CN105346539A - 混合动力汽车的制动控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混合动力汽车的制动控制方法，所述方法包括下述步骤：获取当前车辆的总需求制动力T、刹车最大制动力T1max、能量回收最大制动力T2max；在0～T1max内选取刹车制动力T1，在0～T2max内选取能量回收制动力T2，且满足T1+T2＝T，获取多组T1和T2，计算各组对应的制动成本F，找出F最小的一组T1和T2；控制刹车制动和能量回收制动的输出值为F最小的一组T1和T2。该制动控制方法使得刹车制动和能量回收制动相互关联，能够配合使用，经济性和安全性较高。

Description

混合动力汽车的制动控制方法

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，特别是涉及一种混合动力汽车的制动控制方法。

背景技术

与传动燃料车相比，混合动力汽车拥有两种以上不同能源，可在使用中根据需要合理进行能量的分配，从而提高车辆的经济性。在现有实际应用中，混合动力汽车大多为采用传统的内燃机和电动机作为动力源，通过混合使用热能和电力两套系统开动车辆。

对于混合动力汽车来说，其制动方式有刹车踏板控制的踏板刹车和通过电机负扭矩给动力电池充电从而消耗车辆动能的能量回收制动两种。

实际应用中，刹车制动和能量回收制动是各自独立的，即能量回收系统接受到刹车信号后，根据电能系统状态、动力电池SOC值(指电池的荷电状态，数值定义为电池剩余容量占电池总容量的比值)、需求制动力、油门踏板和刹车踏板行程判断，是否可以进行能量回收，若可以，则根据上述各条件的具体数值利用函数计算出以多大的制动力计算。

其中，计算函数是确定的，无法进行动态调整，也就是说，当随着车辆的使用，磨损、灰尘、金属形变等影响了刹车制动，能量回收制动的制动力算法也不会改变，另，随着动力电池SOH(StateOfHealth，指蓄电池满充容量与相对额定容量的百分比)的下降，能量回收能力下降，但能量回收制动的制动力算法也不会改变。

此外，刹车制动和能量回收制动相互独立，若刹车制动失效，甚至刹车失灵，能量回收制动也不会因此而启动，而是根据其自身的独立的系统判断计算，因此存在着巨大的安全隐患。

可见，刹车制动和能量回收制动的相互独立，既不经济也不安全。

因此，如何改善现有混合动力汽车的制动控制方法，使刹车制动和能量回收制动能够相互配合使用，确保安全性和经济性，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种混合动力汽车的制动控制方法，该制动控制方法使得刹车制动和能量回收制动相互关联，能够配合使用，经济性和安全性较高。

为解决上述技术问题，本发明提供一种混合动力汽车的制动控制方法，所述方法包括下述步骤：

获取当前车辆的总需求制动力T、刹车最大制动力T1max、能量回收最大制动力T2max；

在0～T1max内选取刹车制动力T1，在0～T2max内选取能量回收制动力T2，且满足T1+T2＝T，获取多组T1和T2，计算各组对应的制动成本F，找出F最小的一组T1和T2；

控制刹车制动和能量回收制动的输出值为F最小的一组T1和T2。

本发明提供的混合动力汽车的制动控制方法将刹车制动和能量回收制动关联起来，并进行了量化处理，以制动成本最小为目标，对刹车制动和能量回收进行合理分配，其中，制动成本可以将安全因素考虑进去，规避了背景技术中因刹车制动与能量回收制动独立而导致的安全性和经济性均不佳的问题；此外，该制动控制方法无需对现有的刹车制动系统和能量回收制动系统进行改动，只需在控制器中引入该方法，调用相关输入量即可实现，也就是说，该制动控制方法无需对现有的混合动力汽车进行硬件改动，实施性高。

可选的，获取多组T1和T2的方法如下：

先给定T2初始值，该初始值为max(0，T-T1max)，然后以此初始值为基准，依次累加预设量K，并计算对应的T1，这样，得到多组T1和T2。

可选定，F的计算方法如下：根据刹车的成本函数计算对应于T1的刹车成本F1，根据动力电池的成本函数计算对应于T2的动力电池成本F2，则制动成本F＝F1+F2。

可选的，刹车的成本函数的参变量包括T1、刹车更换价格和刹车健康度；动力电池的成本函数的参变量包括T2、电池SOH、电池SOC、电池价格和能量回收节省的成本。

可选的，找出F最小的一组T1和T2后，还进一步判断当前刹车制动的风险系数是否不小于预设值，若是，则控制刹车制动和能量回收制动的输出值为T1＝T-T2和T2＝min(T2max，T)，若否，则控制刹车制动和能量回收制动的输出值为F最小的一组T1和T2。

