CN107539133B - 一种再生制动策略的生成方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种再生制动策略的生成方法，适用于双电机双轴驱动纯电动汽车，包括：根据双电机的损耗模型,获得轮上不同的转速和不同的再生制动总转矩需求下双电机装置效率最高时所对应的双电机再生制动转矩的分配系数，以获得最佳分配系数；根据整车结构参数、ECE制动安全法规以及理想制动分配曲线计算制动安全区域；根据所述获得最佳分配系数和所述制动安全区域生成再生制动策略，其中，所述再生制动策略使得再生制动能量回收效率最高。在整车优化设计阶段可以充分考虑了双电机的再生制动力的分配系数对能量回收的影响，能提高制动过程的能量回收效率。

Description

一种再生制动策略的生成方法和装置

技术领域

本发明涉及电动汽车领域，尤其涉及一种再生制动策略的生成方法和装置。

背景技术

制动能量回收是提高电动汽车能量利用效率的重要手段，回收制动能量的多少与制动能量回收策略有着密切关。针对单轴驱动电动汽车开发的制动策略将制动力过多的分配给电驱动轴，从而提升回收的制动能量，但这样易导致制动稳定性降低。与单轴驱动电动汽车相比，双电机前后轴驱动电动汽车每个电驱动轴上都可以输出电机制动力矩，能够较好地保证制动稳定性，减少ABS的参与，具备更高的能量回收潜力，因此，针对单轴驱动电动汽车开发的制动能量回收策略大多不适用于双轴驱动电动汽车。另外，在双电机参数设计选型阶段获得整车的最大的回收能量也缺乏方法与装置支持。

目前，双轴驱动的制动策略研究多基于每个电驱动轴上再生制动力与机械制动力之间的分配进行，未充分考虑前后轴再生制动力的分配对能量回收的影响。前后轴再生制动力的分配对发电状态的电机效率有着直接影响，而发电状态的电机效率又是影响能量回收效率的关键因素。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种再生制动策略的生成方法和装置，适用于双电机双轴驱动纯电动汽车，在整车优化设计阶段充分考虑了双电机的再生制动力的分配系数对能量回收的影响，能提高制动过程的能量回收效率。

为实现上述目的，本发明实施例提供了一种再生制动策略的生成方法，包括：

根据双电机的损耗模型,获得轮上不同的转速和不同的再生制动总转矩需求下双电机装置效率最高时所对应的双电机再生制动转矩的分配系数，以获得最佳分配系数；

根据整车结构参数、ECE制动安全法规以及理想制动分配曲线计算制动安全区域；

根据所述获得最佳分配系数和所述制动安全区域生成再生制动策略，其中，所述再生制动策略使得再生制动能量回收效率最高。

进一步的，所述根据双电机的损耗模型,获得轮上不同的转速和不同的再生制动总转矩需求下双电机装置效率最高时所对应的双电机再生制动转矩的分配系数，以获得最佳分配系数包括：

建立双电机效率的优化模型，其中，所述双电机效率的优化模型包括的待优化变量为双电机的再生制动转矩的分配系数；

根据单电机的损耗模型，建立双电机的损耗模型；

耦合所述双电机的发电效率优化模型和所述双电机的损耗模型，以获得双电机装置效率最高时的转矩分配模型；

将轮上不同的转速和不同的再生制动总转矩的需求代入所述转矩分配模型，获取双电机装置效率最高时所对应的双电机的转矩的分配系数，以获得最佳分配系数。

进一步的，所述双电机包括前电机和后电机，所述双电机的再生制动转矩的分配系数为前电机再生制动的分配系数或后电机再生制动转矩的分配系数。

进一步的，所述双轴驱动纯电动汽车再生制动策略的生成方法还包括：

若根据整车控制器根据所接收到的车辆状态信息以及驾驶员的制动需求判定需要进行再生制动，则执行所述再生制动策略。

进一步的，所述若根据整车控制器根据所接收到的车辆状态信息以及驾驶员的制动需求判定需要进行再生制动包括：

若制动强度小于第一制动预设值，和/或若电池SOC小于SOC预设值且电机轮上转速大于轮上转速预设值时，则判定需要进行再生制动。

进一步的，所述若根据整车控制器根据所接收到的车辆状态信息以及驾驶员的制动需求判定需要进行再生制动还包括：

若所述制动强度小于或等于第二制动预设值，则判定前后制动力的分配点在制动安全区域内；

若所述制动强度大于第二制动预设值且小于第一制动预设值，则判定前后制动力沿着理想制动力分配曲线进行分配，其中，所述第二制动预设值小于所述第一制动预设值。

进一步的，所述前电机和所述后电机为相同型号的电机。

相应，本发明实施例还提供一种再生制动策略的生成装置，包括：

计算分配系数单元，用于根据双电机的损耗模型,获得轮上不同的转速和不同的再生制动总转矩需求下双电机装置效率最高时所对应的双电机再生制动转矩的分配系数，以获得最佳分配系数；

