǐng)域的系統(tǒng)模型，并在此根底上進(jìn)行仿真計(jì)算和深入分析，也可以在這個(gè)平臺(tái)上研究任何元件或系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)性能?，F(xiàn)有的應(yīng)用庫(kù)有： HYPERLINK :/baike.baidu /view/15257.htm t _blank 機(jī)械庫(kù)、信號(hào)控制庫(kù)、 HYPERLINK :/baike.baidu /view/189026.h

56、tm t _blank 液壓庫(kù)包括管道模型、 HYPERLINK :/baike.baidu /view/189026.htm t _blank 液壓元件設(shè)計(jì)庫(kù)HCD、動(dòng)力傳動(dòng)庫(kù)、液阻庫(kù)、注油庫(kù) 如潤(rùn)滑系統(tǒng)、氣動(dòng)庫(kù)包括管道模型、電磁庫(kù)、電機(jī)及驅(qū)動(dòng)庫(kù)、冷卻系統(tǒng)庫(kù)、熱庫(kù)、熱液壓庫(kù)包括管道模型、熱氣動(dòng)庫(kù)、熱液壓元件設(shè)計(jì)庫(kù)THCD、二相庫(kù)、 HYPERLINK :/baike.baidu /view/4352932.htm t _blank 空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)庫(kù)；主要應(yīng)用于航空航天，車輛、船舶、重工制造業(yè)24。應(yīng)用領(lǐng)域包括：燃料噴射系統(tǒng)；懸掛系統(tǒng)；車輛動(dòng)力學(xué)；制動(dòng)系統(tǒng)；潤(rùn)滑系統(tǒng)；動(dòng)力操縱系統(tǒng)；冷卻系統(tǒng)；傳動(dòng)

57、系統(tǒng)；變量閥壓力脈動(dòng)；液壓元件；閥/管路/升降機(jī)；系統(tǒng)控制；液壓回路；機(jī)械系統(tǒng)。AMESim 處于不斷的快速開展中，它現(xiàn)在包括五大軟件平臺(tái)：1AMESim建模、仿真和分析平臺(tái)。2AMESet高級(jí)的二次開發(fā)平臺(tái)。3AMECustom定制、封裝、加密平臺(tái)。4AMERun現(xiàn)有模型仿真分析平臺(tái)。5AMEDesk數(shù)據(jù)庫(kù)管理平臺(tái)。其中AMEDesk 是新版本AMESim Rev7A 中新增的，它的出現(xiàn)使得軟件的系統(tǒng)協(xié)調(diào)仿真能力大大增強(qiáng)。4.1.2 Matlab/Simulink軟件簡(jiǎn)介 Simulink是 /view/10598.htm t _blank MATLAB最重要的組件之一，它提供一個(gè) HYPE

58、RLINK :/baike.baidu /view/3821780.htm t _blank 動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和綜合分析的集成環(huán)境。在該環(huán)境中，無需大量書寫程序，而只需要通過簡(jiǎn)單直觀的鼠標(biāo)操作，就可構(gòu)造出復(fù)雜的系統(tǒng)。Simulink具有適應(yīng)面廣、結(jié)構(gòu)和流程清晰及仿真精細(xì)、貼近實(shí)際、效率高、靈活等優(yōu)點(diǎn)，并基于以上優(yōu)點(diǎn)Simulink已被廣泛應(yīng)用于控制理論和 HYPERLINK :/baike.baidu /view/162096.htm t _blank 數(shù)字信號(hào)處理的復(fù)雜仿真和設(shè)計(jì)。并且Simulink是一種可視化仿真工具， 是一種基于MATLAB的框圖設(shè)計(jì)環(huán)境，是實(shí)現(xiàn) HYPERLINK

59、:/baike.baidu /view/3821780.htm t _blank 動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和分析的一個(gè)107.htm t _blank 軟件包，被廣泛應(yīng)用于 HYPERLINK :/baike.baidu /view/375180.htm t _blank 線性系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)、 HYPERLINK :/baike.baidu /view/181947.htm t _blank 數(shù)字控制及 HYPERLINK :/baike.baidu /view/162096.htm t _blank 數(shù)字信號(hào)處理的建模和仿真中。Simulink可以用連續(xù)采樣時(shí)間、離散采樣時(shí)間或兩種混合的采樣時(shí)間

60、進(jìn)行建模，它也支持多速率系統(tǒng)，也就是系統(tǒng)中的不同局部具有不同的采樣速率。為了創(chuàng)立 HYPERLINK :/baike.baidu /view/3821780.htm t _blank 動(dòng)態(tài)系統(tǒng)模型，Simulink提供了一個(gè)建立模型方塊圖的圖形 HYPERLINK :/baike.baidu /view/1309799.htm t _blank 用戶接口(GUI) ，這個(gè)創(chuàng)立過程只需單擊和拖動(dòng)鼠標(biāo)操作就能完成，它提供了一種更快捷、直接明了的方式，而且用戶可以立即看到系統(tǒng)的仿真結(jié)果。其特點(diǎn)有如下幾方面：1豐富的可擴(kuò)充的預(yù)定義模塊庫(kù)； 2交互式的圖形 HYPERLINK :/baike.baidu