電動汽車電液復(fù)合制動自動化控制方法

【摘" 要】由于電動汽車電液制動系統(tǒng)在電機制動力和液壓制動力方面分配不均，導(dǎo)致制動距離過長，難以滿足高性能的駕駛需求。為了解決上述問題，提出一種電動汽車電液復(fù)合制動自動化控制方法。文章通過分析電動汽車電液復(fù)合制動工作原理和性能特性，建立綜合考慮車輛動力學(xué)模型和液壓制動系統(tǒng)動態(tài)特性的電動汽車電液復(fù)合制動模型，設(shè)計制動能量回收機制，在制動過程中，將動能轉(zhuǎn)化為電能儲存回電池，通過實時感知駕駛員制動意圖和車輛狀態(tài)，精準(zhǔn)優(yōu)化電機制動力和液壓制動力的分配，實現(xiàn)高效的能量回收和自動化制動控制。試驗結(jié)果表明，本方法能夠有效控制制動距離，提高車輛的安全性能，并為駕駛者帶來更為舒適的駕駛體驗。

【關(guān)鍵詞】電動汽車；電液復(fù)合制動系統(tǒng)；自動化控制；能量回收；制動強度

中圖分類號：U469.72" " 文獻標(biāo)識碼：A" " 文章編號：1003-8639（2025）02-0035-04

Automatic Control Method of Electro-hydraulic Composite Braking for Electric Vehicles*

ZHANG Yong

（Jiangsu Guannan Secondary Professional School，Lianyungang 222500，China）

【Abstract】Due to the uneven distribution of electric mechanism power and hydraulic braking force，the braking distance of electric vehicle electro-hydraulic braking system is too long，which is difficult to meet the requirements of high-performance driving. In order to solve the above problems，an automatic control method of electro-hydraulic composite braking for electric vehicles is proposed. By analyzing the working principle and performance characteristics of electro-hydraulic composite braking of electric vehicles，this paper establishes an electro-hydraulic composite braking model of electric vehicles that comprehensively considers the dynamic characteristics of vehicle dynamics model and hydraulic braking system，designs the braking energy recovery mechanism，converts kinetic energy into electric energy and stores it back to the battery during braking，and senses the driver's braking intention and vehicle state in real time. Precisely optimizes the distribution of electrical and hydraulic braking forces for efficient energy recovery and automated braking control. The experimental results show that the proposed method can effectively control the braking distance，improve the safety performance of the vehicle，and bring more comfortable driving experience to the driver.

【Key words】electric vehicle；electro-hydraulic composite braking system；automatic control；energy recovery；braking strength

0" 引言

電動汽車作為未來可持續(xù)交通的重要組成部分，其研究與開發(fā)工作吸引了各界廣泛的關(guān)注目光。在電動汽車所涵蓋的諸多核心技術(shù)里，制動系統(tǒng)堪稱保障行車安全、提升能源利用效率的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對其性能的優(yōu)化顯得尤為重要。

近年來，電液復(fù)合制動系統(tǒng)作為電動汽車制動領(lǐng)域的一種新型解決方案，憑借其獨特的優(yōu)勢（如提高制動效率、回收制動能量等），逐漸成為研究的熱點。電液復(fù)合制動系統(tǒng)結(jié)合了電動汽車的再生制動技術(shù)和傳統(tǒng)的液壓制動技術(shù)，實現(xiàn)了制動力的優(yōu)化分配和制動能量的高效回收。其中，再生制動系統(tǒng)通過電機反轉(zhuǎn)產(chǎn)生制動力矩，回收能量，液壓制動系統(tǒng)則依靠摩擦力產(chǎn)生制動力，確保了制動過程的可靠性和穩(wěn)定性。

然而，由于電動汽車的驅(qū)動電機、電池等部件與制動系統(tǒng)之間存在復(fù)雜的耦合關(guān)系，如何實現(xiàn)對電液復(fù)合制動系統(tǒng)的自動化控制，以確保制動過程的安全、平穩(wěn)和高效，成為了一個亟待解決的問題[1]。因此，本文旨在研究電動汽車電液復(fù)合制動自動化控制方法。通過深入分析電動汽車制動系統(tǒng)的特點和要求，設(shè)計合理的控制策略和算法，實現(xiàn)制動能量的高效回收和制動過程的優(yōu)化控制，為電動汽車制動系統(tǒng)的性能優(yōu)化和能效提升提供新的思路和方法。

1" 建立電動汽車電液復(fù)合制動模型

為了能夠深入理解電動汽車電液復(fù)合制動系統(tǒng)的工作原理和性能特性，進而為該控制策略設(shè)計提供堅實基礎(chǔ)，本文首先致力于建立精確的電動汽車電液復(fù)合制動模型。

1.1" 車輛動力學(xué)模型

在構(gòu)建模型的過程中，本文針對電動汽車的動力系統(tǒng)展開深入剖析。該系統(tǒng)由電機、變速器和一級減速器組成，旨在優(yōu)化動力性能。在構(gòu)建模型之際，本文基于一系列假設(shè)——忽略懸架系統(tǒng)影響、車輛行駛在平直光滑路面、忽略風(fēng)速和空氣阻力等，構(gòu)建前后輪車輛動力學(xué)模型。

車輛縱向動力學(xué)模型著重描述了車輛縱向速度的變化情況與車輛所受力之間存在的內(nèi)在關(guān)系，其表達式如下：

式中：[a]——通過傳感器測量得到的制動減速度。

為契合不同制動強度需求，本文設(shè)計了多種工作模式。在緊急制動情形下，為保證制動的及時性與安全性，系統(tǒng)會暫時關(guān)停電機的再生制動功能，完全依靠液壓制動系統(tǒng)。同時設(shè)置一個制動強度閾值，一旦制動強度超過該閾值[zt]，車輛即刻切換至純機械液壓制動模式。