可选的，所述风险系数为刹车健康度和T1的函数。

可选的，所述刹车健康度为当前刹车制动效果与初始刹车制动效果的比值。

可选的，刹车制动效果以制动加速度表征。

可选的，所述制动加速度的参变量包括车速和刹车踏板行程。

可选的，所述当前刹车制动效果以预设周期更新。

附图说明

图1为本发明提供混合动力汽车的制动控制方法一种具体实施例的流程图；

图2为本发明提供混合动力汽车的制动控制方法另一种具体实施例的流程图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种混合动力汽车的制动控制方法，该制动控制方法使得刹车制动和能量回收制动相互关联，能够配合使用，经济性和安全性较高。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1，图1为本发明所提供混合动力汽车的制动控制方法一种具体实施例的流程图。

本发明提供的混合动力汽车的制动控制方法，包括下述步骤：

S11、获取当前车辆的总需求制动力T、刹车最大制动力T1max、能量回收最大制动力T2max；

S12、在0～T1max内选取刹车制动力T1，在0～T2max内选取能量回收制动力T2，且满足T1+T2＝T，获取多组T1和T2，计算各组对应的制动成本F，找出F最小的一组T1和T2；

S13、控制刹车制动和能量回收制动的输出值为F最小的一组T1和T2。

如上，该混合动力汽车的制动控制方法将刹车制动和能量回收制动关联起来，并进行了量化处理，以制动成本最小为目标，对刹车制动和能量回收进行合理分配，其中，制动成本可以将安全因素考虑进去，规避了背景技术中因刹车制动与能量回收制动独立而导致的安全性和经济性均不佳的问题；此外，该制动控制方法无需对现有的刹车制动系统和能量回收制动系统进行改动，只需在控制器中引入该方法，调用相关输入量即可实现，也就是说，该制动控制方法无需对现有的混合动力汽车进行硬件改动，实施性高。

为了更详细地说明上述各步骤如何实现，下面请参考图2理解，图2为本发明提供混合动力汽车的制动控制方法另一种具体实施例的流程图。

该具体实施例中，混合动力汽车的制动控制方法包括下述步骤：

S21、获取当前时刻的车辆数据，所述车辆数据包括电池SOC、刹车踏板行程、车速；

上述各数据信息均可直接从车载ECU获取，当然，实际中也可设置专门的监测单元单独获取。

S22、根据电池SOC、刹车踏板行程及车速调取当前车辆的总需求制动力T；根据刹车踏板行程及车速调取当前车辆的刹车最大制动力T1max；根据电池SOC调取当前车辆的能量回收最大制动力T2max；

车辆的总需求制动力、刹车最大制动力及能量回收最大制动力均为系统标定值，存储于ECU中。

该具体方案中，总需求制动力的参变量包括车速、电池SOC及刹车踏板行程，刹车制动力的参变量包括车速、刹车踏板行程，能量回收制动力的参变量包括电池SOC。

应当理解，总需求制动、刹车制动力及能量回收制动力各自对应的参变量并不局限于上述所述，本领域技术人员可以根据车辆的基础知识对上述参变量作出适当调整。

S23、在0～T1max内选取刹车制动力T1，在0～T2max内选取能量回收制动力T2，且满足T1+T2＝T，获取多组T1和T2，计算各组对应的制动成本F，找出F最小的一组T1和T2；

具体实施时，多组T1和T2的获取方法如下：

先给定T2初始值，该初始值为max(0，T-T1max)，然后以此初始值为基准，依次累加预设量K，并计算对应的T1，这样，得到多组T1和T2。

这里需要指出的是，预设量K为预先给定的值，可以根据实际需求设定，应当理解，预设量K越小，则得到的T1和T2的组数越多，结果会更精确，但是T1和T2的组数越多的话，实际计算量越大，具体应用时，可根据实际情况进行平衡。

