并联式液驱混合动力商用车再生制动与气制动协调稳定性控制研究

【摘要】液驱混合动力商用车凭借其较高的能量密度、高经济性、对环境污染小等优点，在能源危机和环境污染日益严重的今天，在混合动力车辆领域发挥着较强的优越性。液驱混合动力车辆的能量管理作为衡量其经济性的唯一途径，目前已成为研究热点。被称为“高速车辆的生命线”的车辆稳定性控制系统，能够抑制车辆不足转向或过多转向的趋势，可避免40%交通事故的发生。因此，在液驱混合动力商用车上加装稳定性控制系统已成为今后的发展趋势。这需要液驱混合动力商用车具有能量管理和稳定性控制的双重功能，故需要对其进行再生制动与气制动协调稳定性控制的研究。液驱混合动力车辆再生制动与气制动协调稳定性控制研究在国内外处于研究前沿，本文结合教育部新世纪优秀人才支持项目“汽车地面力系统协调主动安全控制关键问题”以及作者在硕士期间的科研工作积累，以并联式液驱混合动力商用车（PHHV）为研究对象，旨在通过离线仿真的开发手段，对该车辆的再生制动与气制动进行协调稳定性控制研究。本文的研究涉及到并联式液驱混合动力车辆关键部件选型、气压集成制动系统的设计、能量管理控制算法、稳定性控制算法及再生制动协调控制等五个方面。论文主要内容包括：（1）并联式液驱混合动力车辆的总成机构及参数匹配PHHV商用车配置类型较多，首先需要进行PHHV商用车总成的配置的分析，包括发动机、变速器等传统动力总成中关键部件的参数匹配，以及包括蓄能器、变量泵/马达等辅助动力总成中关键部件的参数匹配。并在此基础上进行各个关键部件的选型。为了能够加装稳定性控制系统，需要将传统的双回路气压制动系统替换为气压集成制动系统。气压集成制动系统包括适合稳定性控制的阀控制动回路、辅助双回路制动回路，以及挂车制动回路等。（2）整车动力学模型的搭建由于研究范围涉及到转向和制动两个方面，本文搭建9自由度的车辆动力学模型。模型能够满足转向、制动和驱动三种工况，以及转向制动的联合工况，能够分析车辆的纵向动力学和操纵动力学方面的各项性能。模型主要包括：发动机模型、传动系模型、制动器模型、车体动力学模型、驾驶员模型和轮胎模型。发动模型中包含动力输出部分和油耗检测部分。（3）再生制动与气制动协调稳定性控制算法再生制动与气制动协调稳定性控制算法主要包括：发动机控制、再生制动力分配控制、稳定性控制，以及再生制动与稳定性的协调控制。采用最优控制完成发动机控制，采用基于逻辑门限值的控制算法完成再生制动力的分配，采用可变参数的增量式联合PI控制完成稳定性控制。在协调控制中，首先采用制动踏板运动量形成的三维空间来判断制动状态，然后采用状态机的方法完成再生制动与稳定性系统的状态切换控制，最后通过分析气压制动和液驱制动的动态响应特性，完成气压制动力的补偿控制。（4）再生制动与气压制动协调稳定性控制算法的离线仿真研究本文利用Matlab软件中的Simulink/Simscape等仿真模块，对PHHV商用车关键部件及其控制算法进行离线仿真研究。利用Simulink和S函数等工具搭建车辆动力学模型和各个控制算法模块，利用Simscape搭建液驱系统和发动机动力总成。分别在城市循环工况、开环转向制动工况及高附路面制动工况等多工况进行离线仿真研究。离线仿真的结果验证了配置的PHHV商用车各关键部件的正确性、气压集成制动系统的合理性、再生制动力分配及稳定性系统控制算法的有效性、协调控制算法及制动力补偿算法的有效性。
【作者】孙博华；
【导师】李静；
【作者基本信息】吉林大学，车辆工程，2014，硕士
【关键词】并联式液驱混合动力商用车；气压集成制动；稳定性控制；车辆动力学模型；协调控制；

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