国家汽车产业化规划明确指出要加快发展新能源汽车产业,缓解能源和环境压力。制动能量回收是新能源汽车实现节能减排的有效手段之一,利用电机的再生制动功能,将车辆制动损失的动能转化为电能再次利用,可降低汽车能耗,延长续驶里程。电动轿车作为新能源汽车的一类,电驱动的比重相对较大,电机功率和电池容量增大使其再生制动潜能显著提升。因此,在保证制动安全性和不影响传统制动感觉的前提下,提升能量回收效果成为高品质制动能量回收系统开发的主要目标。电动轿车的制动能量回收系统多使用电机与液压复合制动的方式。为实现上述开发目标,在软件方面需要解决三个关键技术问题:液压制动力与电机再生制动力的协调分配、驾驶员制动意图的识别和制动力的精确实施。目前国内外汽车企业和科研院所都在积极的开展相关研究。国外研究起步较早,硬件资源方面的优势明显,现已有多种产品投放市场,装车应用后能量回收效果显著;国内研究受到硬件资源的限制,多处于新构型样件开发和理论仿真阶段,尚有诸多亟待解决的技术问题。课题研究依托于国家863专项,并结合973专项和国际科技合作专项的部分成果,调研国内外相关技术现状,针对奔腾牌电动轿车进行制动能量回收系统开发。本文围绕液压制动控制方面的相关问题,展开如下研究工作:1.系统方案分析。从制动能量回收系统方案入手,系统层面分析得出液压制动控制目标。硬件方案分析,结合再生制动部件性能试验,确定液压制动控制的限制条件;软件方案分析,根据RBS和ABS控制过程确定液压执行部件控制状态需求;系统性能指标分析,研究压力控制对系统性能指标的影响,确定液压制动控制的性能要求。2.液压执行部件工作机理分析。对液压制动系统新增部件—制动踏板行程模拟装置的结构原理进行分析,通过台架试验明确该部件对传统液压制动的影响;对关键液压执行部件—液压调节单元进行结构原理分析,进而研究其关键部件诸如比例电磁阀、开关电磁阀和电机液压泵的工作机理,并进行必要的仿真分析;根据部件工作机理,确定其驱动方式,并进行台架试验获取部件的液压特性,验证机理分析的准确性,同时为探究压力控制方法提供理论和试验依据。3.液压制动系统的状态监测方法的研究。液压制动状态稳定可观测是实施压力闭环控制的前提条件。系统的新增部件—压力传感器和踏板行程模拟器为薄弱环节,根据压力传感器的驱动和信号采集的原理,进行传感器失效分析;根据踏板行程模拟器的结构和工作原理,对其潜在的失效状态进行分析;基于压力传感器信号及车辆动力学进行轮缸压力估算方法研究,并融合传感器信息和轮缸估算压力,开发传感器和踏板行程模拟器的失效识别算法及传感器信号容错算法,提高系统的可靠性;根据本系统硬件方案和控制特点,对驾驶员的制动意图识别和制动需求计算方法进行研究。4.制动压力控制方法的研究。从控制软件层面分析RBS与ABS的压力控制算法及其对压力响应的要求;根据部件的控制特性和工作机理,分别就典型的压力控制方法展开研究,包括阶梯压力控制、线性压力控制和主动增压控制;通过机理分析明确影响压力控制精度的因素及关键控制参数,并探索简单可行的参数标定方法;对压力控制方法的优缺点进行总结,并基于有限状态机的控制原理,把压力控制方法应用于RBS增压,RBS减压,ABS增压、ABS减压过程。5.试验验证。通过试验台架试验,验证本文开发的液压状态监测及控制方法的有效性;利用实车实验条件,将本文液压监控方法与系统软件集成,并测试系统在典型的RBS和ABS制动过程的性能表现。本文通过以上研究工作,得出如下结论:1.融合主缸压力、轮缸压力和踏板位移信息对系统的工作状态进行监测,结合系统控制方案,提出以主缸压力为主,兼顾踏板位移的驾驶员制动需求的计算方法,明显地衰减信号的无效扰动,提高系统对制动输入识别的准确性;2.液压执行部件的工作机理引导控制特性试验研究,结合控制软件对压力控制的需求,有针对性地开发压力控制方法,提高压力控制方法研究的有效性和实用性;3.明确影响压力控制精度的关键因素及控制参数,开发简单易行的压力控制及参数标定方法,提高控制算法的可移植性;同时,压力控制的参数标定过程,从应用层面上对系统部件关键参数的匹配设计及样件的生产提出要求,具有参考和指导意义。4.台架及道路试验表明,本文开发的液压制动状态监测和控制方法应用于电动轿车制动能量回收系统时,更准确的识别驾驶员制动需求,压力控制精度高,电、液制动力调节过程制动强度波动小。紧急制动时,轮缸的实际压力很好地跟随目标工作压力,车轮滑移率被控制在稳定范围内。