具体实施时，制动成本F的计算方法如下：

根据刹车的成本函数计算对应于T1的刹车成本F1，根据动力电池的成本函数计算对应于T2的动力电池成本F2，则制动成本F＝F1+F2。

具体的方案中，找出F最小的一组T1和T2，可以与获取多组T1和T2及计算对应F的过程相结合，具体步骤说明如下：

a、给定T2的初始值max(0，T-T1max)，计算T1，即T1＝T-T2；给定制动成本F的初始值为无穷大；

b、计算对应于步骤a中T1、T2的F1、F2，得到F；

c、比较步骤b中计算得到的F是否小于步骤a中保存的F；

若是，则保存当前的T1、T2、F，并进入步骤d；

若否，直接进入步骤d；

d、返回部步骤a，用T2+K替换T2，且，T2+K不大于Tmax。

如上，循环计算后，即得到多组T1、T2中F最小的一组T1、T2。

该方案中，将获取T1、T2和找出最小F的过程相结合，可以理解，实际中，也可先得到多组T1、T2，再计算得到对应的多组F，最后再从多组F中找出最小的F。当然，也可采用其他可找出最小F的方式。

这里需要指出的是，上述给出的获得多组T1、T2的方式为，先给定T2初始值，可以理解，实际中，也可以先给定T1初始值，然后以T1的初始值为基准，累加预设量M，同样可以得到多组T1、T2。

具体的方案中，前述刹车的成本函数的参变量包括刹车制动力T1、刹车更换价格和刹车健康度，也就是说，刹车成本F1＝f(T1、刹车更换价格、刹车健康度)，该成本函数的具体关系可以根据需要来设定，可以为线性的或曲线的或离散的函数形式。

需要指出的是，刹车的成本函数的参变量可以不限于上述所述，如，还可以包括刹车制动的风险系数(该风险系数会在后文中详细介绍)；应当理解，参变量越多，计算越精确，但同时设置成本也越高。

其中，刹车更换价格根据型号或品牌的不同而不同，应用中，可依据实际使用而选定。

其中，刹车健康度为当前刹车制动效果与初始刹车制动效果的比值。

这里，初始刹车制动效果可以为新车出厂时的刹车制动效果，也可以为人为设定的某一初始状态的刹车制动效果。当前刹车制动效果指相较初始车辆已运行一段时间后的刹车制动效果。

具体地，刹车制动效果可以以制动加速度表征，也可以以制动力、制动能量或制动功率表征。相较而言，制动加速度容易获取，实际中优选使用制动加速度来表征刹车制动效果。

更具体地，制动加速度的参变量包括车速和刹车踏板行程。

示例性地，以新车出厂时的刹车制动效果作为初始刹车制动效果，具体可用下表1表示，下表1给出了某一新车出厂时制动加速度与车速、刹车踏板行程的关系：

表1新车出厂时制动加速度与车速、刹车踏板行程的关系

表1中，刹车踏板未踩时，刹车踏板行程为0(也可理解为开度的百分比)，此时制动加速度为0，表1中列举了2个刹车踏板行程和3个车速的制动力，为方便举例用字母代表制动加速度。上表1可以事先通过试验标定并存储。

以刹车踏板行程为10％、车速为10km/h为例，此状态下，可测得多组制动加速度，经过滤波取平均或其他取平均等方式处理后，将数值作为a2记录。

其中，制动加速度可以由速度计算得出，所计算得到的加速度为减去滚阻、风阻、车辆损耗和电机能量回收带来的加速度，以确保精确性和可靠性。

其中，滚阻、风阻可以标定为周期常量，即在一定周期内为常量，可以周期性更新，车辆损耗可以用传动总效率来表示，主要体现为各个部件的摩擦损耗、部件效率的总效果，也可标定为常量，周期性更新，当然，实际中不更新也是可行的。

同理，以新车出厂为起点，车辆运行一段时间后，可以计算出当前制动加速度与车速、刹车踏板行程的关系，如下表2所示：

表2运行一段时间后刹车制动力与车速和刹车踏板行程的关系

那么，运行一段时间后，当前的刹车健康度可以定义为c1＝b1/a1*100％，c2＝b2/a2*100％，…

实际应用中，表2中的数据可以通过控制器内置的程序计算得出，并在预设周期内对其进行更新，那么检测当前的相关参变量，并调用相关数据后，即可计算当前刹车制动的刹车健康度。可以理解，预设周期越短，当前刹车健康度的计算越准确，但同时要考虑到计算成本，可以根据实际需求来具体设定预设周期。

