CN104553817B - 一种再生制动控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种再生制动控制方法及系统，属于汽车电子电器技术领域。方法包括：采集制动主缸的压力值以及经模糊控制器输出的压力值，所述模糊控制器输出的压力值包括上周期车辆总制动力，所述车辆总制动力包括轮缸制动力与电制动力之和；根据采集到的所述制动主缸的压力值以及所述经模糊控制器输出的压力值，得到所述制动主缸的压力值与所述上周期车辆总制动力的压力差值；根据所述压力差值控制制动系统，以使得车辆实现制动；采用该方案能够在不破坏原车制动系统的前提下提高再生制动系统的回收效率。

Description

一种再生制动控制方法及系统

技术领域

本发明涉及汽车电子电器技术领域，特别涉及一种再生制动控制方法及系统。

背景技术

电动汽车(英文：Electric Vehicle；简称：EV)通常采用电动机作为牵引装置，并应用化学蓄电池组、燃料电池组、超级电容器组等作为相应的能源回收存储装置，再由能源回收存储装置在汽车驱动时提供相应的动能。为了改善燃料的经济性，电动汽车普遍采用再生制动方式，该方式能够在制动时，将车辆的动能转化为电能储存起来，从而实现能耗的降低，提高能源的利用率。

为了实现电动汽车的再生制动，目前的再生制动系统控制策略都要修改原有的制动管路系统，引入后装的卸压及加压装置。这样会导致改动后的制动系统需要做大量的仿真及测试来保证制动的安全性，并且会增加车辆成本。

发明内容

为了在不破坏原车制动系统的前提下提高再生制动系统的回收效率，本发明实施例提供了一种再生制动控制方法及系统。所述技术方案如下：

本发明实施例的一方面，提供了一种再生制动控制方法，包括：

采集制动主缸的压力值以及经模糊控制器输出的压力值，所述模糊控制器输出的压力值包括上周期车辆总制动力，所述车辆总制动力包括轮缸制动力与电制动力之和；

根据采集到的所述制动主缸的压力值以及所述经模糊控制器输出的压力值，得到所述制动主缸的压力值与所述上周期车辆总制动力的压力差值；

根据所述压力差值控制制动系统，以使得车辆实现制动；

将制动时的实际减速度与预设的理想减速度的差值反馈至所述模糊控制器。

具体的，所述根据所述压力差值控制制动系统：

根据所述压力差值计算所需制动扭矩增量以及理论加速度；

根据车辆状态参数得到电机实时能提供的当前最大再生制动扭矩；

计算上周期最大再生制动扭矩与所述当前最大再生制动扭矩的扭矩差值；

当所述压力差值大于0时，根据所述所需制动扭矩增量以及所述扭矩差值控制所述制动系统中的液压控制单元，实现制动；

当所述压力差值小于0时，释放所述液压控制单元的制动力。

进一步的，所述根据所述制动扭矩增量以及所述扭矩差值控制所述制动系统中的液压控制单元包括：

若所述液压控制单元上周期已动作，根据所述扭矩差值与所述所需制动扭矩增量确定所述液压控制单元的压力值以及电制动值；

若所述液压控制单元上周期未动作，根据所述当前最大再生制动扭矩与所述所需制动扭矩增量确定所述液压控制单元的压力值以及电制动值。

进一步的，所述根据所述扭矩差值与所述所需制动扭矩增量确定所述液压控制单元的压力值以及电制动值包括：

当所述扭矩差值减去所述所需制动扭矩增量大于0时，所述液压控制单元卸压，卸压值为所述所需制动扭矩增量的值，电制动值为上周期电制动值与所述所需制动扭矩增量的值之和；

当所述扭矩差值减去所述所需制动扭矩增量等于0时，所述液压控制单元保压，电制动值为上周期电制动值与所述所需制动扭矩增量的值之和；

当所述扭矩差值减去所述所需制动扭矩增量小于0时，所述液压控制单元加压，加压值为所述所需制动扭矩增量减去所述扭矩差值的差值，电制动值为上周期电制动值与所述扭矩差值之和。

