重载车辆电液联合制动系统仿真与实验研究
发布时间：2021-10-11 10:47
随着全球汽车工业的迅猛发展以及汽车保有量的逐年大幅增加,全球能源问题和环境问题面临严峻挑战。电动车具有节能、环保等优势,发展电动车成为汽车工业新的发展方向和建设环境友好型社会的必然选择。但受限于电池技术,电动车续驶里程较短,需要借助能量回收技术提高车辆续驶里程。电动车再生制动系统可以在制动时将驱动电机转换为发电模式,实现对能量的再生回收的同时为车辆制动提供再生制动力。因此,再生制动技术是电动车创新发展的关键技术。但是再生制动系统的制动强度不足以独立完成车辆制动任务,需要与其他形式的制动系统协作,共同提供车辆制动所需制动力。论文以电动重载车辆为应用对象,提出一种可以实现与电机再生制动系统协同工作的电液联合制动系统。该电液联合制动系统又由线控液压制动系统和全液压制动系统组成,当车辆正常制动时,由线控液压制动系统提供除再生制动力外的所需制动力;当车辆制动系统电控单元失效时,由全液压制动系统独立完成车辆制动。论文详细分析了重载车辆电液联合制动系统及其组成元件（双回路脚制动阀、继动阀、电液伺服比例阀）的工作原理及特性;建立了系统Simulink及AMESim仿真模型;在仿真模型的基础上,设计了线...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电动
吉林大学硕士学位论文8迪全系列电动与混动车上，该系统为“电机助力主缸”型。制动时，主缸助力电机和踏板动作一起推动制动主缸为制动液压回路提供高压制动液。ECU检测驾驶员制动意图和车辆行驶状态后，控制电机的转速，从而保证轮缸压力跟随目标压力。若线控制动失效，液压制动系统可以独立完成制动动作。图1.10博世(Bosh)线控液压制动系统iBooster“电机助力副主缸”型线控液压制动系统中设置有两个液压缸，驾驶员操纵制动踏板直接驱动制动主缸。常规制动情况下，隔离阀切断制动主缸与液压回路，驾驶员通过踏板感觉模拟器感知制动强度。ECU检测驾驶员制动意图并获取车辆行驶状态后，向副主缸驱动电机发出指令，驱动副主缸为制动液压回路提供高压制动液，轮缸压力通过液压阀的调节跟随目标压力。若线控液压制动系统失效，驾驶员控制的制动主缸可以直接为轮缸提供高压制动液，保证可靠制动。线控液压制动系统因存在备用制动系统安全性高，所需制动器安装空间小，电气供电电压低，制动力矩大等优点，成为线控制动的首眩线控液压制动的研究从20世纪90年代开始，1993年福特公司在一款电动车上安装了线控液压制动系统，数年后通用公司在其一款轿车上使用了线控液压制动系统[20]。1994年Analogy公司采用Saber仿真模拟方法，开发出一套线控制动系统的控制系统。1996年Bosch公司通过实车实验验证了其开发的线控液压制动系统，并取得令人满意效果[21]。2004年德尔福发布混合线控制动系统，它将汽车后轮液压制动器改为电动制动器。2006年Toyota展示了应用在混合动力汽车上的新型电液制动系统ECB[22]。1.3.3线控机械制动线控机械制动系统(EMB)最先应用于飞机制动，美国F-15战斗机便采用了EMB，后来逐渐运用到汽车制动。线控机械制动系统用电子
第1章绪论9需制动力。EMB控制器可以精确控制制动器驱动电机的转速和转角，防止制动力过大车轮抱死，实现ABS功能，图1.11为EMB制动器结构图。图1.11EMB制动器线控机械制动系统由于制动执行机构和制动踏板间没有机械或液压连接，缩短了制动其动作时间，有效减小了制动距离；系统不需要助力器，可以减小空间；系统质量轻且环保。虽然线控机械制动系统比线控液压制动系统存在很多优势，但它没有液压制动作后备制动系统，不能保证在电控制动失效的情况下可靠制动；需要更高的抗干扰能力；制动能量需求大，需要高电压电气系统。20世纪90年代，Bosh、Siemens、ContinentalTeves等著名汽车电子生产厂商相继开始研究EMB制动器[23]。图1.12、图1.13分别为瑞典Haldex和美国京西重工生产的EMB制动器。图1.12瑞典HaldexEMB制动图1.13京西重工（BWI）EMB制动器2005年法兰克福车展上，西门子VDO推出源自德国航空航天空间中心的线控制动技术—电子楔式制动器(EWB，ElectronicWedgeBrake)，楔式制动器的结构如图1.14所示。制动时，驱动电机的旋转运动通过螺杆机构转化为直线运动，推动楔形面及与其连接的制动衬片。制动衬片和制动盘在楔子效应下，产生制动摩擦力并随着车轮旋转而被放大为较大的制动力。智能控制下的楔子将汽车动能转化为自身制动能，在自增力的协助下，EWB较常规液压制动响应更快，所需制动能耗更少，但有较高的控制精度要求[24]-[26]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]8×8轮式车辆气液复合制动系统的设计[J]. 杜志岐,唐镜. 车辆与动力技术. 2019(03)