计算制动安全区域单元，用于根据整车结构参数、ECE制动安全法规以及理想制动分配曲线计算制动安全区域；

生成再生制动策略单元，用于根据所述最佳分配系数和所述制动安全区域生成再生制动策略，其中，所述再生制动策略使得再生制动能量回收效率最高。

所述计算分配系数单元具体包括：

效率优化模型建立模块，用于建立双电机效率的优化模型，其中，所述双电机效率的优化模型包括的待优化变量为双电机的再生制动转矩的分配系数；

损耗模型建立模块，用于根据单电机的损耗模型，建立双电机的损耗模型；

转矩分配模型建立模块，用于耦合所述双电机的发电效率优化模型和所述双电机的损耗模型，以获得双电机装置效率最高时的转矩分配模型；

最佳分配系数获取模块，用于将轮上不同的转速和不同的再生制动总转矩的需求代入所述转矩分配模型，获取双电机装置效率最高时所对应的双电机再生制动转矩的分配系数，以获得最佳分配系数。

进一步的，包括：

再生制动策略执行单元，用于若根据整车控制器根据所接收到的车辆状态信息以及驾驶员的制动需求判定需要进行再生制动，则执行所述再生制动策略。

与现有技术相比，本发明公开的一种再生制动策略的生成方法和装置，通过首先根据双电机的损耗模型来计算轮上不同的转速和轮上不同的制动总转矩需求所对应的双电机再生制动转矩的分配系数；然后，根据整车结构参数、ECE制动安全法规以及理想制动分配曲线计算制动安全区域；根据所述分配系数和所述制动安全区域生成再生制动策略的技术方案，基于双电机的损耗模型来获取最佳分配系数，能够在整车优化设计阶段时充分考虑双电机的再生制动转矩的分配对能量回收的影响，从而辅助设计电机参数，能够有效提高制动过程的能量回收效率。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种再生制动策略的生成方法的流程示意图；

图2是本发明实施例提供的一种再生制动策略的生成方法中考虑损耗的永磁同步电机直轴及交轴等效电路；

图3本发明实施例中提供的一种再生制动策略的生成方法中能量回馈过程中基于电机损耗模型生成的电机效率的MAP图；

图4是本发明实施例中提供的一种再生制动策略的生成方法中前电机的再生制动转矩的分配系数图；

图5是本发明实施例中提供的试验样车的制动安全区域示例图；

图6是本发明实施例中提供的试验样车的再生制动策略的控制流程图；

图7是本发明实施例提供的一种再生制动策略的生成装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，图1是本发明实施例的流程图，本发明实施例提供有一种再生制动策略的生成方法的流程示意图，本实施例适用于双轴驱动纯电动汽车，本实施例包括步骤：

S1、根据双电机的损耗模型,获得轮上不同的转速和不同的再生制动总转矩需求下双电机装置效率最高时所对应的双电机再生制动的分配系数，以获得最佳分配系数；

其中，双电机再生制动转矩的分配系数为前电机的再生制动转矩的分配系数(即前电机的再生制动转矩占总再生制动转矩的比例系数)或后电机的再生制动转矩的分配系数(即后电机的再生制动转矩占总再生制动转矩的比例系数)；

S2、根据整车结构参数、ECE制动安全法规以及理想制动分配曲线计算制动安全区域；

S3、根据分配系数和制动安全区域生成再生制动策略，以获得使得再生制动能量回收效率最高的再生制动策略。

本实施例还包括步骤S4：

S4、若根据整车控制器根据所接收到的车辆状态信息以及驾驶员的制动需求判定需要进行再生制动，则执行再生制动策略。

进一步的，步骤S4中若根据整车控制器根据所接收到的车辆状态信息以及驾驶员的制动需求判定需要进行再生制动包括：

S401、若制动强度小于第一制动预设值，和/或若电池SOC小于SOC预设值且轮上转速大于轮上转速预设值时，则判定需要进行再生制动。

进一步地，步骤S4中还包括：

S402、若制动强度小于或等于第二制动预设值，则判定前后制动力的分配点在制动安全区域内；

S403、若制动强度大于第二制动预设值且小于第一制动预设值，则判定前后制动力沿着理想制动力分配曲线进行分配，其中，第二制动预设值小于第一制动预设值。

本实施例中，双电机包括前电机和后电机，本实施例采用前电机和后电机的说明仅仅表示两个电机，并未限定位置(前后)或功能性的不同进一步的，本实施例所适用的双轴驱动汽车的前电机和后电机两者型号可以相同也可以不同，其中，采用相同的前后电机可以降低电控的复杂性和设备成本，因此本实施例优选为相同型号的前电机和后电机，本实施例同样适用于前电机和后电机不同的电动汽车，具体实施过程不变。

另外，多数双轴驱动电动汽车，前后传动比是相同的，也有少量不同的，此处，本实施例以前后传动比相同的一试验样车为例进行说明本实施例的详细过程，前后传动比相同即可认为前后机械传动效率亦相同且皆为η₁。本实施例详细的详细过程为：