进一步的，所述根据所述当前最大再生制动扭矩与所述所需制动扭矩增量确定所述液压控制单元的压力值以及电制动值包括：

当所述当前最大再生制动扭矩减去所述所需制动扭矩增量的值大于0时，所述液压控制单元卸压，卸压值为所述当前最大再生制动扭矩减去所述所需制动扭矩增量的差值，电制动值为所述当前最大再生制动扭矩的值；

当所述当前最大再生制动扭矩减去所述所需制动扭矩增量的值等于0时，所述液压控制单元保压，电制动值为所述当前最大再生制动扭矩的值；

当所述当前最大再生制动扭矩减去所述所需制动扭矩增量的值小于0时，所述液压控制单元加压，加压值为所述所需制动扭矩增量减去所述当前最大再生制动扭矩的差值，电制动值为所述当前最大再生制动扭矩的值。

此外，所述释放所述液压控制单元的制动力包括：

若所述所需制动扭矩增量大于四个轮缸的总储能值，所述液压控制单元卸压，卸压值为所述四个轮缸的总储能值，电制动值为上周期电制动值减去所述所需制动扭矩增量与所述四个轮缸的总储能值的差值；

若所述所需制动扭矩增量小于四个轮缸的总储能值，所述液压控制单元卸压，卸压值为所述所需制动扭矩增量的值，电制动值为上周期电制动值与所述四个轮缸的总储能值的差值。

需要说明的是，所述车辆状态参数包括电机电流、转速、电机温度、电池剩余电量、电池温度、防抱死制动系统数据以及整车数据中的至少一个。

此外，在采集制动主缸的压力值以及经模糊控制器输出的压力值之前，所述方法还包括：

当判断车辆处于正常制动状态时，进行再生制动，若车辆处于非正常制动状态则放弃再生制动。

本发明实施例的另一方面，提供了一种再生制动控制系统，包括：第一比较器、模糊控制器、制动系统以及第二比较器；

所述第一比较器用于采集制动主缸的压力值以及经模糊控制器输出的压力值，并根据采集到的所述制动主缸的压力值以及所述经模糊控制器输出的压力值，得到所述制动主缸的压力值与所述上周期车辆总制动力的压力差值；

所述模糊控制器输出的压力值包括上周期车辆总制动力；

所述制动系统用于在所述压力差值的控制下，实现车辆制动；

所述第二比较器用于将制动时的实际减速度与预设的理想减速度的差值反馈至所述模糊控制器。

优选的，所述再生制动控制系统运行周期在1-100ms之间。

本发明实施例提供的再生制动控制方法及系统，通过将系统输入的制动主缸压力与经模糊控制输出的压力进行比较，并输送至车辆制动系统进行制动，并将制动时的实际减速度与理想减速度的差值输送至模糊控制器中，再将经过模糊控制方法计算得到的控制压力值传送至制动系统，具有较好的鲁棒性。此外，本发明利用原车车身电子稳定系统(英文：Electronic Stability Program；简称：ESP)中的制动主缸压力传感器的数据作为再生制动系统的重要输入，利用ESP中液压控制单元(英文：Hydraulic Control Unit；简称：HCU)已有的各种闸阀结构形成再生制动系统的执行器件。这样一来，实现了在不破坏原车制动系统的前提下提高再生制动系统的回收效率，大大降低了车辆的生产与改装成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种再生制动控制方法的流程示意图；

图2是图1中步骤3的流程示意图；

图3是图2中步骤34的流程示意图；

图4是图3中步骤341的流程示意图；

图5是图3中步骤342的流程示意图；

图6是图2中步骤35的流程示意图；

图7、图8是本发明实施例提供的一种再生制动控制方法的的详细流程示意图；

图9是本发明实施例所采用的扰动观察法的流程示意图；

图10是本发明实施例提供的一种再生制动控制系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明实施例提供的再生制动控制方法，如图1所示，包括：

