楊鵬

摘要：對于電動汽車在行駛過程當(dāng)中要提高其穩(wěn)定性，就要對電動車的電機(jī)和液壓制動系統(tǒng)進(jìn)行分析。根據(jù)相應(yīng)的模型來確定具體的制動轉(zhuǎn)距協(xié)調(diào)方案。本篇文章通過使用仿真軟件對各種情況之下的電動汽車制動系統(tǒng)進(jìn)行了模擬仿真，得到了相應(yīng)的數(shù)據(jù)。對相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究，可以得到以下結(jié)論：在低強(qiáng)度的制動情況之下，電機(jī)制動可以滿足汽車的需求;而針對于中等強(qiáng)度時(shí)，電機(jī)和液壓制動系統(tǒng)都可以對其進(jìn)行滿足，提供穩(wěn)定的制動;而針對高強(qiáng)度制動時(shí)，采用電動液壓制動系統(tǒng)可滿足制動穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：電車制動;電動液壓制動系統(tǒng);協(xié)調(diào)控制

0 ?引言

針對于汽車的制動裝置而言，能夠使得駕駛員在駕駛汽車的過程中，不管是在上坡、下坡、減速或者是停止等各方面操作上，都能夠有非常穩(wěn)定的制動能力，同時(shí)也可以使得汽車在下坡的過程當(dāng)中，保證車輛的勻速前進(jìn)。當(dāng)前在我國范圍內(nèi)，很多的電動汽車通常都是采用電機(jī)制動系統(tǒng)或者是采用相應(yīng)的液壓制動系統(tǒng)，這兩種系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)能量的有效收回。而采用電動和液壓混合動力的系統(tǒng)，當(dāng)前在研究過程中發(fā)現(xiàn)可以使得動能得到最優(yōu)化的收回效率，達(dá)到較高的收回力度。因此，在進(jìn)行電動汽車制動的過程當(dāng)中，選擇合理的制動方案可以保證汽車在行駛當(dāng)中的穩(wěn)定以及安全性，整體的制動方案可以總結(jié)為下面的三種類型：

①修正系統(tǒng)參數(shù)從而可以很好的保證速度響應(yīng)和液壓機(jī)電機(jī)制動系統(tǒng)校正;

②基于濾波算法原理的協(xié)調(diào)控制方案;

③采用前饋及后饋響應(yīng)方式調(diào)控液壓制動系統(tǒng)。

本篇文章在進(jìn)行案例選取的過程當(dāng)中，選用的是前輪驅(qū)動的電動汽車為本篇文章主要的研究對象。針對電動汽車的電動液壓制動系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了在各種模式和方案之下的整體研究方法。利用Matlab/Simulink仿真軟件，對電機(jī)以及液壓制動系統(tǒng)功率控制進(jìn)行校核，建立仿真模型。通過不同模型道路的仿真分析，得到了不同情況之下的制動穩(wěn)定性數(shù)據(jù)，為電動液壓制動系統(tǒng)今后的探究提供了合適的素材。

1 ?基本結(jié)構(gòu)及工作原理

當(dāng)駕駛員在駕駛車輛的時(shí)候踩下了制動踏板的時(shí)候，此時(shí)電動車對應(yīng)的位移傳感器會把相應(yīng)的信息向電動液壓制動控制單元（ECU）進(jìn)行傳遞，在此過程當(dāng)中我們應(yīng)該注意到ECU其本身是針對于蓄電池SOC所構(gòu)建而成的。對于行使過程中的制動模式以及制動力，這兩者的動力主要的來源是車輛的車輪轉(zhuǎn)速以及相應(yīng)的電機(jī)轉(zhuǎn)速。

2 ?電動液壓協(xié)調(diào)制動控制策略

2.1 協(xié)調(diào)控制下的制動控制過程

在車輛行駛的過程中，車輛的電機(jī)制和液壓制動轉(zhuǎn)矩兩者的相互協(xié)調(diào)控制，可以很好的保證電動一液壓復(fù)合制動系統(tǒng)在車輛運(yùn)行過程中處于相對的穩(wěn)定性狀態(tài)。我們根據(jù)車輛運(yùn)行過程中電機(jī)、液壓系統(tǒng)本身的動態(tài)響應(yīng)特性以及相應(yīng)的反應(yīng)條件，作者根據(jù)液壓制動轉(zhuǎn)矩所需要達(dá)到的預(yù)期及標(biāo)值對相應(yīng)的控制方案進(jìn)行確定和具體的方案實(shí)施，這樣可以很好的保證液壓制動系統(tǒng)開始相應(yīng)的工作之后，通過使用上面的既定方案進(jìn)行施工，可以很好的確保整個(gè)的控制流程都能夠處于一個(gè)相對的安全的狀態(tài)之下;除此之外也可以很好的讓制動轉(zhuǎn)矩協(xié)調(diào)控制方案可通過使用上面的既定方案進(jìn)行施工，從而得到相應(yīng)的變化動態(tài)響應(yīng)。

