前言

　　鉴于众所周知的能源问题,世界各国目前对新能源车辆,如混合动力汽车、燃料电池汽车,给予了前所未有的关注。这些新能源汽车的共同特点是在整车动力系统中引入电机驱动和大容量蓄电设备CONTROL ENGINEERING China版权所有,如动力蓄电池和超级电容等。这一特点为汽车制动工况下的整车动能回收提供了便利的条件。

　　国内外对如何充分利用车辆的制动能量进行了大量的工作,提出了多种回馈制动与液压制动匹配控制的策略和方法,如并行分配策略、最佳前/后制动力分配比策略、最佳能量回收策略等[1-2]。

　　不管是哪一种分配形式,在实现上均要以液压制动力的灵活控制为前提,如果仅仅采用传统的液压制动系统www.cechina.cn,液压制动力与驾驶员的踏板力输入为固定的函数关系,则无法实现回馈制动力与液压制动力的灵活控制,更无法实现理想的制动力分配控制方案。

　　线控制动技术的出现为灵活控制摩擦制动力提供了可能,然而由于技术上的难度太大,短时间内应用尚无可能[3]。因此对传统的液压制动系统进行改造,实现灵活的液压制动力控制,对提高电动汽车的制动能量的回收率是很有必要的。

1　并行电液制动系统组成

　　在以实现再生制动为目标的制动系统改造时,必须遵循以下几点原则

　　(1)符合驾驶员传统的驾驶习惯,保持整车的驾驶员输入与整车减速度的关系特性;

　　(2)保持整车的制动性能和制动稳定性能;

　　(3)系统高可靠性及故障下的备份制动能力。

　　鉴于以上的原则,提出如图1所示的电液并行制动系统方案。

    图1 并行电液制动系统组成

　　为了在同样的踏板位移输入下,电动汽车驱动电机回馈制动力与液压制动力同时施加在车轮上的时候能够保持与传统车辆同等的制动减速度,系统增设了液压控制模块。在同等踏板位移下,控制制动管路压力下降,从而减小液压制动力控制工程网版权所有,当施加上相应大小的回馈制动力后,达到此踏板位移下对应的制动减速度。

　　与传统的液压制动系统相比,并行电液制动系统增加了踏板位移传感器和制动管路与储油器之间的回油管路,并且在回油管路中增加了常闭型高速电磁阀以控制制动管路的压力。

    制动过程中,整车控制器(VMS)根据踏板位移确定总目标制动力的大小CONTROL ENGINEERING China版权所有,同时根据车速、蓄电池荷电状态(SOC)等信息确定电机回馈制动力的大小,然后在制动力分配策略中确定出实际再生制动力与液压制动力,并将其传送到相应的控制模块中执行。模块之间的信息传递通过CAN总线进行。并将分配后的液压制动力传递给制动系统控制器(BECU,electric control unit of brake system),BECU负责控制电磁阀实现相应的液压制动力。并行制动控制系统结构如图2所示。

    图2 并行制动控制系统构成图

2　制动力分配策略

　　目前国内外提出的再生制动系统制动力分配策略主要有3种:并行分配策略、最佳前/后制动力分配比策略和最佳能量回收策略。由于目前大部分轿车的制动系统多采用串联双腔主缸和X型制动管路布置,后两种制动力分配策略在实现上有较大的难度,因此文中仍采用并行制动力分配策略。

　　在轻度制动或缓速制动的初期阶段(踏板位移较小),优先施加电机再生制动。此时一般车速较高,电机的效率也较高,是能量回收的主要阶段。中度和重度制动时,再生制动力和液压制动力并行实施,其中优先保证电机再生制动力的最大实施。这样可以在保证整车制动性能的基础上控制工程网版权所有,尽可能多地回收制动能量。

　　重度和紧急制动时可以适当减小电机再生制动力的大小,防止前轮过早抱死,保证制动稳定性。

　　因此,分配后的前后制动力的曲线可以是落在如图3所示的阴影区域中的任意曲线,其中OA为电机的最大制动力。

    图3制动力分配区间

3　制动稳定性分析

　　根据汽车前后轴利用附着系数的定义[4],有

　　φ=Fx/Fz                                       (1)

　　式中Fx为地面摩擦制动力；Fz为对应轴荷。

　　由于研究车型采用的是前轴中央电机驱动,因此采用电液并行制动时的前后利用附着系数为

　　式中φf、φr为前、后轴利用附着系数；z为制动强度；a、b、hg分别为车辆质