步骤S1中双轴驱动双电机损耗模型的获取过程包括：首先建立双电机效率优化模型，给出待优化变量；然后结合单电机的损耗模型，从而建立双轴驱动的双电机损耗模型；耦合双电机损耗模型与双电机的发电效率优化模型，以获得双电机装置效率最高(即双电机装置的损耗最小)时的转矩分配模型。具体过程如下：

S11、建立双电机的发电效率优化模型如下：

其中，为优化目标函数，ω₁、ω₂分别为前电机的转速和后电机的转速，所述转速指转子电角速度；p₁、p₂分别为前电机的极对数和后电机的极对数；P_L1、P_L2分别为前电机的损耗功率和后电机的损耗功率；T_e1与T_e2分别为前电机的再生制动转矩和后电机的再生制动转矩，再生制动转矩也可以称为回馈制动转矩；s.t所包括的所有式子为双电机的发电效率优化模型能够取得最佳解的约束条件；

α作为待优化变量，α用于表示双电机再生制动转矩的分配系数，本实施例中选取前电机的再生制动转矩的分配系数作为双电机再生制动转矩的分配系数，则本实施例中α表示前电机的再生制动转矩的分配系数,对应的，(1-α)用于表示后电机的再生制动转矩的分配系数；在其它实施例中，也可以选取α表示后电机的再生制动转矩的分配系数,那么对应的，(1-α)用于表示前电机的再生制动转矩的分配系数。

S12、获取双电机的损耗模型为：

其中，P_L为双电机的总损耗，P_L＝P_L1+P_L2；T_e为再生制动总转矩，T_e＝T_e1+T_e2；R_a1、R_a2分别为前电机的定子绕组相电阻和后电机的定子绕组相电阻；p₁、p₂分别为前电机的极对数和后电机的极对数；ψ_f1、ψ_f2分别为前电机的永磁体产生的磁链和后电机的永磁体产生的磁链；R_c1、R_c2分别为前电机的等效电阻和后电机的等效电阻；L₁、L₂分别为前电机的电感和后电机的电感；i_wd1、i_wd2分别为前电机的定子d轴的有功分量值和后电机的定子d轴的有功分量值；K_f1为前电机的摩擦阻力系数，K_f2为后电机的摩擦阻力系数，本发明中所提及的前后电机均指前电机和后电机。

具体的，本实施例步骤S12中的双电机的损耗模型以单电机的损耗模型为基础获取，过程如下：

此处先以前电机为例说明单电机的损耗模型的获取过程：

永磁同步电机损耗由四部分组成，即铜损、铁损、摩擦损耗与杂散损耗。其中铜损与铁损的损耗约占了80％，与磁场、转速及负载有关系，可以通过优化来降低，杂散损耗一般可以忽略，摩擦损耗随转速变化而变化,近似线性。因此本实施例的前电机的损耗模型只考虑铜耗与铁耗与机械摩擦损耗。

参见图2，图2分别为前电机考虑铜耗与铁耗的d轴等效电路(直轴等效电路)、前电机考虑铜耗与铁耗的q轴等效电路(交轴等效电路)；图2中u_d1、u_q1分别为定子d轴的电压与定子q轴的电压；i_d1、i_q1分别为定子d轴的电流和定子q轴的电流，i_cd1与i_cq1分别为定子d轴等效的损耗电流与定子q轴等效的损耗电流,i_wd1、i_wq1分别定子d轴等效的转矩电流与定子q轴等效的转矩电流；i_di1、i_qi1分别为定子d轴与定子q轴的电流无功分量；Ψ_f1是永磁体产生的磁链；R_a1为定子绕组相电阻；L_d1、L_q1分别为定子d轴的电感与定子q轴的电感；Ψ_d1与Ψ_q1分别是定子d轴的磁链与定子q轴上的磁链；

d轴与q轴的电压的动态方程：

稳态情况下的d轴与q轴的电压平衡方程为：

Ψ_d1与Ψ_q1分别是定子d轴的磁链与定子q轴上的磁链，其表达式为：

前电机的电机运动方程：

其中，T_L为负载转矩，J为转动惯量，ω_m为转子机械角速度；

前电机的磁链转矩方程式为：

本实施例以隐极式永磁同步电机为例，隐极式电机一般是d轴的电感与q轴的电感相同,电磁转矩T_e1可简化为：

前电机的永磁同步电机的铜损功率P_Cu与铁损功率P_Fe分别为：

前电机的机械摩擦损耗P_m为：

P_m＝K_f1ω₁

其中，K_f1为前电机的摩擦阻力系数，可通过台架测试获得。

综合考虑铜耗与铁耗与机械摩擦损耗，获取前电机的损耗模型为：

同理，与获取前电机的损耗模型的分析过程相同，可以类推获得后电机的损耗模型为：

基于上述前电机的损耗模型和后电机的损耗模型，获得双电机的损耗模型为：

此处，本实施例优选前电机的转速ω₁和后电机的转速ω₂相同，前电机的极对数p₁与后电机的极对数p₂相同为例说明，可以设定ω₁＝ω₂＝ω，p₁＝p₂＝p,所以双电机的损耗模型进一步化简为：