步骤1、采集制动主缸的压力值以及经模糊控制器输出的压力值，该模糊控制器输出的压力值包括上周期车辆总制动力，车辆总制动力包括轮缸制动力与电制动力之和。

步骤2、根据采集到的制动主缸的压力值以及经模糊控制器输出的压力值，得到制动主缸的压力值与上周期车辆总制动力的压力差值。

步骤3、根据压力差值控制制动系统，以使得车辆实现制动。

步骤4、将制动时的实际减速度与预设的理想减速度的差值反馈至模糊控制器。

本发明实施例提供的再生制动控制方法，通过将系统输入的制动主缸压力与经模糊控制输出的压力进行比较，并输送至车辆制动系统进行制动，并将制动时的实际减速度与理想减速度的差值输送至模糊控制器中，再将经过模糊控制方法计算得到的控制压力值传送至制动系统，具有较好的鲁棒性。此外，本发明利用原车ESP中的制动主缸压力传感器的数据作为再生制动系统的重要输入，利用ESP中HCU已有的各种闸阀结构形成再生制动系统的执行器件。这样一来，实现了在不破坏原车制动系统的前提下提高再生制动系统的回收效率，大大降低了车辆的生产与改装成本。

进一步的，如图2所示，步骤3具体包括：

步骤31、根据压力差值计算所需制动扭矩增量以及理论加速度。

步骤32、根据车辆状态参数得到电机实时能提供的当前最大再生制动扭矩。

需要说明的是，在本发明实施例中，车辆状态参数具体可以包括电机电流、转速、电机温度、电池剩余电量SOC、电池温度、防抱死制动系统ABS数据以及整车数据中的至少一个。

步骤33、计算上周期最大再生制动扭矩与当前最大再生制动扭矩的扭矩差值。

步骤34、当压力差值大于0时，根据所需制动扭矩增量以及扭矩差值控制制动系统中的液压控制单元，实现制动。

具体的，当压力差值大于0时，则表示驾驶员的制动意图为继续增加制动力，此时需要判断当前HCU的状态。如图3所示，该步骤具体包括：

步骤341、若液压控制单元上周期已动作，根据扭矩差值与所需制动扭矩增量确定液压控制单元的压力值以及电制动值。

如果HCU上周期已动作，则进入增量判断模式，如图4所示，增量判断模式具体包括：

步骤3411、当扭矩差值减去所需制动扭矩增量大于0时，液压控制单元卸压，卸压值为所需制动扭矩增量的值，电制动值为上周期电制动值与所需制动扭矩增量的值之和。

步骤3412、当扭矩差值减去所需制动扭矩增量等于0时，液压控制单元保压，电制动值为上周期电制动值与所需制动扭矩增量的值之和。

步骤3413、当扭矩差值减去所需制动扭矩增量小于0时，液压控制单元加压，加压值为所需制动扭矩增量减去扭矩差值的差值，电制动值为上周期电制动值与扭矩差值之和。

判断当前HCU的状态，如图3所示，还包括：

步骤342、若液压控制单元上周期未动作，根据当前最大再生制动扭矩与制动扭矩增量确定液压控制单元的压力值以及电制动值。

如果HCU上周期未动作，则进入初次判断模式，如图5所示，初次判断模式具体包括：

步骤3421、当当前最大再生制动扭矩减去所需制动扭矩增量的值大于0时，液压控制单元卸压，卸压值为当前最大再生制动扭矩减去所需制动扭矩增量的差值，电制动值为当前最大再生制动扭矩的值。

步骤3422、当当前最大再生制动扭矩减去所需制动扭矩增量的值等于0时，液压控制单元保压，电制动值为当前最大再生制动扭矩的值。

步骤3423、当当前最大再生制动扭矩减去所需制动扭矩增量的值小于0时，液压控制单元加压，加压值为所需制动扭矩增量减去当前最大再生制动扭矩的差值，电制动值为当前最大再生制动扭矩的值。

