外文翻译 - 基于再生制动强度连续性的电动汽车新型制动力分配策略.doc

1、机电工程学院毕业设计外文资料翻译设计题目: GD1041型商用车离合器设计 译文题目: 基于再生制动强度连续性的电动汽车 新型制动力分配策略 学生姓名： 学 号： 专业班级： 指导教师： 正文：外文资料译文 附 件：外文资料原文 指导教师评语： 签名： 年 月 日正文：外文资料译文文献出处：吉林大学学报，2013（20）基于再生制动强度连续性的电动汽车新型制动力分配策略廉宇峰1，2，田彦涛1，3，胡蕾蕾1，尹承41、学院通信工程，吉林大学，长春130025，中国;2、电气与电子工程学院，长春工业大学，长春130012，中国; 3、仿生技术教育部（吉林大学），长春130025，中国教育部重点实验

2、室，中国; 4、启明信息技术股份有限公司，长春130122，中国摘要：再生制动是当车辆制动或车辆主体下坡时，将存储在车辆主体的动能和势能转化成电能，并将其存储到电池中。如何分配四轮驱动的电动车前后轮的制动力比只采用后轮驱动或前轮驱动电动车制动力的分配更为复杂。在这项工作中，前、后轮的摩擦制动力分配曲线可以通过优化液压比例调节阀的制动力分配曲线来确定，安全制动的范围也可以相应地得到。基于再生制动强度连续性的制动力分配策略旨在解决采用四轮驱动的电动汽车的制动力分配的问题。公路燃料经济性测试（ HWFET ）的驱动条可以用来提供速度信号，前、后轮的制动力方程可以用线性方程组表示。基于再生制动强度连续

3、性的制动力分配策略的可行性，有效性和实用性可通过前、后轮的再生制动强度仿真曲线和制动力分配模拟曲线得以验证。这种分配策略结构简单，容易实施，值得推广。关键词：制动力分配；再生制动；电动汽车；四轮驱动；再生制动强度连续性1引言随着汽车工业的发展，传统内燃机引起的空气恶化，能源匮乏等问题正引起人们越来越多的关注。几乎一半的能量消耗在传统内燃机的制动过程中1。相反，电动汽车（EV ）和混合动力电动汽车（HEV ）技术治理环境问题和能源问题方面表现出巨大的潜力。电动汽车，其特征在于将车汽车的动能和势能通过再生制动（RB）转化为电能2 。因此，这种回收的制动能量，能很有效地提高电动汽车和混合动力电动汽车

4、能源利用效率，应该被广泛地研究3-6 。按照ECE制动法规，有许多方法用来解决怎样分配电动汽车和混合动力汽车的再生制动力和摩擦制动力，如采用低能量恢复和大型制动开关波动固定系数分配法，采用较差制动效能的最优能量回收分配方法和基于结构复杂的理想制动力分配I曲线的分配方法7-10 。基于ABS原理的制动力分配策略，为了逼近理想轮制动力分配曲线采用滑动控制的方法防止后轮抱死10 。前、后轮的分配比例，描述了制动过程中负荷运动量，它采用前、后轮独立驱动的EV驱动系统来获得前轮和后轮的制动力11 。值得留意的是，这种方法的摩擦制动力和再生制动力之间的分配关系并不详细。基于最大制动回收理论的控制策略只用于

5、混合动力汽车 12 。一系列基于混合动力的新的再生控制策略，提出了把电机与充电阈值超电容器的电压的特点结合起来13。尽管我们已成功处理了制动力分配和稳定性的问题，还存在一些问题亟待解决。一方面，许多用前轮驱动电动汽车和混合动力汽车被选为研究对象12-15 。前轮的摩擦制动力，再生制动力和后轮摩擦制动力的分配系数是通过查找表来确定。这些表主要依靠经验和实践，没有理论基础，如顾问的分销策略。然而，采用四轮驱动的电动汽车和混合动力汽车很少有人研究9，11 。与前轮驱动或后轮驱动的电动汽车相比，它遇到的问题更多，如摩擦制动力和再生制动力的分配问题，前、后轮的摩擦制动力分配问题，前、后轮的再生制动力的分