S13、耦合双电机的发电效率优化模型和双电机损耗模型，令dP_L/dα＝0获得双电机装置效率最高(即双电机装置的损耗最小)时的转矩分配模型如下：

其中，

参见图3，图3为根据双电机的发电效率优化模型和转矩分配模型获得的电机预估效率特性的示例图。

S14、将轮上不同的转速和不同的再生制动总转矩的需求代入转矩分配模型，获取双电机装置效率最高时所对应的双电机再生制动转矩的分配系数。

具体，前电机再生制动转矩的分配系数直接由所求得的α表示，后电机再生制动转矩的分配系数则通过(1-α)表示。

示例，本实施例将一试验样车的双电机的电气参数与再生制动总转矩需求代入转矩分配模型中，得到双电机装置效率最高时双电机再生制动转矩的分配系数的示例图,参考图4所示，其中最佳分配系数表示双电机装置效率最高时前电机再生制动转矩的分配系数α，在图4的最佳分配系数中，双电机双轴驱动电动汽车电机效率最佳分配系数集中在0.5,只有较少工作点的最佳分配系数在0.5与0.545之间，可忽略，所以最佳分配系数取值为0.5。从理论上分析最佳分配系数取值为0.5的原因：当电机在高转矩时，铜损会比较大，导致效率比较低；当电机处于低转矩下，若仅由一个电机工作，另一个电机虽然转矩输出为0，但还是会有空载损耗，这样装置的总损耗依然要高于等制动转矩分配。

现有技术中，必须通过台架测试来获取前后电机在能量回馈状态下电机效率map图，然后再基于map图来计算轮上的不同转速和不同总再生制动转矩总需求所对应的双电机装置效率最高时所对应的双电机再生制动转矩的分配系数。而本实施例通过步骤S1的双电机损耗模型来的计算，使得双电机双轴驱动电动汽车装置可以在整车设计阶段考虑能量回馈，从而辅助设计电机参数。

步骤S2具体包括：S21、根据整车结构参数得出ECE制动安全法规以及理想制动分配曲线，S22、并根据ECE制动安全法规以及理想制动分配曲线计算制动安全区域；步骤S2可以通过整车控制器来执行；

参见图5，图5是试验样车的制动安全区域图，图5中的I线即是理想制动力分配曲线，制动时，沿此曲线进行制动力分配，前后车轮同时抱死，很好的利用了附着条件和保证了制动时汽车方向的稳定定性，因此，前后制动力的分配曲线越贴近I曲线，制动稳定性越好。图5中加粗黑线所围区域OABCDEFO，其中A、B、E、F点分别为z＝0.2的等制动力分配线与y轴、I线、ECE法规下边界线、x轴的交点。z表示制动强度，当制动强度z<0.2时，制动力分配点位于区域OAF内；当0.2≤z≤0.8时，制动力分配点位于BCDE与z＝0.2的等制动力分配线所围成的区域内。此处在z<0.2时，允许后轴利用附着系数高于前轴利用附着系数的原因如下：①多数路面的利用附着系数高于0.5，即制动强度不超过0.5时不易出现车轮抱死；②ECE法规对轿车制动强度小于0.2时，并没有严格规定前轴利用附着系数一定要高于后轴。

步骤S3具体包括：根据制动安全区域、电池特性以及最佳分配系数生成再生制动策略，以生成使得再生制动能量回收效率最高的再生制动策略。

参见图6，图6是双电机双轴驱动纯电动汽车再生制动策略的控制流程图，步骤S4具体包括：

根据驾驶员踏板信号来判断车辆是否处于制动模式，可以通过整车控制器来执行；

若处在制动模式则采集车辆状态信息及驾驶员制动需求，判断是否进行再生制动：当电机轮上转速较低(通常低于500r/min)且电池SOC较高(SOC>0.9)和/或制动强度z≥0.5时，关闭再生制动装置，利用液压制动；否则执行再生制动策略，具体分配过程如下：

本实施例设定第一制动预设值为0.5，第二制动预设值为0.2。

当0<z≤0.2时，为轻度制动，前轮和后轮的制动力分配符合最佳分配系数，若电机制动力不足，由液压制动力进行补充；

其中，F_e1为前轮再生制动力；F_e2为后轮再生制动力；F_bf1为前轮液压制动力；F_bf2为后轮液压制动力；G为车重,T_e1max(n)为前电机在轮上转速为n·i时，所能输出的最大力矩；T_e2max(n)为后电机在轮上转速为n·i时，所能输出的最大力矩；r为车轮滚动半径；η₁为机械传动效率。