針對車輛運(yùn)行中的電動液壓制動系統(tǒng)而言，其一共可以分成主要的3種模式，這3種模式分別是：

①液壓制動模式（HBM）;

②電機(jī)制動模式（MBM）;

③協(xié)調(diào)控制下的制動模式（CBM）。

針對于所謂的制動模式而言，其具有的轉(zhuǎn)換方案如下所示：當(dāng)車輛的蓄電池SOC≥0.8時(shí)，為了可以有效地避免車輛的蓄電池出現(xiàn)相應(yīng)的過量充電情況，因此在這種情況之下我們并不會對制動能進(jìn)行相應(yīng)的回收操作，此時(shí)我們主要采用的是液壓制動模式來進(jìn)行車輛的運(yùn)行;當(dāng)車輛的蓄電池SOC<0.8時(shí)，與此同時(shí)相應(yīng)的車輛制動強(qiáng)度大（z>0.7）時(shí)，同時(shí)滿足以上兩個(gè)條件，對于車輛運(yùn)行過程當(dāng)中的制動安全性進(jìn)行很好的保證，此時(shí)我們主要采用的是液壓制動模式來進(jìn)行車輛的運(yùn)行;而當(dāng)車輛的制動強(qiáng)度z≤0.2時(shí)，因此在這種情況之下我們?yōu)榛厥崭嘀苿幽?，此時(shí)我們主要采用的是電機(jī)制動模式來進(jìn)行車輛的運(yùn)行;當(dāng)車輛的制動強(qiáng)度z滿足0.2

2.2 電機(jī)制動模式

電機(jī)制動時(shí)蓄電池SOC<0.8且z為0

FL=Gfz ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（1）

Fbf-reg=min（FL，F(xiàn)m） ? ? ? ? ? ? ? ? （2）

Fbf-hyp=Fbf-Fbf-reg ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（3）

Fbf-hyp=0 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （4）

式中：驅(qū)動輪制動力是公式中的N 表示;車輛重力是公式中的G 表示;制動強(qiáng)度和摩擦因數(shù)是公式中的z和f表示;驅(qū)動輪所需的電機(jī)制動力是公式中的Fbf-reg表示;電機(jī)再生制動力是公式中的Fm表示;驅(qū)動輪（前輪）液壓制動力是公式中的Fbf表示;后輪液壓制動力是公式中的Fbf-hyp表示。

2.3 協(xié)調(diào)控制下的制動模式

當(dāng)電動汽車的蓄電池SOC<0.8與此同時(shí)其制動強(qiáng)度z還應(yīng)該處于0.2

2.4 液壓制動模式

當(dāng)電動汽車的蓄電池SOC≥0.8時(shí)，此時(shí)為了可以有效地避免蓄電池出現(xiàn)過度充電的情況存在，只是通過液壓制動模式并不能對于制動能進(jìn)行很好的回收;而當(dāng)z>0.7的時(shí)候，此時(shí)的車輛會處于緊急制動情況，在此時(shí)我們主要追求的安全性，這才是制動控制所需要的重要的目標(biāo)，此時(shí)我們應(yīng)該使用液壓制動模式，對制動能量回收進(jìn)行放棄。

3 ?分析

3.1 電機(jī)制動模式

我們在實(shí)驗(yàn)過程中，將電動車的初始速度設(shè)置為20km/h，然后讓電動汽車處于低強(qiáng)度制動時(shí)（z=0.2）進(jìn)行相應(yīng)的剎車制動操作，然后對于電動汽車當(dāng)前的高附著以及低附著系數(shù)兩種路面情況實(shí)施具體的仿真實(shí)驗(yàn)操作。在具體的實(shí)驗(yàn)操作中我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)電動汽車處于低制動強(qiáng)度時(shí)，電動汽車的電動液壓制動系統(tǒng)其實(shí)在此時(shí)是處在一個(gè)電機(jī)制動的模式當(dāng)中的，在這種情況之下，電動汽車的制動力是由其電機(jī)制動系統(tǒng)進(jìn)行具體的供應(yīng)的，在這種狀態(tài)之下電動車的液壓制動力是保持零不變的。其實(shí)對于電動汽車而言，其處于高附著或者是低附著系數(shù)的情況之下，對于這兩中不同的路面情況下，電動車在行使的過程當(dāng)中，電動汽車的車輪在旋轉(zhuǎn)中的轉(zhuǎn)速是跟隨著車速的逐漸變化而產(chǎn)生相應(yīng)的變化，而電動汽車的轉(zhuǎn)速在變化過程中其實(shí)沒有表現(xiàn)出非常明顯的波動情況，所以通過實(shí)驗(yàn)我們可以很好的確定電機(jī)制動模式下，電動汽車具備的制動性能是非常優(yōu)異的。

