新能源车辆控制系统的执行机构性能测试

热度:Loading...   日期:17-04-01, 11:23 AM   来源:陆地方舟集团   

新能源车辆控制系统的执行机构性能测试   

新能源车辆控制系统的执行机构在电动机满电压供电的情况下,应能产生足够的制动液压,并具有较快的增减压速率,方能胜任汽车各种工况的制动需求。执行机构零部件参数的选择决定了其开环性能。进行电动机满电压供电的开环增压测试,实验结果如图8-5所示。从第2s开始对电动机满电压供电,经过40ms制动器间隙消除,液压开始上升,经过约120ms液压上升到lOMPa,产生的最大液压超过12MPa。该实验结果表明:样机在产生的最大液压及增压速率等方面能够满足汽车各工况的制动需求。执行机构对低附ABS指令液压单闭环液压反馈控制系统框图如图8—6所示。

电动汽车
DEHB执行机构及与其相连的制动器构成的机一电一液系统是一个非线性系统,其非线性来源于功率转换器件的饱和、执行机构的饱和、制动器刚度的非线性以及系统中的摩擦等因素。在单参数PI控制器控制下,系统可以在某一局部取得较好的控制效果,但在不同的工作点将不能保持相同的控制效果。图8-7所示分别为同一组PI参数控制下2.5 MPa、3.SMPa、4.SMPa阶跃响应的控制效果。对阶跃响应而言,过渡过程超调15%可以较好地兼顾闭环响应速度和稳定性。

图8-7a、b、c显示出系统具有非线性特性,采用单参数PI控制,在不同的阶跃幅值下(即系统不同的工作点)系统的输入一输出特性不同,局部线性化后的传递函数不同,系统兼顾响应速度和稳定性的工作区间较小,在控制中容易出现超调较大、响应较慢等不足。为了克服单参数控制器的不足,使用增益调度的PI控制器,将系统的工作范围分为若干区间,在每个区间以阶跃响应超调15%对局部控制器进行优化,然后将这些局部线性控制器组合,用于控制执行机构和制动器组成的非线性系统。图8-7d、e、f以阶跃响应2.5 MPa、3.5MPa和4.5MPa为例显示了增益调度PI控制器的控制效果(每幅图绘制了若干组实验数据),系统在不同的工作点具有相近的响应特性,与单参数控制器相比在更大的工作范围内兼顾了响应速度和稳定性。
新能源汽车
增益调度控制器的设计过程本身就是不同幅值阶跃响应的实验过程。除了这种标准实验,还以实验人员脚踩执行机构测试台上的真空助力液压制动系统的制动踏板产生的制动液压作为DEHB执行机构的指令液压,对增益调度控制器的控制效果进行进一步的检验。实验人员以持续和波动两种方式踩制动踏板,每种方式又分为小幅、中幅、大幅液压输入三种。图8-8a、b、c依次是小幅、中幅、大幅持续输入的液压控制效果。三次实验除了在增压起始阶段因克服制动器间隙略有滞后外,在不同的工作区间控制效果都较为理想。图8-9a、b、c依次是小幅、中幅、大幅波动输入的液压控制效果。三次实验中,超调和滞后较小,液压控制效果较好。
电动轿车
电动汽车
在台架实验的基础上进行了实车实验验证液压控制效果。实验车前轮制动器与执行机构相连,后轮制动器保留原车制动系统。驾驶人踩下制动踏板,原车制动系统在后轮制动器中建立液压,电控单元实时采集该液压作为前轮执行机构的指令液压,增益调度控制器控制执行机构对前轮实施制动。图8-10所示是增益调度控制器的实车液压控制效果,前轮制动器液压对指令液压跟随较好。
新能源汽车
实际行车中因驾驶人的驾驶习惯和实际路况,执行机构电动机可能出现长时间堵转的情况,例如在路口红灯处有的驾驶人习惯踩住制动踏板不放直至绿灯,以及在山区下长坡时汽车长时间持续制动。在这些情况下,制动液压越高,电动机堵转电流越大。对于未采用保压阀或锁止机构的DEHB执行机构,电动机持续堵转的温升可能对其电气参数产生一定的影响,如果散热设计不良,还可能烧坏控制器电路板。因此需要检验DEHB执行机构在长时间堵转情况下的控制效果及散热情况。进行了持续30min的堵转实验,指令液压维持在SMPa的液压水平,对于常规制动而言这个值是较大的。图8 -11显示了30min内的液压控制效果。实验结果表明控制效果在30min内没有变化,控制器电路板散热良好。

 

近十多年来,丰田、本田等企业研发的新型制动系统已经开始实车应用。由于制动系统不再依赖发动机真空度,液压控制水平良好,与回馈制动协调配合良好且不对制动感觉造成不良影响,在混合动力等新能源乘用车上取得了比较成功的应用。作为新能源车辆的制动系统,DEHB执行机构的液压控制是DEHB的研究基础。本章的研究表明:对于开环性能满足新能源车辆制动系统要求的DEHB执行机构.采用单闭环液压反馈控制的结构并使用增益调度的PI控制器,可以取得较好的液压控制效果,能够支持整车动力学控制研究的开展。

 

今后执行机构液压控制的研究重点,除了进一步提高液压控制效果,还将考虑无传感器的液压估算和液压控制的自适应性和鲁棒性。执行机构是DEHB产生和控制各轮制动液压的装置,其液压控制是DEHB研究的基础。本章对DEHB的原理及其执行机构进行了介绍。通过台架实验和实车实验对DEHB执行机构的液压控制进行了研究。实验表明:对于开环性能满足制动系统要求的执行机构,通过单闭环液压反馈控制并使用增益调度的PI控制器,可以取得精确的闭环液压控制效果,电控单元电路板散热良好,液压控制效果良好。本章的内容为DEHB制动系统用于新能源车辆,实现制动功能的动力学控制目标提供了技术支撑。


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