当0.2<z<0.5时，为中度制动，前后制动力沿着理想制动力分配曲线进行分配，若电机制动力不足，由液压制动力进行补充；

其中，(F_e1*η_e1+F_e2*η_e2)*η₁*η₃/i≤T_bat，η_e1与η_e2分别为前电机的效率和后电机的效率，η₃为电池的充电效率，T_bat是蓄电池允许的最大充电功率；F_FI为按理想制动力分配时前轴制动力；F_RI为按理想制动力分配时后轴制动力；

当z≥0.5时，为紧急制动，此时易出现车轮抱死且制动时间极短，此时仅由液压制动装置参与；

其中，a为车辆质心到前轴的距离，b为车辆质心到后轴的距离；L为车的轴距。

本实施例首先建立双电机效率优化模型，给出待优化变量；然后结合单电机的损耗模型，建立双轴驱动双电机损耗模型，并给出了该模型能够取得最佳解的约束条件，对目标函数求导得到双电机发电效率最大时的前后轴再生制动力矩的分配模型并获取最佳分配系数库；然后根据整车参数、ECE制动安全法规以及理想制动分配曲线来计算制动安全区域，最后根据系数和制动安全区域生成再生制动策略，再生制动策略使得再生制动能量回收效率最高。

本实施例在双电机双轴驱动汽车的整车优化设计阶段充分考虑了双电机的再生制动力的分配系数对能量回收的影响，从而回收更多的制动能量，大大提高了制动过程的能量回收效率。

相应，基于上述本发明实施例所提供的一种再生制动策略的生成方法，本发明实施例还提供一种再生制动策略的生成装置，参见图7，图7是本实施例的结构示意图，包括：

计算分配系数单元1，用于根据双电机的损耗模型,获得轮上不同的转速和不同的再生制动总转矩需求下双电机装置效率最高时所对应的双电机再生制动转矩的分配系数，以获得最佳分配系数；

计算制动安全区域单元2，用于根据整车结构参数、ECE制动安全法规以及理想制动分配曲线计算制动安全区域；

生成再生制动策略单元3，根据所述最佳分配系数和所述制动安全区域生成再生制动策略，其中，所述再生制动策略使得再生制动能量回收效率最高；

再生制动策略执行单元4，用于若根据整车控制器根据所接收到的车辆状态信息以及驾驶员的制动需求判定需要进行再生制动，则执行所述再生制动策略。

进一步，计算分配系数单元1包括：

效率优化模型建立模块11，用于建立双电机效率的优化模型，其中，所述双电机效率的优化模型包括的待优化变量为双电机的再生制动转矩的分配系数；

损耗模型建立模块12，用于根据单电机的损耗模型，建立双电机的损耗模型；

转矩分配模型建立模块13，用于耦合所述双电机的发电效率优化模型和所述双电机的损耗模型，以获得双电机装置效率最高时的转矩分配模型；

最佳分配系数获取模块14，用于将轮上不同的转速和不同的再生制动总转矩的需求代入所述转矩分配模型，获取双电机装置效率最高时所对应的双电机再生制动转矩的分配系数，以获得最佳分配系数。

进一步的，再生制动策略执行单元4中若根据整车控制器根据所接收到的车辆状态信息以及驾驶员的制动需求判定需要进行再生制动包括：

若制动强度小于第一制动预设值，和/或若电池SOC小于SOC预设值且轮上转速大于轮上转速预设值时，则判定需要进行再生制动。

若制动强度小于或等于第二制动预设值，则判定前后制动力的分配点在制动安全区域内；

若制动强度大于第二制动预设值且小于第一制动预设值，则判定前后制动力沿着理想制动力分配曲线进行分配，其中，第二制动预设值小于第一制动预设值。

本实施例中，双电机包括前电机和后电机，本实施例采用前电机和后电机的说明仅仅表示两个电机，并未限定位置(前后)或功能性的不同进一步的，本实施例所适用的双轴驱动汽车的前电机和后电机两者型号可以相同也可以不同，其中，采用相同的前后电机可以降低电控的复杂性和设备成本，因此本实施例优选为相同型号的前电机和后电机，本实施例同样适用于前电机和后电机不同的电动汽车，具体实施过程不变。

另外，多数双轴驱动电动汽车，前后传动比是相同的，也有少量不同的，此处，本实施例以前后传动比相同的一试验样车为例进行说明本实施例的详细过程，前后传动比相同即可认为前后机械传动效率亦相同且皆为η₁。本实施例详细的详细过程为：

计算分配系数单元1中双轴驱动双电机损耗模型的获取过程包括：首先建立双电机效率优化模型，给出待优化变量；然后结合单电机的损耗模型，从而建立双轴驱动的双电机损耗模型；耦合双电机损耗模型与双电机的发电效率优化模型，以获得双电机装置效率最高(即双电机装置的损耗最小)时的转矩分配模型。具体过程如下：