3.2 協(xié)調(diào)控制下的制動模式

我們在實(shí)驗(yàn)過程中，將電動汽車的初始速度設(shè)置為 60km/h，然后讓電動汽車處于中等制動強(qiáng)度（z=0.6）的時(shí)候進(jìn)行相應(yīng)的剎車制動操作，然后對于電動汽車當(dāng)前的高附著（φ=0.85）以及低附著（φ=0.3）系數(shù)兩種路面情況實(shí)施具體的仿真實(shí)驗(yàn)操作。通過圖我們可以很清楚的對結(jié)果進(jìn)行分析，當(dāng)電動汽車的后輪液壓制動力始終維持不變的時(shí)候，此時(shí)電動車的前輪電機(jī)制動力（再生制動力）相應(yīng)的比例系數(shù)會出現(xiàn)相應(yīng)的變化，與此同時(shí)液壓制動力也會出現(xiàn)持續(xù)性的變化。

其中，當(dāng)電動汽車的電機(jī)制動力在不斷的變大的時(shí)候，其到達(dá)一定的比例之后就會維持當(dāng)前的數(shù)值不再發(fā)生變化;此時(shí)的液壓制動力就會逐漸的減小逐漸的變成0。整個(gè)的制動過程在啟動1.5s之后，此時(shí)的電動汽車的電機(jī)制動力其整體的動力比例可以達(dá)到94%，此時(shí)的電動汽車的后輪液壓制整體的動力比例僅為6%，而此時(shí)電動汽車的前輪液壓制動力會變成0。根據(jù)研究前輪轉(zhuǎn)速曲線我很可以很好的了解到，在對于制動過程進(jìn)行研究和分析的過程中，電動汽車的車輪并不存在所謂的打滑現(xiàn)象，這也就可以很好地說明這種制動模式下，電動汽車的整體制動過程是非常的平穩(wěn)可靠的。

對于車輛制動強(qiáng)度比道路附著系數(shù)大的情況，針對這種情況實(shí)施相應(yīng)的工況模型仿真。整個(gè)結(jié)果表示在電動車整個(gè)制動過程，電動車的車輪轉(zhuǎn)速存在相應(yīng)的波動和一定的起伏，但是這種現(xiàn)象伴隨著制動時(shí)間的逐漸延長，相應(yīng)的波動幅度也會出現(xiàn)相應(yīng)的逐漸衰減，并且會逐漸的衰減到相應(yīng)的范圍內(nèi);和相應(yīng)的液壓制動系統(tǒng)進(jìn)行比較的話，盡管對于電機(jī)制動系統(tǒng)而言，其采用的是一階慣性控制方案的方法來進(jìn)行實(shí)施的，但是其整體的響應(yīng)會比之前的要反應(yīng)更加迅速，除此之外還會獲得更大的瞬時(shí)制動轉(zhuǎn)矩。

3.3 液壓制動模式

電動車的液壓制動模式要進(jìn)行工作，必須要電動車的蓄電池SOC≥0.8，同時(shí)相應(yīng)的制動強(qiáng)度z>0.7，同時(shí)滿足這兩個(gè)情況之后才會進(jìn)行工作，這種工作模式就好像協(xié)調(diào)控制的制動類似，但是我們應(yīng)該注意的是在液壓制動模式下，對于車輪轉(zhuǎn)速同樣還是會存在波動出現(xiàn)的情況。與此同時(shí)處于協(xié)調(diào)控制的制動控制系統(tǒng)，其中的液壓值整體水平要比前輪制動的液壓水平要大，所以說這種模式的液壓制動系統(tǒng)對于整個(gè)系統(tǒng)而言，整體的要求也會相對的較高，要求較為苛刻。

4 ?結(jié)論

本篇文章針對電動液壓制動系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的分析，同時(shí)構(gòu)建了相應(yīng)的理論模型，實(shí)施了仿真模擬。結(jié)果顯示，低制動強(qiáng)度電機(jī)制動力就能夠滿足相應(yīng)的要求，液壓制動不產(chǎn)生動力，由電機(jī)進(jìn)行提供;協(xié)調(diào)控制下實(shí)現(xiàn)電機(jī)與液壓制動協(xié)調(diào)，保證車輛制動穩(wěn)定性;當(dāng)制動強(qiáng)度比道路附著系數(shù)大時(shí)，車輪轉(zhuǎn)速會有波動，車內(nèi)人員會產(chǎn)生不舒適感，需優(yōu)化電機(jī)扭矩控制，降低不舒適度。

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