6、配问题等。因此，在制动力分配上，它比前轮驱动或后轮驱动的电动车更加复杂；另外，由于每种车辆结构不同，也没有合适的方法能适合各种电动汽车。我们期待一个电动汽车的驱动系统能独立控制前轮和后轮的驱动扭矩，这种汽车前轮由一个永久磁铁式同步电机驱动，后轮由一个感应马达驱动11 。电子液压结构制动系统用于不用前轮驱动的电动汽车 15。然而，先进的制动力分配再生制动控制策略基于前轮驱动的电动汽车。因此，研究一种新的制动力分配策略是必要的，它不仅适合采用四轮驱动的电动汽车，也适用于各种电动汽车。在这项工作中，针对电动汽车的新的制动力分配策略基于再生制动强度连续性。利用液压比例调节阀的特点14,1618 ，由目

7、标函数优化比例调节曲线。是，适合于各种电动汽车安全制动的范围也可以顺序的被确定。根据再生制动强度的连续性，前轮和后轮的制动力被用于解决四轮驱动的电动汽车的制动力分配问题。2电动汽车制动力模型当车辆在平坦道路上被制动时，作用在车辆上的力如图1，忽略滚动阻力和空气阻力。a是汽车重心到前轴的距离,b是汽车重心到后轴的距离，且L= a+ b。 Fxb1是前轮制动力和Fxb2是后轮制动力，G是电动汽车的重力，g是重力加速度，以及G=mg。hg为汽车重心的高度。图1 作用在汽车制动器上的力令dv/dt=zg，其中z为制动强度。法向力FZ1和FZ2垂直地作用在前轮和后轮表示由力矩平衡，分别列方程， 2.1理

8、想制动力分配如果车辆在不同附着系数的道路上制动，前轮和后轮都抱死;不论它们是同时或先后，dv/dt=g。在此条件下，方程（1）和（2）可以表示为其中是轮胎与路面之间的附着系数。当所述前轮和后轮在不同附着系数的路面上同时抱死，前、后轮的制动力遵循方程（5），（6）和（7）。把方程（3）和（4）分别代入方程（6）和（7），再联立方程（5），则前轮制动力和后轮制动力之间的关系是：当制动力根据理想曲线分配时，前轮和后轮的制动力满足方程（8）。方程（8）是简称为I曲线，该曲线说明前轮和后轮在各种附着系数的路面上同时抱死的情况下前轮和后轮制动力之间的分配关系19。I曲线由抛物线标记如图22.2前轮抱死，后

9、轮不抱死的制动力分配汽车在制动过程中前轮比后轮先抱死，汽车有较好的行驶稳定性。相反，后轮比前轮先抱死，汽车的行驶稳定性较差。因此，在前轮抱死，后轮不抱死的情况下，考虑前轮和后轮的制动力关系是很有必要的。 当前轮抱死时，前轮和后轮之间的分配关系符合方程：图2 安全制动范围简图2.2前轮抱死，后轮不抱死的制动力分配汽车在制动过程中前轮比后轮先抱死，汽车有较好的行驶稳定性。相反，后轮比前轮先抱死，汽车的行驶稳定性较差。因此，在前轮抱死，后轮不抱死的情况下，考虑前轮和后轮的制动力关系是很有必要的。 当前轮抱死时，前轮和后轮之间的分配关系符合方程：将方程（3）代入方程（6），并联立方程（5）。此时方程（

10、9）命名为f曲线，这是一组直线绘制而成，如图219。2.3前轮抱死，采用最小的后轮制动力为了保证汽车的制动距离和行驶稳定性，以满足ECE制动法规 3,20 ，当前轮抱死时，有必要保持一定的后轮制动力。对于各种车辆，制动强度为0.20.8 ，制动强度和附着系数之间的关系表示为：将方程（ 3 ）代入方程（6），联立方程（10），可以得到方程（11），然后联立方程（12），可以得到方程（13）。因此，最小后轮制动力和前轮制动力的关系可用方程（13）表示，称为M曲线，如图2。其中：=根据根据方程（8），（9）和（13），安全制动范围如图2 。如图2所示，多边形OBDE是安全范围，由I曲线， f曲线，M