建立双电机的发电效率优化模型如下：

其中，为优化目标函数，ω₁、ω₂分别为前电机的转速和后电机的转速，所述转速指转子电角速度；p₁、p₂分别为前电机的极对数和后电机的极对数；P_L1、P_L2分别为前电机的损耗功率和后电机的损耗功率；T_e1与T_e2分别为前电机的再生制动转矩和后电机的再生制动转矩，再生制动转矩也可以称为回馈制动转矩；s.t所包括的所有式子为双电机的发电效率优化模型能够取得最佳解的约束条件；

α作为待优化变量，α用于表示双电机再生制动转矩的分配系数，本实施例中选取前电机的再生制动转矩的分配系数作为双电机再生制动转矩的分配系数，则本实施例中α表示前电机的再生制动转矩的分配系数,对应的，(1-α)用于表示后电机的再生制动转矩的分配系数；在其它实施例中，也可以选取α表示后电机的再生制动转矩的分配系数,那么对应的，(1-α)用于表示前电机的再生制动转矩的分配系数。

获取双电机的损耗模型为：

其中，P_L为双电机的总损耗，P_L＝P_L1+P_L2；T_e为再生制动总转矩，T_e＝T_e1+T_e2；R_a1、R_a2分别为前电机的定子绕组相电阻和后电机的定子绕组相电阻；p₁、p₂分别为前电机的极对数和后电机的极对数；ψ_f1、ψ_f2分别为前电机的永磁体产生的磁链和后电机的永磁体产生的磁链；R_c1、R_c2分别为前电机的等效电阻和后电机的等效电阻；L₁、L₂分别为前电机的电感和后电机的电感；i_wd1、i_wd2分别为前电机的定子d轴的有功分量值和后电机的定子d轴的有功分量值；K_f1为前电机的摩擦阻力系数，K_f2为后电机的摩擦阻力系数，本发明中所提及的前后电机均指前电机和后电机。

具体的，本实施例双电机的损耗模型以单电机的损耗模型为基础获取，过程如下：

此处先以前电机为例说明单电机的损耗模型的获取过程：

永磁同步电机损耗由四部分组成，即铜损、铁损、摩擦损耗与杂散损耗。其中铜损与铁损的损耗约占了80％，与磁场、转速及负载有关系，可以通过优化来降低，杂散损耗一般可以忽略，摩擦损耗随转速变化而变化,近似线性。因此本实施例的前电机的损耗模型只考虑铜耗与铁耗与机械摩擦损耗。

参见图2，图2分别为前电机考虑铜耗与铁耗的d轴等效电路(直轴等效电路)、前电机考虑铜耗与铁耗的q轴等效电路(交轴等效电路)；图2中u_d1、u_q1分别为定子d轴的电压与定子q轴的电压；i_d1、i_q1分别为定子d轴的电流和定子q轴的电流，i_cd1与i_cq1分别为定子d轴等效的损耗电流与定子q轴等效的损耗电流,i_wd1、i_wq1分别定子d轴等效的转矩电流与定子q轴等效的转矩电流；i_di1、i_qi1分别为定子d轴与定子q轴的电流无功分量；Ψ_f1是永磁体产生的磁链；R_a1为定子绕组相电阻；L_d1、L_q1分别为定子d轴的电感与定子q轴的电感；Ψ_d1与Ψ_q1分别是定子d轴的磁链与定子q轴上的磁链；

d轴与q轴的电压的动态方程：

稳态情况下的d轴与q轴的电压平衡方程为：

Ψ_d1与Ψ_q1分别是定子d轴的磁链与定子q轴上的磁链，其表达式为：

前电机的电机运动方程：

其中，T_L为负载转矩，J为转动惯量，ω_m为转子机械角速度；

前电机的磁链转矩方程式为：

本实施例以隐极式永磁同步电机为例，隐极式电机一般是d轴的电感与q轴的电感相同,电磁转矩T_e1可简化为：

前电机的永磁同步电机的铜损功率P_Cu与铁损功率P_Fe分别为：

前电机的机械摩擦损耗P_m为：

P_m＝K_f1ω₁

其中，K_f1为前电机的摩擦阻力系数，可通过台架测试获得。

综合考虑铜耗与铁耗与机械摩擦损耗，获取前电机的损耗模型为：

同理，与获取前电机的损耗模型的分析过程相同，可以类推获得后电机的损耗模型为：

基于上述前电机的损耗模型和后电机的损耗模型，获得双电机的损耗模型为：

此处，本实施例优选前电机的转速ω₁和后电机的转速ω₂相同，前电机的极对数p₁与后电机的极对数p₂相同为例说明，可以设定ω₁＝ω₂＝ω，p₁＝p₂＝p,所以双电机的损耗模型进一步化简为：