如图2所示，步骤3具体包括：

步骤35、当压力差值小于0时，优先释放液压控制单元的制动力。

具体的，如图6所示，该步骤包括：

步骤351、若所需制动扭矩增量大于四个轮缸的总储能值，液压控制单元卸压，卸压值为四个轮缸的总储能值，电制动值为上周期电制动值减去所需制动扭矩增量与四个轮缸的总储能值的差值。

步骤352、若所需制动扭矩增量小于四个轮缸的总储能值，液压控制单元卸压，卸压值为所需制动扭矩增量的值，电制动值为上周期电制动值与四个轮缸的总储能值的差值。

此外，在采集制动主缸的压力值以及经模糊控制器输出的压力值之前，所述方法还可以包括：

当判断车辆处于正常制动状态时，进行再生制动，若车辆处于非正常制动状态则放弃再生制动。

以下参考图7和图8，通过实例对本发明实施例提供的再生制动控制方法进行详细说明。

该方法采用相应的再生制动控制系统，所述系统的运行周期可以在1-100ms之间，优选10ms，这样一来可以保证系统的实时性。当然这并非对本发明所做的限制，在实际使用的过程中，可以根据实际需要选取合适的运行周期。

判断原车ESP系统判断是否在正常制动(无抱死，无侧滑状态)，若是正常制动，则可进入再生制动模式；若是非正常制动则放弃再生制动。

采集主制动主缸压力Pressure_N，得出与上周期制动主缸压力Pressure_Pre的压力差值diff_P。

通过diff_P计算所需制动扭矩增量Need_tor以及理论加速度acc。

根据电机电流、转速、电机温度、电池SOC、电池温度、ABS数据、整车数据计算出电机实时能提供的当前最大再生制动扭矩retor_max。

计算上周期电机最大再生制动扭矩retor_max_Pre与本周期电机的当前最大再生制动扭矩retor_max的差值diff_tormax。

如果压力差值diff_P大于0，则表示驾驶员的制动意图为继续增加制动力，此时需要判断当前HCU的状态。

具体的，如果HCU上周期已动作，表现为保压标志位flaghold＝＝1或卸压标志位flagremove＝＝1或加压标志flagload＝＝1，则进入增量判断模式。

增量判断模式为：当扭矩差值diff_tormax减去所需制动扭矩增量Need_tor大于0时，卸压标志flagremove等于1，卸压值removeValue＝Needtor，电制动值为motor_tor＝motor_tor_pre+Needtor；当扭矩差值diff_tormax减去所需制动扭矩增量Need_tor等于0时，保压标志位flaghold＝1，电制动值为motor_tor＝motor_tor_pre+Needtor；当扭矩差值diff_tormax减去所需制动扭矩增量Need_tor小于0时，加压标志flagload＝1；加压值load Value＝Needtor-diff_tormax，电制动值为motor_tor＝motor_tor_pre+diff_tormax。

如果HCU上周期没有动作，则进入初次判断模式：

初次判断模式为：当本周期电机的当前最大再生制动扭矩retor_max减去所需制动扭矩增量Need_tor大于0时，卸压标志flagremove＝1，卸压值removeValue＝retor_max-Needtor，电制动值为retor_max；当本周期电机的当前最大再生制动扭矩retor_max减去所需制动扭矩增量Need_tor等于0时，保压标志位flaghold＝1，电制动值为retor_max；当本周期电机的当前最大再生制动扭矩retor_max减去所需制动扭矩增量Need_tor小于0时，加压标志flagload＝1；加压值loadValue＝Needtor-retor_max，电制动值为retor_max。

如果压力差值diff_P小于0，则表示驾驶员的制动意图为减少制动力，此时应优先释放液压制动力。

若所需制动扭矩增量Need_tor(此时Need_tor数值小于0，但计算中取绝对值比较大小)大于四个轮缸的总储能值tortemp_max，则表示液压卸压仍不够，电制动也需减少制动力。

此时卸压标志flagremove＝1，卸压值removeValue＝tortemp_max，电制动值为motor_tor＝motor_tor_pre-(Needtor-tortemp_max)。