11、曲线与x轴围成。除了安全制动范围内，回收再生制动能量和制动有效性也受到其他因素的影响，如电池的充电状态（SOC），驾驶条件，安全制动的要求，车辆驾驶形式，电机类型，存储系统等等。只考虑到制动力分配策略，上面提到的因素可以暂时不考虑。在这个任务中研究制动力分配策略，假设该SOC是不是一个约束条件。3制动力分配策略3.1液压比例调节阀的优化曲线一般许多车辆前轮的制动力与后轮的制动力具有固定的比例。这个固定比例可用方程（14）表示，通常是：其中F1是前轮的摩擦制动力，F2是后轮的摩擦制动力。F是前轮和后轮的总摩擦制动力轮，F=F1+F2，为制动力分配系数8。因此，由F1和F2的关系可得方程（15），

12、命名为曲线，它表示实际前轮和后轮的制动力分配。 直线OB表示曲线，如图3，曲线和I曲线交点处的附着系数定义为同步附着系数，即0=（B）。 如图3 ，曲线与I曲线有较大的偏差，由此产生低附着系数。因此，液压比例调节阀制动力分配的曲线接近I曲线，而不是曲线，如OA和AB线。越接近I曲线越能提高同步附着系数的利用效率，有必要优化液压比例调节阀制动力分布曲线。让同步附着系数0 = 0.7（Z（B）= 0.7），这是一个典型值，则B（XB，YB）点就可以确定。A（XA，YA）点是默认的，这是关键点，它的比例可以调节。如图3 ，OA和AB的可用方程表示为：图3 曲线和液压比例调节阀优化曲线 其中x是前轮的

13、摩擦制动力，y为后轮的摩擦制动力。为优化液压比例调节阀曲线，目标函数可以选择如下：其中S1是I曲线与x轴包围的面积;S2是OA与x轴包围的面积; S3是AB和x轴包围的区域21。当目标函数J取最小值，液压比例调节阀曲线可以近似I曲线。把方程（19）（20）（21）代入方程（18），然后令因此，A （ XA，YA ）点可由下式计算则线OA和AB及其交点A即为近似I曲线的的优化液压比例调节阀制动力分配曲线。3.2制动力分配策略除了A（ XA，YA ）和B（XB，YB），另外一些关键点，如C（XC，YC），D（XD，YD）和F（XF，YF），也可以由方程（9）和（13）计算。Z（A），Z（B），Z（

14、C），Z（D）和Z（F），为A（XA，YA），B（XB，YB），C（XC，YC），D（XD，YD），F（XF ， YF）对应的制动强度，也可相应获得。为了研究不同制动强度下的制动力分配策略，必须知道OA，AB，BCD，DF和FO所对应的方程如图3所示。其中， F1是前轮摩擦制动力; F2是后轮摩擦制动力。其中，其中，和由方程（9）推导得出。 为了简化安全制动范围，直线DF可用来代替M曲线，它M曲线的切线。它不仅满足后轮提供的最小制动力的需求，也简化安全制动范围的表达和制动力分配的计算。因此，在这项工作中，多边形OABCDF围成的区域代表安全制动范围。对于电动车采用四轮驱动，制动力有两种类型，一

15、种是摩擦制动力，并且另一种是由电动机提供的再生制动摩擦力。也既是其中Fre1是前轮再生制动摩擦力，且Fu1+Fre1=Fxb1;Fre2后轮再生制动摩擦力，且Fu2+Fre2=Fxb2。制动强度z可划分为三个区间，当z属于0，0.1，再生制动力完全作用于制动过程；当z属于（0.7，1，摩擦制动力完全作用于制动过程；当z属于（0.1，0.7，再生制动力和摩擦制动力共同作用于制动过程。这是电动汽车制动力分配的一个原则。在第三个区间里，对于四轮驱动的电动汽车在制动力分配上还存在一些问题，比如，摩擦制动力和再生制动力的分配，前后轮摩擦制动力的分配，前后轮再生制动力的分配。基于图3中的安全制动范围，令： 为制动力 ，把定义为再生制动强度 ，i为用于区分不同区间的制动强