耦合双电机的发电效率优化模型和双电机损耗模型，令dP_L/dα＝0获得双电机装置效率最高(即双电机装置的损耗最小)时的转矩分配模型如下：

其中，

参见图3，图3为根据双电机的发电效率优化模型和转矩分配模型获得的电机预估效率特性的示例图；

将轮上不同的转速和不同的再生制动总转矩的需求代入转矩分配模型，获取双电机装置效率最高时所对应的双电机再生制动转矩的分配系数。

具体，前电机再生制动转矩的分配系数直接由所求得的α表示，后电机再生制动转矩的分配系数则通过(1-α)表示。

示例，本实施例将一试验样车的双电机的电气参数与再生制动总转矩需求代入转矩分配模型中，得到双电机装置效率最高时双电机再生制动转矩的分配系数的示例图,参考图4所示，其中最佳分配系数表示双电机装置效率最高时前电机再生制动转矩的分配系数α，在图4的最佳分配系数中，双电机双轴驱动电动汽车电机效率最佳分配系数集中在0.5,只有较少工作点的最佳分配系数在0.5与0.545之间，可忽略，所以最佳分配系数取值为0.5。从理论上分析最佳分配系数取值为0.5的原因：当电机在高转矩时，铜损会比较大，导致效率比较低；当电机处于低转矩下，若仅由一个电机工作，另一个电机虽然转矩输出为0，但还是会有空载损耗，这样装置的总损耗依然要高于等制动转矩分配。

现有技术中，必须通过台架测试来获取前后电机在能量回馈状态下电机效率map图，然后再基于map图来计算轮上的不同转速和不同总再生制动转矩总需求所对应的双电机装置效率最高时所对应的双电机再生制动转矩的分配系数。而本实施例通过计算分配系数单元1的双电机损耗模型来的计算，使得双电机双轴驱动电动汽车装置可以在整车设计阶段考虑能量回馈，从而辅助设计电机参数。

计算制动安全区域单元2具体用于：根据整车结构参数得出ECE制动安全法规以及理想制动分配曲线，并根据ECE制动安全法规以及理想制动分配曲线计算制动安全区域；

参见图5，图5是试验样车的制动安全区域图，图5中的I线即是理想制动力分配曲线，制动时，沿此曲线进行制动力分配，前后车轮同时抱死，很好的利用了附着条件和保证了制动时汽车方向的稳定定性，因此，前后制动力的分配曲线越贴近I曲线，制动稳定性越好。图5中加粗黑线所围区域OABCDEFO，其中A、B、E、F点分别为z＝0.2的等制动力分配线与y轴、I线、ECE法规下边界线、x轴的交点。z表示制动强度，当制动强度z<0.2时，制动力分配点位于区域OAF内；当0.2≤z≤0.8时，制动力分配点位于BCDE与z＝0.2的等制动力分配线所围成的区域内。此处在z<0.2时，允许后轴利用附着系数高于前轴利用附着系数的原因如下：①多数路面的利用附着系数高于0.5，即制动强度不超过0.5时不易出现车轮抱死；②ECE法规对轿车制动强度小于0.2时，并没有严格规定前轴利用附着系数一定要高于后轴。

生成再生制动策略单元3具体用于：根据制动安全区域、电池特性以及最佳分配系数生成再生制动策略，以生成使得再生制动能量回收效率最高的再生制动策略。

参见图6，图6是双电机双轴驱动纯电动汽车再生制动策略的控制流程图，再生制动策略执行单元4具体用于：

根据驾驶员踏板信号来判断车辆是否处于制动模式，可以通过整车控制器来执行；

若处在制动模式则采集车辆状态信息及驾驶员制动需求，判断是否进行再生制动：当电机轮上转速较低(通常低于500r/min)且电池SOC较高(SOC>0.9)和/或制动强度z≥0.5时，关闭再生制动装置，利用液压制动；否则执行再生制动策略，具体分配过程如下：

本实施例设定第一制动预设值为0.5，第二制动预设值为0.2。

当0<z≤0.2时，为轻度制动，前轮和后轮的制动力分配符合最佳分配系数，若电机制动力不足，由液压制动力进行补充；

其中，F_e1为前轮再生制动力；F_e2为后轮再生制动力；F_bf1为前轮液压制动力；F_bf2为后轮液压制动力；G为车重,T_e1max(n)为前电机在轮上转速为n·i时，所能输出的最大力矩；T_e2max(n)为后电机在轮上转速为n·i时，所能输出的最大力矩；r为车轮滚动半径；η₁为机械传动效率。

当0.2<z<0.5时，为中度制动，前后制动力沿着理想制动力分配曲线进行分配，若电机制动力不足，由液压制动力进行补充；

其中，(F_e1*η_e1+F_e2*η_e2)*η₁*η₃/i≤T_bat，η_e1与η_e2分别为前电机的效率和后电机的效率，η₃为电池的充电效率，T_bat是蓄电池允许的最大充电功率；F_FI为按理想制动力分配时前轴制动力；F_RI为按理想制动力分配时后轴制动力；