若所需制动扭矩增量Need_tor(此时Need_tor数值小于0，但计算中取绝对值比较大小)小于四个轮缸的总储能值tortemp_max，则表示液压卸压已足够，无需电制动减少。

卸压标志flagremove＝1，卸压值removeValue＝Needtor，电制动值为motor_tor＝motor_tor_pre-tortemp_max。

需要说明的是，本发明控制方法流程图4中步骤201中涉及图9扰动观察法动态标定实时的主缸压力与加速度的关系，采用该方法可以使系统制动控制更为精确智能。其中，P_old为上周期的压力值，PSTEP为压力步长，change_P为压力差值，pre_acc为理论加速度，acc为实际加速度，diff_acc为加速度差值。

本发明实施例提供的再生制动控制系统，如图10所示，包括：第一比较器101、模糊控制器102、制动系统103以及第二比较器104。

其中，第一比较器101用于采集制动主缸的压力值以及经模糊控制器102输出的压力值，并根据采集到的制动主缸的压力值以及经模糊控制器102输出的压力值，得到制动主缸的压力值与上周期车辆总制动力的压力差值。

模糊控制器102输出的压力值包括上周期车辆总制动力。

制动系统103用于在压力差值的控制下，实现车辆制动。

第二比较器104用于将制动时的实际减速度与预设的理想减速度的差值反馈至模糊控制器。

本发明实施例提供的再生制动控制系统，通过将系统输入的制动主缸压力与经模糊控制输出的压力进行比较，并输送至车辆制动系统进行制动，并将制动时的实际减速度与理想减速度的差值输送至模糊控制器中，再将经过模糊控制方法计算得到的控制压力值传送至制动系统，具有较好的鲁棒性。此外，本发明利用原车ESP中的制动主缸压力传感器的数据作为再生制动系统的重要输入，利用ESP中HCU已有的各种闸阀结构形成再生制动系统的执行器件。这样一来，实现了在不破坏原车制动系统的前提下提高再生制动系统的回收效率，大大降低了车辆的生产与改装成本。

需要说明的是，本发明实施例提供的制动系统可以采用原车ESP系统。系统的运行周期可以在1-100ms之间，优选10ms，这样一来可以保证系统的实时性。当然这并非对本发明所做的限制，在实际使用的过程中，可以根据实际需要选取合适的运行周期。

该系统的使用方法已在前述实施例中做了详细的描述，此处不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种再生制动控制方法，其特征在于，包括：

