电动轮汽车视野之制动踏板行程仿真机及制动平顺化研究

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1、电动轮汽车视野之制动踏板行程仿真机及制动平顺化研究第1章绪论1.1课题的研究背景汽车工业经过一个多世纪的发展，全球汽车工业面临金融危机和能源环境问题的巨大挑战，传统内燃机汽车已不能再承载潮流趋势，发展电动汽车，实现汽车能源动力系统的电气化，推动传统汽车产业的战略转型，在国际上已经形成了广泛共识。我国已经成为世界上最大的汽车交易市场，若2020年我国轿车保有量达1.2亿辆，20%是小型电动汽车，每年可节省汽油约2300万吨，相当于近1亿吨原油提炼的汽油产量。因此，电动汽车的普及将对中国能源安全产生深远影响。同时，发展电动汽车是解

2、决我国大中城市空气严重污染的根本途径。传统汽车排放的一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化合物等已占大城市空气污染物的70%~80%，成为城市空气污染的主要，发展电动汽车是解决我国大中城市空气严重污染的有效途径。目前，发展电动汽车，实现汽车能源动力系统的电气化，推动传统汽车产业的战略转型，在国际上已经形成了潮流。美国实施绿色新政，把电动汽车作为国家战略的重要组成，计划到2015年普及100万辆插电式混合动力电动汽车（PHEV）。日本把发展电动汽车作为低碳革命的核心内容，并计划到2020年普及包括电动汽车在内的下一代汽车达到1350万辆，

3、为完成这一目标，日本到2020年计划开发出至少17款纯电动汽车、38款混合动力车。德国政府在2008年11月提出未来10年普及100万辆纯电动汽车和插电式混合动力汽车，并宣称该计划的实施，标志德国将进入电动汽车时代[3~6]。国家战略的发布实施，对产业发展有着十分重要的导向作用，必将进一步加快国际电动汽车产业发展的进程。我国已出台多项政策，扶持和引导电动汽车行业的快速发展，政府意欲加速提高国内电动车产业的竞争力，缩短成熟期，实现汽车工业快速发展。电动汽车的发展步入关键时期，机遇与挑战并存[7]。经过多年的探索与努力，国家在新能

4、源汽车电池、电机、电控三大关键技术上相继取得突破，并开始产业化。未来5年将是电动汽车从研发阶段向产业化阶段过渡的关键时期，也是中国将电动汽车产业做大做强的关键5年。根据规划的总体思路，十二五期间将重点开展工作，全面掌握电动汽车核心技术，培育自主研发能力，发挥市场和资源优势，形成有较强竞争力的电动汽车以及关键零部件工业体系。筹划建设电动汽车充电站、加氢站等基础设施，满足电动汽车产业化发展需求，完善电动汽车标准体系，建立有利于电动汽车发展的环境，实现中国由汽车大国向汽车强国的转变[8~11]。本文借助四轮独立驱动电动轮汽车为模型，

5、对制动系统进行系统的研究，提出一些新颖的思想和方法来解决电动汽车制动过程中平顺性的问题。与传统内燃机汽车一样，电动汽车中的制动系统也是驾驶员主要的操纵机构，并且动作频繁，这影响并关系到驾驶员的安全和舒适度。通过深入研究制动踏板感觉和电动汽车制动模式的切换，提出实际可行的控制策略，并利用硬件在环试验平台进行验证，解决面临的实际问题。1.2电动轮汽车介绍1.2.1电动轮驱动汽车的结构随着电动轮汽车的不断发展，军方也开始关注它，发现其有独特的优势，并开展了相关研究。由于电动轮驱动给整车性能带来很多优点，并使整车设计更加灵活，这对普遍

6、采用柴油机为动力，车载空间有限的军用车来说是非常有吸引力的。当军用汽车采用电动轮驱动后，将使车内空间明显增大，可以多装兵员或作战物资。美军现已投入大量资金研究军用电动轮驱动混合动力汽车。图1.8是通用动力公司为美军开发的新一代悍马越野车。该车采用一台排量2.5升的柴油机驱动一个110KS及SIMPACK等软件，这种建模方法只要按机械系统的机械结构参数模型输入软件，则软件自动生成系统的仿真模型[45]。采用图形化建模方法的有Simulink及AMESim等软件，这种方法由用户根据所建系统的动力学方程，建立图形化的计算机仿真模型。

7、多体动力学建模适合用于汽车的动力学性能分析，但这种模型的运动方程是由软件系统自动生成的，用户不易掌握，因此这种模型难以与控制系统相结合。而图形化建模方法由于需用户建立系统的动力学方程，因此需用户对系统的动力学特性有较深入的了解，由于是基于微分方程的模型，所以所建立的模型可以与控制系统的模型结合，研究系统施加控制后的性能。因此，现在对汽车的动力学控制性能进行研究时，如牵引力控制TCS，制动防抱死控制ABS及稳定性控制ESP等，多数采用图形化建模方法。最后由系统的动力学模型与控制系统的模型相结合进行仿真。第3章制动踏板行程模拟器模

8、型建立.......433.1前言.........433.2汽车传统制动系统........433.3制动踏板行程模拟器模型建立及结构设计....533.4轨迹跟踪控制策略及离线仿真与分析......633.4.1传统制动系统特性曲线的测定......633.4.2脚感的轨