基于试验台架的电动汽车电液复合制动系统的设计与开发

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随着环境污染与能源危机问题日益严峻,清洁节能的电动汽车越来越受关注,成为世界各国研发的重点。电动汽车的制动系统由电机制动和机械液压制动组合而成,称为电液复合制动系统(EHHB,Electro-Hydraulic Hybrid Braking System)。相比于传统制动系统,EHHB具有较多的优势,但同时也增加了系统的复杂性。如何协调两种制动力之间的工作过程,成为当今电动汽车制动系统的重点研究课题。本文首先通过分析电动汽车的制动过程,以制动动力学理论为基础,设计了电动汽车电液复合制动试验台架的结构方案。根据电机再生制动及制动力矩原理、高速开关阀的结构和工作原理、液压制动力的调节原理等,设计了试验台架的关键零部件,并按结构方案组装零部件完成了试验台架的搭建。该试验台架主要包括电机制动子系统、液压制动子系统和电源子系统等。然后基于试验台架的硬件结构设计了增压、减压和保压的液压回路,并通过分析各典型制动力分配策略的特点,设计了制动力分配策略。基于STM32单片机设计了试验台架的控制电路,主要包括上层控制器、关键零部件的驱动电路和信号采集电路等。设计了系统的控制方案,并根据控制方案在Keil u Vision5中采用C语言编写EHHB的控制程序。为了采集试验数据并分析试验结果,本文以单片机作为下位机、以Lab VIEW作为上位机,采用串口通讯的方式,开发了试验台架的数据采集系统。为了验证试验台架的性能,对台架进行了相关试验,包括液压回路验证试验、跟随性试验和复合制动试验。试验结果表明,试验台架工作时的实际液压回路与本文设计的回路一致,所搭建的液压制动子系统控制性能优良,可以较好地跟随期望压力的变化,且电机制动子系统和液压制动子系统之间的工作协调性较好,液压制动力可以随着电机制动力的变化而实时调整,整个台架具有良好的控制性能,达到了设计目标。
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