[2]轻卡双回路气制动系统设计[J]. 宋心雷. 汽车实用技术. 2017(18)
[3]仿真技术在机械设计制造中的应用前景[J]. 路毅,郭强,施政文. 内燃机与配件. 2017(15)
[4]电子液压制动系统液压力控制发展现状综述[J]. 余卓平,韩伟,徐松云,熊璐. 机械工程学报. 2017(14)
[5]全液压制动系统双回路制动阀仿真与实验研究[J]. 胡波,张振东,王小燕,姜文平. 能源研究与信息. 2016(01)
[6]电液比例阀控液压马达系统的模糊PID恒速控制[J]. 雷晓顺,侯帅,秦璇,王杨芬,孟凡虎,王柯. 流体传动与控制. 2016(01)
[7]车辆电液动力制动系统的联合仿真与实验[J]. 蔡普,林慕义,郑鑫,闻健. 系统仿真学报. 2015(04)
[8]电动汽车复合制动系统研究现状综述[J]. 熊璐,钱超,余卓平. 汽车技术. 2015(01)
[9]汽车线控制动系统的工作原理及关键技术探究[J]. 蔡军军. 企业改革与管理. 2014(06)
[10]气液混合制动系统的动态特性分析[J]. 赵松,杨占华. 车辆与动力技术. 2013(01)
博士论文
[1]乘用车线控液压制动系统执行器动态特性研究[D]. 丁明慧.吉林大学 2018
[2]电动汽车再生制动若干关键问题研究[D]. 赵国柱.南京航空航天大学 2012
[3]装载机线控转向技术研究[D]. 王同建.吉林大学 2006
[4]电液比例位置系统复合控制及相关研究[D]. 杨俭.浙江大学 2005
硕士论文
[1]无人车载武器平台伺服控制系统的设计与实现[D]. 李缘熹.哈尔滨工业大学 2019
[2]某轿车线控制动响应特性分析与硬件在环试验研究[D]. 孙禄.吉林大学 2018
[3]基于行驶工况的电动轿车再生制动控制策略与优化研究[D]. 孟甜甜.合肥工业大学 2017
[4]基于EHB和EMB的复合制动系统特性分析及制动力控制研究[D]. 孙文龙.吉林大学 2016
[5]比例电磁铁吸力特性参数化仿真与分析[D]. 邵程.武汉科技大学 2015
[6]重型矿用自卸车液压制动系统仿真研究[D]. 李小飞.西南交通大学 2014
[7]我国新能源汽车发展的路径和对策研究[D]. 许鹏飞.浙江工业大学 2013
[8]全液压制动系统仿真分析与实验研究[D]. 王展.吉林大学 2012
[9]线控制动系统制动力分配策略研究[D]. 黄源.湖南大学 2011
[10]自适应PID控制器研究及其在新风系统中的应用[D]. 王金亮.北京邮电大学 2011
本文编号：3430357
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电动
吉林大学硕士学位论文8迪全系列电动与混动车上，该系统为“电机助力主缸”型。制动时，主缸助力电机和踏板动作一起推动制动主缸为制动液压回路提供高压制动液。ECU检测驾驶员制动意图和车辆行驶状态后，控制电机的转速，从而保证轮缸压力跟随目标压力。若线控制动失效，液压制动系统可以独立完成制动动作。图1.10博世(Bosh)线控液压制动系统iBooster“电机助力副主缸”型线控液压制动系统中设置有两个液压缸，驾驶员操纵制动踏板直接驱动制动主缸。常规制动情况下，隔离阀切断制动主缸与液压回路，驾驶员通过踏板感觉模拟器感知制动强度。ECU检测驾驶员制动意图并获取车辆行驶状态后，向副主缸驱动电机发出指令，驱动副主缸为制动液压回路提供高压制动液，轮缸压力通过液压阀的调节跟随目标压力。若线控液压制动系统失效，驾驶员控制的制动主缸可以直接为轮缸提供高压制动液，保证可靠制动。线控液压制动系统因存在备用制动系统安全性高，所需制动器安装空间小，电气供电电压低，制动力矩大等优点，成为线控制动的首眩线控液压制动的研究从20世纪90年代开始，1993年福特公司在一款电动车上安装了线控液压制动系统，数年后通用公司在其一款轿车上使用了线控液压制动系统[20]。1994年Analogy公司采用Saber仿真模拟方法，开发出一套线控制动系统的控制系统。1996年Bosch公司通过实车实验验证了其开发的线控液压制动系统，并取得令人满意效果[21]。2004年德尔福发布混合线控制动系统，它将汽车后轮液压制动器改为电动制动器。2006年Toyota展示了应用在混合动力汽车上的新型电液制动系统ECB[22]。1.3.3线控机械制动线控机械制动系统(EMB)最先应用于飞机制动，美国F-15战斗机便采用了EMB，后来逐渐运用到汽车制动。线控机械制动系统用电子
