电动轿车制动能量回收系统压力监测与失效分析

作     者：文婧 

作者单位：吉林大学 

学位级别：硕士

导师姓名：杨志华

授予年度：2014年

学科分类：08[工学] 082304[工学-载运工具运用工程] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 080204[工学-车辆工程] 0802[工学-机械工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：电动轿车 制动能量回收系统 压力监测 失效分析 

摘      要：制动能量回收系统在实现电动汽车节能环保的优势外，还要保证良好的制动感觉和制动安全性。为了保证良好的制动感觉，需要控制系统能够获得准确稳定的压力信息，从而实现电机制动力和液压制动力的协调分配;为了提高制动安全性，需要对系统的压力失效进行分析。 目前，国内外企业、研究机构和高校也都开展了制动能量回收系统压力监测和失效分析方面的研究。在压力监测方面，针对压力估算算法的研究相对较多;压力失效分析方面大多以液压部件工作正常为前提对传感器的失效进行诊断。因此如何综合利用压力传感器测量值和压力估算值进行压力监测以及如何综合考虑液压部件失效和传感器失效进行综合的失效分析与诊断对于打破技术封锁，提高自主研发能力具有重大意义。 本文结合国家“863项目，在总结国内外研究成果的基础上，针对纯电动轿车的制动能量回收系统开展压力监测和压力失效分析的研究工作： 1.从硬件方案和制动力分配策略两方面完成对制动能量回收系统的研究：硬件方面分析了目标车型并明确主要的液压部件及其布置形式;制动力分配策略方面明确制动过程中前后轴制动力分配关系以及前轴液压制动力与电机制动力的分配关系，明确了各制动阶段中主缸、踏板行程模拟器以及轮缸的压力关系。 2.从硬件监测和解析监测两方面完成对本系统压力监测的研究。硬件监测方面，分析了压力传感器技术，并重点分析压阻式压力传感器的工作原理和技术特点;解析监测方面，提出了具体的压力估算算法，利用制动踏板位移-制动踏板速度-主缸压力的关系对主缸压力进行估算。在系统P V特性的基础上分析了通过逆向使用轮缸特性进行轮缸压力估算的经典理论方法并且结合本制动能量回收系统提出了基于整车质量估算的轮缸压力估算算法。最后综合利用压力传感器测量值（硬件监测结果）和压力估算值（解析监测结果）提出了基于一致性检验与数据融合的压力监测方法。 3.从系统液压部件失效和压力传感器失效的主要类型和失效后系统的压力表现两方面完成对系统压力失效的分析，进而提出了综合考虑液压部件失效和压力传感器失效的压力失效诊断方法。 4.在硬件在环试验平台上对本文开发的压力监测方法和压力失效分析方法进行试验验证。 通过以上研究工作，本文得到如下结论： （1）压力监测方面，综合利用传感器测量值和压力估算值，并基于一致性检验和数据融合的压力监测方法可以剔除不可靠数据并对有效数据进行合理利用，与单独进行硬件监测或解析监测相比在可靠性和准确度两方面提高了系统压力监测水平。 （2）失效分析方面，综合利用液压部件失效和传感器失效后的系统压力表现所提出的压力失效诊断方法，克服了以往失效诊断只能单独对液压部件或压力传感器失效进行诊断的局限性，能够有效地对系统压力失效的具体位置（包括液压部件和压力传感器）及其失效模式进行综合诊断。