汽车能量回馈式制动系统原理与控制

　　本书论述了电动汽车能量回馈式制动系统的原理与控制技术，是电动汽车领域的一部学术专著，凝结自作者团队在该领域十余年产学研密切合作产生的自主研究成果，以较为严密的结构体系阐述了能量回馈式制动系统的方案设计、控制和测试评价技术。本书主要面向电动汽车整车企业、制动零部件企业、汽车科研院所、高等院校汽车学院等电动汽车及其制动技术领域的工程师、研究人员、教师、学生等。

　　张俊智，清华大学车辆与运载学院教授，在国内率先开展车用能量回馈式制动系统、混合动力系统和动力系统高精度动态负载模拟测试方面的研究工作，近年来共主持国家重点研发计划、国家863、国家自然科学基金项目等项目10余项，发表SCI/EI论文150余篇，授权国家发明专利70余项，电动汽车制动能量回收方面的研究成果获国家科学技术进步奖二等奖（排名1）、中国汽车工业科技发明一等奖（排名1）和北京市科学技术一等奖（排名1），混合动力方面的研究成果获国家科技进步二等奖（排名3）、国家科技发明二等奖（排名4）和中国汽车工业技术进步一等奖（排名1）。

序
前言
第1 章　绪论 .. 1
1.1　能量回馈式制动技术发展背景.. 1
1.2　能量回馈式制动系统简介.. 2
1.2.1　能量回馈式制动系统定义.. 2
1.2.2　能量回馈式制动系统组成.. 2
1.2.3　能量回馈式制动系统原理.. 2
1.2.4　能量回馈式制动系统分类.. 2
1.3　能量回馈式制动系统研发进展.. 4
1.3.1　关键技术..4
1.3.2　摩擦制动力调节机构研发进展.. 5
1.3.3　 回馈制动与摩擦制动协调控制技术研发进展..7
第2 章　能量回馈式制动系统设计.. 9
2.1　能量回馈式制动系统总体方案.. 9
2.2　能量回馈式液压制动系统的设计..10
2.2.1　 能量回馈式防抱死制动系统（EABS）的设计..10
2.2.2　 能量回馈式车身电子稳定控制（EESC）系统的设计..14
2.2.3　 能量回馈式电子液压制动（EEHB）系统的设计..20
2.3　能量回馈式气压制动系统的设计..24
2.3.1　 基于电磁开关阀的能量回馈式气压制动系统设计..24
2.3.2　 基于比例继动阀的能量回馈式气压制动系统设计..26
第3 章　常规制动回馈控制策略.. 29
3.1　驾驶员制动意图解析..29
3.2　叠加式回馈制动控制策略..30
3.2.1　温和叠加式制动能量回馈策略..30
3.2.2　激进叠加式制动能量回馈策略..30
3.2.3　 自由行程启动回馈制动的叠加式策略..30
3.2.4　 叠加式制动能量回馈策略仿真分析..31
3.3　协调式回馈制动控制策略..32
3.3.1　回馈效率制动力分配策略..33
3.3.2　 制动踏板感觉制动力分配策略..34
3.3.3　 兼顾回馈效率和制动踏板感觉的制动力分配策略..34
3.3.4　实车试验..34
3.4　由加速踏板定义回馈制动的控制策略..39
3.4.1　加速踏板开度和电机力矩关系..39
3.4.2　模拟内燃机制动模式..40
3.4.3　辅助制动模式..44
3.4.4　 限制前轴电机回馈制动力矩的因素分析..45
3.4.5　试验结果..47
第4 章　 针对能量回馈式制动系统非线性特性的优化控制.. 50
4.1　 能量回馈式制动系统机械耦合非线性特征分析..50
4.1.1　回馈制动耦合非线性系统模型..50
4.1.2　轴系弹性对回馈制动控制的影响..52
4.1.3　齿隙对回馈耦合制动控制的影响..56
4.1.4　 耦合非线性对回馈制动控制的影响..58
4.2　针对机械非线性特性的补偿控制..60
4.2.1　 针对机械非线性特性的补偿控制目标..60
4.2.2　 基于混杂系统理论的电驱动系统状态估计方法..60
4.2.3　混杂观测器的设计..67
4.2.4　 回馈制动耦合非线性主动补偿控制算法..68
4.2.5　 主动补偿控制算法仿真验证与分析..72
4.3　 电驱/ 制动系统模式切换过程未知死区补偿控制..77
4.3.1　车辆动力学模型..77
4.3.2　 基于输出约束有限时间反步控制的未知死区补偿控制方法..79
4.3.3　台架试验..85
4.4　 随机网络延时下协调式回馈制动控制系统协调控制方法.. 88
4.4.1　 包含随机网络延时的回馈制动系统模型..88
4.4.2　 随机网络延时下协调式回馈制动控制系统协调控制算法..91
4.4.3　 随机网络延时下液压与回馈制动协调控制算法台架试验与分析..93
第5 章　防抱死制动回馈控制策略.. 95
5.1　 回馈制动保守参与防抱死制动的控制策略..95
5.2　 基于补偿制动力矩的防抱死制动回馈控制策略..98
5.3　 基于频率特性转矩分配的防抱死制动回馈控制策略.. 102
5.3.1　频率特性转矩分配策略.. 102
5.3.2　硬件在环试验.. 104
5.4　 考虑传动系统非线性特性的防抱死制动回馈控制策略.. 105
5.4.1　 考虑齿隙影响的弹性传动系统下电机回馈制动系统建模.. 105
5.4.2　 考虑非线性特性的防抱死制动策略.. 107
5.4.3　仿真分析.. 108
5.5　 基于电机磁场定向控制的防抱死制动回馈控制策略.. 110
5.5.1　电机回馈制动系统建模.. 110
5.5.2　 基于磁场定向控制的电机回馈制动系统控制方法.. 112
5.5.3　仿真分析.. 114
第6 章　液压制动力控制方法..122
6.1　 电磁开关阀液压力开环动态限压差控制.. 122
6.1.1　 电磁阀“机- 电- 液”耦合动力学模型.. 122
6.1.2　 电磁阀动态限压差控制方法机理分析..125
6.1.3　 限压差控制模型硬件在环试验验证.. 127
6.1.4　 电磁阀限压差控制方法的调节特性及规律..129
6.1.5　 结构参数对限压差控制效果的影响..132
6.1.6　 环境温度对限压差控制效果的影响..138
6.2　 电磁开关阀液压力闭环动态限压差控制..139
6.2.1　 液压力闭环限压差控制方法机理分析.. 139
6.2.2　 液压力闭环限压差控制算法硬件在环试验.. 141
6.3　电磁开关阀流量拟线性控制.. 144
6.3.1　 开关电磁阀数学物理模型数值求解.. 144
6.3.2　 开关电磁阀高频PWM 饱和先导流量控制方法.. 150
6.3.3　 高频PWM 饱和先导流量拟线性控制台架试验.. 155
6.4　 针对EEHB 的自适应增益规划闭环压力控制.. 157
6.4.1　 自适应增益规划闭环压力控制机理分析.. 157
6.4.2　 压力闭环控制硬件在环试验及实车测试.. 159
第7 章　气压制动力控制方法..166
7.1　气压制动力控制框架.. 166
7.1.1　基于模型的气压开环控制.. 166
7.1.2　基于压力反馈的气压闭环控制.. 167
7.1.3　试验研究.. 167
7.2　电磁开关阀的控制.. 169
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