应当理解，刹车健康度越低，表示刹车磨损越大，报废更换的可能性越大，带来的危险越高。

具体的方案中，动力电池的成本函数的参变量包括T2、电池SOH、电池SOC、电池价格和能量回收节省的成本，也就是说，动力电池成本F2＝f(T2、电池SOH、电池SOC、电池价格、能量回收节省的成本)，同样地，该成本函数的具体关系可以根据需要来设定，可以为线性的或曲线的或离散的函数形式。

这里需要指出的是，刹车的成本函数的参变量刹车更换价格、刹车健康度的计算参数，及动力电池的成本函数的参变量电池SOH、电池SOC、电池价格等均可在前述步骤S21就获取，进行到步骤S23时再调用计算，当然也可在步骤S23中需要计算时才获取。当然，因步骤S22的需求，电池SOC等已在步骤S21获取。

步骤S24、判断当前刹车制动的风险系数是否不小于预设值，若是，控制刹车制动和能量回收制动的输出值为T1＝T-T2和T2＝min(T2max，T)，若否，则控制刹车制动和能量回收制动的输出值为F最小的一组T1和T2。

与前一实施例相比，该实施例在找出制动成本F最小的一组刹车制动力T1和能量回收制动力T2后，还进一步判断刹车制动的风险系数是否超出(包括等于)预设值，若是，则表明此时刹车失效甚至失灵的风险很高，为避免因刹车失效引起安全事故，此时，即便电池SOC值很高，使用能量回收会损伤电池，也要将尽可能多的制动力分配给T2，即选取min(T2max，T)作为控制能量回收制动的输出值，相应地，T1＝T-min(T2max，T)作为控制刹车制动的输出值，若否，则表明刹车安全性高，即可按照正常获取的F最小的一组T1和T2作为控制刹车制动和能量回收制动的输出值。

具体的方案中，刹车制动的风险系数为刹车健康度和T1的函数。

下面示例性说明，当T1＝x(x在0～T1max内)的时候，刹车健康度为100％，那么风险系数为0，刹车健康度为10％，那么风险系数为2，两者的关系可以是直线也可以是曲线，还可以是离散的表格数据。

以上对本发明所提供的混合动力汽车的制动控制方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.混合动力汽车的制动控制方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

获取当前车辆的总需求制动力T、刹车最大制动力T1max、能量回收最大制动力T2max；

在0～T1max内选取刹车制动力T1，在0～T2max内选取能量回收制动力T2，且满足T1+T2＝T，获取多组T1和T2，计算各组对应的制动成本F，找出F最小的一组T1和T2；

控制刹车制动和能量回收制动的输出值为F最小的一组T1和T2。

2.根据权利要求1所述的制动控制方法，其特征在于，获取多组T1和T2的方法如下：

先给定T2初始值，该初始值为max(0，T-T1max)，然后以此初始值为基准，依次累加预设量K，并计算对应的T1，这样，得到多组T1和T2。

3.根据权利要求1所述的制动控制方法，其特征在于，F的计算方法如下：根据刹车的成本函数计算对应于T1的刹车成本F1，根据动力电池的成本函数计算对应于T2的动力电池成本F2，则制动成本F＝F1+F2。

4.根据权利要求3所述的制动控制方法，其特征在于，刹车的成本函数的参变量包括T1、刹车更换价格和刹车健康度；动力电池的成本函数的参变量包括T2、电池SOH、电池SOC、电池价格和能量回收节省的成本。

5.根据权利要求1所述的制动控制方法，其特征在于，找出F最小的一组T1和T2后，还进一步判断当前刹车制动的风险系数是否不小于预设值，若是，则控制刹车制动和能量回收制动的输出值为T1＝T-T2和T2＝min(T2max，T)，若否，则控制刹车制动和能量回收制动的输出值为F最小的一组T1和T2。

6.根据权利要求5所述的制动控制方法，其特征在于，所述风险系数为刹车健康度和T1的函数。

7.根据权利要求4或6所述的制动控制方法，其特征在于，所述刹车健康度为当前刹车制动效果与初始刹车制动效果的比值。

8.根据权利要求7所述的制动控制方法，其特征在于，刹车制动效果以制动加速度表征。

9.根据权利要求8所述的制动控制方法，其特征在于，所述制动加速度的参变量包括车速和刹车踏板行程。

10.根据权利要求7所述的制动控制方法，其特征在于，所述当前刹车制动效果以预设周期更新。