随着我国的环境污染的日益严重和新能源车辆技术的快速发展,纯电动车辆成为未来节能与环保汽车发展的重要方向。与燃油车辆不同,纯电动车辆可以通过驱动电机参与制动,将车辆在制动过程中消耗的动能进行制动能量回收,是提高车辆能量利用率和增加续驶里程的重要手段。本文以一款后驱纯电动轻型卡车为对象开展制动能量回收系统的分层控制设计,并进行了仿真以及台架测试等相关研究。本文的主要研究内容如下:首先,提出一种基于电控气压制动阀和电子制动踏板的新型硬件解决方案,并详细介绍其协调工作原理。在分析硬件结构的基础上,进行制动能量回收系统分层控制方案的设计。接着,为了改善气压制动系统的响应滞后、振荡和精度差的现象,对制动阀的工作模式进行分析,并简化其结构,建立基于高速开关阀组和制动气路的“电-磁-气-机”耦合动力学模型。进行仿真分析和开环试验,并根据试验特性提出一种结合PID控制和模糊控制的组合控制方法,有效的提高制动过程中制动气压的响应速度和控制精度。然后,建立包含车辆动力学模型等在内的研究所需模型。针对制动能量回收系统的能量回收优化与制动性能优化的不同特性,综合考虑驱动电机、电池等部件特性的影响和制动安全性等因素,提出三种不同的制动力分配方案:最大制动能量回收优化的策略、良好制动性能优化的策略和综合优化考虑的策略。并基于驾驶员的制动意图,进行识别分类为三种基本意图:紧急制动意图、中等制动意图和平缓制动意图。结合驾驶员制动意图,使车辆在不同制动意图中切换不同的制动力分配策略,经过软件仿真分析各项指标,验证制动策略的有效性与可靠性。最后,利用dSPACE硬件设备搭建电控气压制动系统的半实物试验台架。基于三种策略进行半实物台架快速控制原型试验,进行了典型制动工况和典型循环工况的试验与分析,得到了不同策略的制动特性、能量回收效率以及续驶里程贡献率大小,验证策略的可行性与有效性。