采集制动主缸的压力值以及经模糊控制器输出的压力值，所述模糊控制器输出的压力值包括上周期车辆总制动力，所述车辆总制动力包括轮缸制动力与电制动力之和；

根据采集到的所述制动主缸的压力值以及所述经模糊控制器输出的压力值，得到所述制动主缸的压力值与所述上周期车辆总制动力的压力差值；

根据所述压力差值控制制动系统，以使得车辆实现制动；

将制动时的实际减速度与预设的理想减速度的差值反馈至所述模糊控制器；

所述根据所述压力差值控制制动系统，包括：

根据所述压力差值计算所需制动扭矩增量以及理论加速度；

根据车辆状态参数得到电机实时能提供的当前最大再生制动扭矩；

计算上周期最大再生制动扭矩与所述当前最大再生制动扭矩的扭矩差值；

当所述压力差值大于0时，根据所述所需制动扭矩增量以及所述扭矩差值控制所述制动系统中的液压控制单元，实现制动；

当所述压力差值小于0时，释放所述液压控制单元的制动力。

2.根据权利要求1所述的再生制动控制方法，其特征在于，所述根据所述制动扭矩增量以及所述扭矩差值控制所述制动系统中的液压控制单元包括：

若所述液压控制单元上周期已动作，根据所述扭矩差值与所述所需制动扭矩增量确定所述液压控制单元的压力值以及电制动值；

若所述液压控制单元上周期未动作，根据所述当前最大再生制动扭矩与所述所需制动扭矩增量确定所述液压控制单元的压力值以及电制动值。

3.根据权利要求2所述的再生制动控制方法，其特征在于，所述根据所述扭矩差值与所述所需制动扭矩增量确定所述液压控制单元的压力值以及电制动值包括：

当所述扭矩差值减去所述所需制动扭矩增量大于0时，所述液压控制单元卸压，卸压值为所述所需制动扭矩增量的值，电制动值为上周期电制动值与所述所需制动扭矩增量的值之和；

当所述扭矩差值减去所述所需制动扭矩增量等于0时，所述液压控制单元保压，电制动值为上周期电制动值与所述所需制动扭矩增量的值之和；

当所述扭矩差值减去所述所需制动扭矩增量小于0时，所述液压控制单元加压，加压值为所述所需制动扭矩增量减去所述扭矩差值的差值，电制动值为上周期电制动值与所述扭矩差值之和。

4.根据权利要求2所述的再生制动控制方法，其特征在于，所述根据所述当前最大再生制动扭矩与所述所需制动扭矩增量确定所述液压控制单元的压力值以及电制动值包括：

当所述当前最大再生制动扭矩减去所述所需制动扭矩增量的值大于0时，所述液压控制单元卸压，卸压值为所述当前最大再生制动扭矩减去所述所需制动扭矩增量的差值，电制动值为所述当前最大再生制动扭矩的值；

当所述当前最大再生制动扭矩减去所述所需制动扭矩增量的值等于0时，所述液压控制单元保压，电制动值为所述当前最大再生制动扭矩的值；

当所述当前最大再生制动扭矩减去所述所需制动扭矩增量的值小于0时，所述液压控制单元加压，加压值为所述所需制动扭矩增量减去所述当前最大再生制动扭矩的差值，电制动值为所述当前最大再生制动扭矩的值。

5.根据权利要求1所述的再生制动控制方法，其特征在于，所述释放所述液压控制单元的制动力包括：

若所述所需制动扭矩增量大于四个轮缸的总储能值，所述液压控制单元卸压，卸压值为所述四个轮缸的总储能值，电制动值为上周期电制动值减去所述所需制动扭矩增量与所述四个轮缸的总储能值的差值；

若所述所需制动扭矩增量小于四个轮缸的总储能值，所述液压控制单元卸压，卸压值为所述所需制动扭矩增量的值，电制动值为上周期电制动值与所述四个轮缸的总储能值的差值。

6.根据权利要求1-5任一所述的再生制动控制方法，其特征在于，所述车辆状态参数包括电机电流、转速、电机温度、电池剩余电量、电池温度、防抱死制动系统数据以及整车数据中的至少一个。

7.根据权利要求1-5任一所述的再生制动控制方法，其特征在于，在采集制动主缸的压力值以及经模糊控制器输出的压力值之前，所述方法还包括：

当判断车辆处于正常制动状态时，进行再生制动，若车辆处于非正常制动状态则放弃再生制动。

8.一种再生制动控制系统，其特征在于，包括：第一比较器、模糊控制器、制动系统以及第二比较器；

所述第一比较器用于采集制动主缸的压力值以及经模糊控制器输出的压力值，并根据采集到的所述制动主缸的压力值以及所述经模糊控制器输出的压力值，得到所述制动主缸的压力值与上周期车辆总制动力的压力差值；

所述模糊控制器输出的压力值包括上周期车辆总制动力；

所述制动系统用于根据所述压力差值计算所需制动扭矩增量以及理论加速度，根据车辆状态参数得到电机实时能提供的当前最大再生制动扭矩，计算上周期最大再生制动扭矩与所述当前最大再生制动扭矩的扭矩差值，当所述压力差值大于0时，根据所述所需制动扭矩增量以及所述扭矩差值控制所述制动系统中的液压控制单元，实现车辆制动，当所述压力差值小于0时，释放所述液压控制单元的制动力；

所述第二比较器用于将制动时的实际减速度与预设的理想减速度的差值反馈至所述模糊控制器。

9.根据权利要求8所述的再生制动控制系统，其特征在于，所述再生制动控制系统运行周期在1-100ms之间。