第1章绪论9需制动力。EMB控制器可以精确控制制动器驱动电机的转速和转角，防止制动力过大车轮抱死，实现ABS功能，图1.11为EMB制动器结构图。图1.11EMB制动器线控机械制动系统由于制动执行机构和制动踏板间没有机械或液压连接，缩短了制动其动作时间，有效减小了制动距离；系统不需要助力器，可以减小空间；系统质量轻且环保。虽然线控机械制动系统比线控液压制动系统存在很多优势，但它没有液压制动作后备制动系统，不能保证在电控制动失效的情况下可靠制动；需要更高的抗干扰能力；制动能量需求大，需要高电压电气系统。20世纪90年代，Bosh、Siemens、ContinentalTeves等著名汽车电子生产厂商相继开始研究EMB制动器[23]。图1.12、图1.13分别为瑞典Haldex和美国京西重工生产的EMB制动器。图1.12瑞典HaldexEMB制动图1.13京西重工（BWI）EMB制动器2005年法兰克福车展上，西门子VDO推出源自德国航空航天空间中心的线控制动技术—电子楔式制动器(EWB，ElectronicWedgeBrake)，楔式制动器的结构如图1.14所示。制动时，驱动电机的旋转运动通过螺杆机构转化为直线运动，推动楔形面及与其连接的制动衬片。制动衬片和制动盘在楔子效应下，产生制动摩擦力并随着车轮旋转而被放大为较大的制动力。智能控制下的楔子将汽车动能转化为自身制动能，在自增力的协助下，EWB较常规液压制动响应更快，所需制动能耗更少，但有较高的控制精度要求[24]-[26]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]8×8轮式车辆气液复合制动系统的设计[J]. 杜志岐,唐镜. 车辆与动力技术. 2019(03)
[2]轻卡双回路气制动系统设计[J]. 宋心雷. 汽车实用技术. 2017(18)
[3]仿真技术在机械设计制造中的应用前景[J]. 路毅,郭强,施政文. 内燃机与配件. 2017(15)
[4]电子液压制动系统液压力控制发展现状综述[J]. 余卓平,韩伟,徐松云,熊璐. 机械工程学报. 2017(14)
[5]全液压制动系统双回路制动阀仿真与实验研究[J]. 胡波,张振东,王小燕,姜文平. 能源研究与信息. 2016(01)
[6]电液比例阀控液压马达系统的模糊PID恒速控制[J]. 雷晓顺,侯帅,秦璇,王杨芬,孟凡虎,王柯. 流体传动与控制. 2016(01)
[7]车辆电液动力制动系统的联合仿真与实验[J]. 蔡普,林慕义,郑鑫,闻健. 系统仿真学报. 2015(04)
[8]电动汽车复合制动系统研究现状综述[J]. 熊璐,钱超,余卓平. 汽车技术. 2015(01)
[9]汽车线控制动系统的工作原理及关键技术探究[J]. 蔡军军. 企业改革与管理. 2014(06)
[10]气液混合制动系统的动态特性分析[J]. 赵松,杨占华. 车辆与动力技术. 2013(01)
博士论文
[1]乘用车线控液压制动系统执行器动态特性研究[D]. 丁明慧.吉林大学 2018
[2]电动汽车再生制动若干关键问题研究[D]. 赵国柱.南京航空航天大学 2012
[3]装载机线控转向技术研究[D]. 王同建.吉林大学 2006
[4]电液比例位置系统复合控制及相关研究[D]. 杨俭.浙江大学 2005
硕士论文
[1]无人车载武器平台伺服控制系统的设计与实现[D]. 李缘熹.哈尔滨工业大学 2019
[2]某轿车线控制动响应特性分析与硬件在环试验研究[D]. 孙禄.吉林大学 2018
[3]基于行驶工况的电动轿车再生制动控制策略与优化研究[D]. 孟甜甜.合肥工业大学 2017
[4]基于EHB和EMB的复合制动系统特性分析及制动力控制研究[D]. 孙文龙.吉林大学 2016
[5]比例电磁铁吸力特性参数化仿真与分析[D]. 邵程.武汉科技大学 2015
[6]重型矿用自卸车液压制动系统仿真研究[D]. 李小飞.西南交通大学 2014
[7]我国新能源汽车发展的路径和对策研究[D]. 许鹏飞.浙江工业大学 2013
[8]全液压制动系统仿真分析与实验研究[D]. 王展.吉林大学 2012
[9]线控制动系统制动力分配策略研究[D]. 黄源.湖南大学 2011
[10]自适应PID控制器研究及其在新风系统中的应用[D]. 王金亮.北京邮电大学 2011
本文编号：3430357
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