轮毂电机驱动的分布式电动汽车具有传动结构简单、传动效率高、控制灵活等优点,是电动汽车的重要发展方向之一。由于受到轮毂电机外特性和电池充电功率等的限制,纯再生制动无法满足较大强度的制动力需求,需要与机械摩擦制动联合使用。基于电子机械制动(electromechanical brake,EMB)的复合制动系统作为一种线控解耦式复合制动系统,不仅能满足制动踏板感觉的需求,同时能实现复合制动力的连续精确控制,能有效地兼顾制动能量回收率、制动安全性以及制动舒适性。然而,目前市场上尚无成熟的EMB执行器可用,且EMB执行器匹配设计时计算量大、匹配效率低,而基于EMB的分布式复合制动系统的制动力协调控制的原理和方法又尚不成熟。因此,本文分别对EMB执行器的设计开发和匹配优化问题、四轮制动力分配问题、EMB制动失效控制问题、复合制动力的协调分配以及复合制动系统的制动防抱死控制(antilock brake system,ABS)等问题展开了探索,实现了分布式复合制动系统的一体化控制。(1)针对由“雨燕”车型改装的某分布式电动汽车,设计并研制了一种满足制动性能和轮内安装需求的EMB执行器。该执行器利用行星减速器和滚珠丝杆将分装式力矩电机的输出力矩转化为制动钳体的夹紧力从而产生制动力矩,在行星架输出端同轴安装楔块式单向超越离合器使EMB同时具有驻车制动功能。针对该EMB结构提出了相应的设计流程,并依次完成了执行器的匹配设计、结构设计、强度校核、系统动力学建模与开环性能预测、轻量化设计以及样品试制等。(2)以EMB执行器为研究对象,提出了一种适用于行星齿轮滚珠丝杆驱动的两级机电系统的多目标优化匹配方法。该方法以产品数据库为输入确保了匹配结果的实用性;以执行器的动态阻力载荷、尺寸限制、电机运行范围、以及滚珠丝杆和行星齿轮的机械性能需求等为约束条件,获取数据库中满足条件的所有可行的“电机-滚珠丝杆-行星齿轮组”的匹配组合;建立了包含系统质量、制动间隙消除时间、启动加速度和电机等效连续输出力矩的多目标函数,获得综合性能最佳的匹配方案。该方法有效地提高了匹配效率,同时避免了非线性多约束多目标优化的数值求解问题。(3)建立了EMB执行器的仿真和实验平台,详细分析了执行器的阶跃响应特性、频率响应特性以及系统摩擦性能。结果表明:该EMB执行器特性满足设计目标要求;影响制动间隙消除时间的系统摩擦主要来源于电机和滚珠丝杆;影响最大制动夹紧力的系统摩擦主要来源于滚珠丝杆、电机和推力轴承,且随着制动夹紧力的增加滚珠丝杆和推力轴承对系统摩擦的影响增大,而电机的影响则显著降低。(4)针对纯EMB制动的分布式制动系统,基于模块化思想完成了四轮制动力分配、ABS控制和制动失效控制等的集成。为了提高转向制动时的操纵稳定性,考虑载荷转移和侧向力需求,采用先前后轴再左右轮的分步分配方法。前后轴制动力分配以优先满足侧向力需求为原则,剩余附着力用于纵向制动力;而左右轮制动力按垂向载荷比例分配。为了缩短开发周期,针对EMB制动系统响应特性,对传统逻辑门限控制逻辑进行了修正。针对EMB单轮失效和两轮异侧失效两种工况,提出了基于规则的制动力重分配策略。建立了仿真平台,仿真结果表明:对于常规转向制动工况,该四轮制动力分配策略能保证操纵稳定性且充分利用地面附着力;对于高、中、低附着路面、对接路面以及转弯制动工况,该ABS控制能有效地避免车轮抱死,且能充分利用地面附着力;对于单轮失效和两轮异侧失效工况,通过基于规则的制动力重分配和ABS的集成,能够保证中、低强度的制动强度需求,且有效地避免车轮抱死,同时降低非期望的主动横摆力矩。(5)采用分层控制的思想,实现了集四轮制动力分配、ABS控制、EMB制动失效控制以及复合制动力协调控制的复合制动系统一体化控制。综合考虑制动法规、制动能量回收率和制动舒适性等约束条件,提出了复合制动力的协调控制策略,并通过电动轮复合制动性能实验进行了有效验证。常规制动时,以再生制动为主,不足部分由EMB制动来补充。触发ABS后,根据触发前再生制动力矩和总制动力矩的比值确定主导制动力矩调节的制动力形式,以保证同一时刻只有一种制动力矩进行调节,从而避免了两种制动力同时调节带来的制动力滞后和超调现象。仿真结果表明:复合制动系统ABS控制时,在高、中、低附着路面回馈的制动能量分别为1.70e5J、2.59e5J和4.29e5J,与纯EMB制动ABS控制相比,制动距离分别缩短了2.28m、1.79m和3.2m。