在非緊急制動情況下，自動化協(xié)調(diào)控制策略更加精細。根據(jù)電池的荷電狀態(tài)，針對性地制定相應(yīng)保護舉措。當(dāng)SOC很高時，為了防止因過充而降低電動機的使用壽命，主要依賴液壓制動系統(tǒng)；在SOC值適中時，根據(jù)制動強度的不同，系統(tǒng)合理分配電機制動力和液壓制動力[5]。低制動強度時，主要依賴電機的再生制動來回收能量；隨著制動強度的增加，液壓制動系統(tǒng)逐步介入，確保制動穩(wěn)定性和安全性。

整個電液復(fù)合制動系統(tǒng)的自動化控制策略，可清晰劃分為信息采集層、智能決策層和執(zhí)行層3個層次。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

信息采集層負(fù)責(zé)實時收集關(guān)鍵數(shù)據(jù)，智能決策層則依據(jù)上述信息，采用精細化控制措施，自動調(diào)節(jié)制動性能，確保制動感覺的一致性。在制動模式切換過程中，系統(tǒng)考慮電制動和液壓制動響應(yīng)特性的差異，通過特定的切換算法實現(xiàn)平穩(wěn)過渡。

自動化協(xié)調(diào)控制策略中，尤為重要的是包含了補償控制算法，其目的在于降低液壓制動系統(tǒng)的遲滯與延遲現(xiàn)象給制動感覺造成的不良影響。該算法通過調(diào)整初期制動階段保留的電動機制動力，依據(jù)液壓制動力輸出特征的實際反饋值與預(yù)估值之間的差值，實現(xiàn)對電動機制動力的精確補償[6]。具體補償算法詳見圖2。

執(zhí)行層根據(jù)智能決策層輸出的指令，精確控制電機和液壓制動系統(tǒng)，實現(xiàn)最佳的制動效果。由此，完成了本文電動汽車電液復(fù)合制動自動化控制方法的設(shè)計。

4" 試驗分析

4.1 試驗準(zhǔn)備

為了驗證本文方法的可行性，開展了試驗驗證工作。試驗準(zhǔn)備階段，精心籌備了一套完備的試驗設(shè)備，涵蓋電液復(fù)合制動試驗臺架、液壓回路、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、控制軟件、安全防護用品以及檢查工具，具體準(zhǔn)備詳情見表1。

由于本試驗涉及電機制動與液壓制動系統(tǒng)的協(xié)同運作，試驗期間，務(wù)必保障這兩個系統(tǒng)間通信順暢、協(xié)調(diào)精準(zhǔn)。

此次試驗所用的電液復(fù)合制動試驗臺架，具備高精度與高靈敏度的特性，操作時需格外謹(jǐn)慎，防止對設(shè)備造成不必要的損傷。特別是在安裝、拆卸或調(diào)整傳感器與制動器時，必須嚴(yán)格依照操作規(guī)程，選用合適工具與方法，以確保設(shè)備安全可靠 。

4.2" 試驗結(jié)果及分析

為了驗證本文方法的有效性，特設(shè)定最大制動距離不可超過35m這一標(biāo)準(zhǔn)。依據(jù)設(shè)計方法以及試驗準(zhǔn)備環(huán)節(jié)的相關(guān)要求開展試驗，對不同制動強度下的制動距離數(shù)據(jù)予以記錄，最終形成了如表2所示的試驗結(jié)果。

從表2試驗結(jié)果可以看出，隨著制動強度逐步攀升，制動距離也呈現(xiàn)出逐漸變長的態(tài)勢。當(dāng)制動強度處于較低水平時，制動距離僅為6.5m。這清晰表明，在低制動需求的情況下，電液復(fù)合制動系統(tǒng)能夠迅速做出響應(yīng)，有效縮短制動距離，進而確保車輛的穩(wěn)定性與安全性。隨著制動強度的逐漸提高，制動距離也相應(yīng)增加，然而其增長趨勢并非呈線性。在中等制動強度區(qū)間，制動距離的增長較為平穩(wěn)，這充分彰顯出電液復(fù)合制動系統(tǒng)在不同制動強度下具備良好的適應(yīng)性與穩(wěn)定性。

值得注意的是，在較高制動強度下，盡管制動距離增長速度加快，但該系統(tǒng)依舊能夠維持穩(wěn)定的制動性能。特別是當(dāng)制動強度Z=0.8時，制動距離控制在了29.1m以內(nèi)，這一數(shù)據(jù)突出展現(xiàn)了電液復(fù)合制動系統(tǒng)在高制動強度下的卓越表現(xiàn)。

5" 結(jié)束語

綜上所述，本文通過精巧設(shè)計控制策略與算法，達成了制動能量的高效回收以及制動過程的優(yōu)化管控。經(jīng)模擬與試驗驗證，這些方法的有效性和可行性得以充分證實。自動化控制方法能夠在不同制動強度下實現(xiàn)穩(wěn)定、高效的制動性能，為電動汽車的安全行駛提供了有力保障。展望后續(xù)研究，將深入探尋電動汽車制動過程中可能潛藏的其他影響因素，并針對這些因素設(shè)計更為精密、完備的控制策略。

參考文獻

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（編輯" 凌" 波）

收稿日期：2024-07-04

*基金項目：第五期江蘇省職業(yè)教育教學(xué)改革研究課題（ZYB266）。

作者簡介：張" 勇（1990—），男，助理講師，研究方向為汽車維修。