再生制动与纯电动汽车机电耦合系统协调控制

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1、再生制动与纯电动汽车机电耦合系统协调控制(申请清华大学工程硕士专业学位论文)培养单位：汽车工程系工程领域：车辆工程申请人：李旭健指导教师：李亮研究员二○一七年五月CooperativeControlofRegenerativeBrakingandElectromechanicalCouplingSystemsofElectricVehicleThesisSubmittedtoTsinghuaUniversityinpartialfulfillmentoftherequirementfortheprofessiona

2、ldegreeofMasterofEngineeringbyLiXujian(VehicleEngineering)ThesisSupervisor:ProfessorLiLiangMay,2017摘要摘要再生制动是提高新能源汽车效率的重要技术。为了提高再生制动的效率，一方面要优化再生制动力与液压制动力的分配，尽可能采用电机制动，另一方面电机制动要与传动系统协同工作，利用变速箱改变电机的工作点，扩展电机制动的高效区间。为了保证制动安全，再生制动需要与防抱死制动系统协调工作，保证车辆在紧急制动情况下的稳定性。本文建立

3、了基于电子稳定性控制（ESC）硬件和自动机械式变速箱（AMT）的再生制动硬件在环（HIL）仿真平台。再生制动控制策略在ESC控制器中实现，整车模型采用CarSim车辆模型，并实时运行在下位机中。HIL仿真平台提供了完整的实车再生制动控制器的运行环境，实现了再生制动高精度的仿真测试。针对一款配备有两档AMT的纯电动汽车，开展了再生制动过程中的降挡控制研究，提出了一种分层控制策略，系统地解决了降档点优化、制动力分配以及电机、AMT和液压制动系统的协调控制问题。上层控制器进行电机制动力和液压制动力的分配，同时采用离线优化

4、在线查表的方法，确定最佳换挡点；中层控制器采用非线性滑模观测器（SMO），估计车轮的制动力；底层控制器实现电机制动和液压制动的协调控制，其中液压制动力的调控采用低频占空比控制。该算法提高了再生制动的效率，扩展了电机的高效区间。针对再生制动与ABS的协调问题，提出了一种切换补偿策略。在正常制动工况下，采用液压制动补偿电机制动，在满足驾驶员制动需求的条件下，回收尽可能多的制动能量；在紧急制动工况下，采用电机制动补偿液压制动，弥补了液压制动固有的滞后特性。该算法在保证再生制动回收效率的前提下，强化了防抱死系统（ABS）的

5、控制效果。为了验证再生制动降挡策略的有效性，开展了MATLAB/Simulink仿真和硬件在环仿真实验验证，结果显示提出的降档策略可以显著提高再生制动系统在不同工况下再生制动的效率。为了检验防抱死制和再生制动协调控制算法的效果，进行了CarSim和MATLAB/Simulink联合仿真，结果显示，提出的控制算法可以有效补偿液压制动系统的滞后特性，并显著提高ABS在过渡工况下的控制效果。关键词：再生制动；降挡控制；防抱死制动；滑模控制；硬件在环IAbstractAbstractRegenerativebrakingi

6、soneofthekeytechnologiesofnew-energyvehiclestoimprovetheenergyefficiency.Inordertoimprovetheefficiencyofregenerativebraking,thedistributionofregenerativebrakingforceandhydraulicbrakingforceshouldbeoptimizedtomaximizethemotorbrakingforce.Ontheotherhand,cooperat

7、ivecontrolofmotorbrakingandtransmissionsystemisneededtoexpandmotor’shighefficiencyarea.Inordertoensurebrakingsafety,cooperativecontrolbetweenABSandregenerativebrakingsystemisneededtomakevehiclesremainstableinemergencybraking.Ahardware-in-the-loopplatformforreg

8、enerativebrakingtestsisbuiltbasedonElectronicStabilityControl(ESC)hardwareandAutomatedMechanicalTransmission(AMT).TheregenerativebrakingstrategiesareimplementedinESCcontroller.Thev