某分布式驱动电动汽车复合制动策略设计
……………………………………… 余卓平 史彪飞 熊璐 韩伟 （
【摘要】针对某后轴制动器经改制的分布式驱动电动汽车，为保持良好的踏板感觉，以原车（改制前）的总制动特性为目标，设计了复合制动策略，包括滑行再生制动策略和制动踏板解析。考虑电机发电效率，离线计算不同前、后电机力分配系数时的总电机效率，从而根据总电机效率最高得到最优的电机力分配系数，在ECE法规和Ⅰ曲线的约束下，设计出了复合制动经济性优化策略。仿真结果表明，考虑电机发电效率进行经济性优化后，续驶里程贡献率由 14.2%提高至15.4%。主题词：分布式驱动电动汽车 传统制动系统 复合制动 电机发电效率U461.1 A 10.19620/j.cnki.1000-3703.20181103中图分类号： 文献标识码： DOI:
1 前言
能源危机和环境污染使得大力发展电能参与驱动的汽车成为时代的需求[1]，而分布式驱动电动汽车在动力性、经济性和操纵稳定性方面都有集中式驱动系统无可比拟的优势[2]。电动汽车可依靠复合制动系统进行制动能量回收，在电池技术不能取得突破性进展的情况下，能量回收是提高车辆续驶里程的重要途径[3]。复合制动策略根据制动系统的不同分为并联式和串联式：并联式指电机制动力直接按比例叠加到液压制动力之上，适用于传统制动系统，易于实现，成本低，但能量回收率
较低；串联式策略依靠制动踏板与制动液压力解耦，可以优先使用电机力进行制动，能量回收率较高，但需要对制动系统进行重新设计，成本高[4]。复合制动控制策略的研究中，制动力分配策略是其
Nadeau J核心问题。谢布克大学的 等人提出了一种理想的制动力矩分配方法，使电机最大限度地参与汽车制动，通过跟踪理想制动力分配曲线提高制动效率，制动
Poria Fajri能量回收效果很可观[5]。 博士等人提出了一种模拟电动汽车制动性能的新方法，并设计了既能满足再生制动与液压制动限制条件又能保持汽车制动稳定性的制动控制器[6]。清华大学吕辰提出了兼顾制动能量
回收效率和制动踏板感觉的复合制动控制策略，解决了能量回收效率与制动踏板感觉之间的冲突问题[7]。
制动力分配策略研究主要集中于在一定制动需求下，如何分配前、后制动力以及如何进一步分配液压制动力与电机制动力，而很少考虑在一定的电机制动力需求下，如何分配前、后电机制动力（对于分布式驱动车辆）。另一方面，制动过程中电机的发电效率与其当时的转速和转矩有关，因此，如何根据电机的工作状态实时调整前、后电机制动力的分配以获得最高的整体发电效率具有科研价值和实际意义。
本文以某分布式驱动电动汽车为研究对象，针对传统制动系统，提出一套详尽的复合制动策略设计方法，并在此基础上提出考虑电机发电效率的经济性优化策略，以提高续驶里程。
2 车辆改制前、后的制动特性分析2.1 车辆改制情况
本文所研究的分布式驱动电动汽车原车为集中电机驱动的前驱车，改制后为前轴集中电机驱动，后轴轮毂电机驱动的分布式驱动汽车。改制过程中，为加装后轴轮毂电机而减小了后轴制动器，导致后轴制动力大幅减小。根据改制前、后的制动器参数计算得到，改制前制动器制动力分配系数（前制动器制动力与汽车制动器
β1= 0.678，
总制动力之比） 改制后制动器制动力分配系
β2= 0.901
数 。
2.2制动特性分析
原车总的制动特性及改制前、后踏板制动特性曲线
1 0.1g如图 所示。原车总制动特性包括液压制动和 的滑行再生制动，车辆改制过程中，前轴制动器参数不变，因此，改制后，在相同的制动踏板行程下，车辆制动减速β1/β2= 0.752
度变为改制前的 倍。
2.3 前、后制动力分配分析
为了保证制动时汽车的方向稳定性和足够的制动ECE R13效率，联合国欧洲经济委员会制定的 对双轴汽车前、后轮制动器制动力提出了明确的要求。对于路面φ= 0.2~0.8
附着系数 之间的各种车辆，要求制动强度z≥ 0.1+ 0.85( φ- 0.2)，
且车辆在各种装载质量下，前轴利用附着系数曲线应在后轴利用附着系数曲线之上[8]。
2根据整车参数绘制前、后制动力分配曲线如图 所Ⅰ ECE
示。其中， 曲线、横轴与 法规线所包络的区域即ECE 2
为 法规所要求的制动力分配范围。由图 可看出， ECE Ⅰ
改制前的β线满足 法规且更贴近于 曲线，制动效ECE Ⅰ率较高，改制后的β线也满足 法规，但其远离 曲线，制动效率低。
3 复合制动策略开发
为了保证车辆改制后的制动踏板感觉尽量与原车一致，应使踏板行程与车辆减速度的关系尽量与改制前的关系接近。针对改制后的车辆，复合制动策略中将滑0.1g
行再生制动拟定为 左右，再通过后轴电机主动制动，将制动踏板的制动特性解析成原车踏板的制动特3性，即可满足上述设计目标，总体思路如图 所示。
3.1 制动踏板解析
在驾驶员踩下制动踏板时，利用后轴电机的制动力主动补偿后轴制动器改制后损失的液压制动力，使最终的前、后制动力分配比等于β1。具体方法为：将原制动(1- β1/β2)，踏板特性中的制动减速度乘以 即为在此踏板开度下，后轴电机应补偿的当量制动减速度，再通过整4车质量和车轮半径等参数将其换算成电机力矩，如图所示。
每个后轮毂电机的解析力为：
T2j=zjK1K2 1） （