当z≥0.5时，为紧急制动，此时易出现车轮抱死且制动时间极短，此时仅由液压制动装置参与；

其中，a为车辆质心到前轴的距离，b为车辆质心到后轴的距离；L为车的轴距。

本实施例首先建立双电机效率优化模型，给出待优化变量；然后结合单电机的损耗模型，建立双轴驱动双电机损耗模型，并给出了该模型能够取得最佳解的约束条件，对目标函数求导得到双电机发电效率最大时的前后轴再生制动力矩的分配模型并获取最佳分配系数库；然后根据整车参数、ECE制动安全法规以及理想制动分配曲线来计算制动安全区域，最后根据系数和制动安全区域生成再生制动策略，再生制动策略使得再生制动能量回收效率最高。

本实施例在双电机双轴驱动汽车的整车优化设计阶段充分考虑了双电机的再生制动力的分配系数对能量回收的影响，从而回收更多的制动能量，大大提高了制动过程的能量回收效率。

以上所述是本发明的优选实施方式，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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种再生制动策略的生成方法，其特征在于,适用于双电机双轴驱动纯电动汽车，包括：

根据双电机的损耗模型,获得轮上不同的转速和不同的再生制动总转矩需求下双电机装置效率最高时所对应的双电机再生制动转矩的分配系数，以获得最佳分配系数；具体的，

建立双电机效率的优化模型，其中，所述双电机效率的优化模型包括的待优化变量为双电机的再生制动转矩的分配系数；

根据单电机的损耗模型，建立双电机的损耗模型；

耦合所述双电机的发电效率优化模型和所述双电机的损耗模型，以获得双电机装置效率最高时的转矩分配模型；

将轮上不同的转速和不同的再生制动总转矩的需求代入所述转矩分配模型，获取双电机装置效率最高时所对应的双电机再生制动转矩的分配系数，以获得最佳分配系数；

根据整车结构参数、ECE制动安全法规以及理想制动分配曲线计算制动安全区域；

根据所述获得最佳分配系数和所述制动安全区域生成再生制动策略，其中，所述再生制动策略使得再生制动能量回收效率最高。

2.如权利要求1所述的一种再生制动策略的生成方法，其特征在于,所述双电机包括前电机和后电机，所述双电机再生制动转矩的分配系数为前电机再生制动的分配系数或后电机再生制动转矩的分配系数。

3.如权利要求1所述的一种再生制动策略的生成方法，其特征在于，所述再生制动策略的生成方法还包括：

若根据整车控制器根据所接收到的车辆状态信息以及驾驶员的制动需求判定需要进行再生制动，则执行所述再生制动策略。

4.如权利要求3所述的一种再生制动策略的生成方法，其特征在于，所述若根据整车控制器根据所接收到的车辆状态信息以及驾驶员的制动需求判定需要进行再生制动包括：

若制动强度小于第一制动预设值，和/或若电池SOC小于SOC预设值且电机轮上转速大于轮上转速预设值时，则判定需要进行再生制动。

5.如权利要求4所述的一种再生制动策略的生成方法，其特征在于，所述若根据整车控制器根据所接收到的车辆状态信息以及驾驶员的制动需求判定需要进行再生制动还包括：

若所述制动强度小于或等于第二制动预设值，则判定前后制动力的分配点在制动安全区域内；

若所述制动强度大于第二制动预设值且小于第一制动预设值，则判定前后制动力沿着理想制动力分配曲线进行分配，其中，所述第二制动预设值小于第一制动预设值。

6.如权利要求2所述的一种再生制动策略的生成方法，其特征在于，所述前电机和所述后电机为相同型号的电机。

7.一种再生制动策略的生成装置，其特征在于，适用于双电机双轴驱动纯电动汽车，包括：

计算分配系数单元，用于根据双电机的损耗模型,获得轮上不同的转速和不同的再生制动总转矩需求下双电机装置效率最高时所对应的双电机再生制动转矩的分配系数，以获得最佳分配系数；所述计算分配系数单元，包括，

效率优化模型建立模块，用于建立双电机效率的优化模型，其中，所述双电机效率的优化模型包括的待优化变量为双电机再生制动转矩的分配系数；

损耗模型建立模块，用于根据单电机的损耗模型，建立双电机的损耗模型；

转矩分配模型建立模块，用于耦合所述双电机的发电效率优化模型和所述双电机的损耗模型，以获得双电机装置效率最高时的转矩分配模型；

最佳分配系数获取模块，用于将轮上不同的转速和不同的再生制动总转矩的需求代入所述转矩分配模型，获取双电机装置效率最高时所对应的双电机再生制动转矩的分配系数，以获得最佳分配系数；

计算制动安全区域单元，用于根据整车结构参数、ECE制动安全法规以及理想制动分配曲线计算制动安全区域；

生成再生制动策略单元，用于根据所述最佳分配系数和所述制动安全区域生成再生制动策略，其中，所述再生制动策略使得再生制动能量回收效率最高。

8.如权利要求7所述的一种再生制动策略的生成装置，其特征在于，包括：

再生制动策略执行单元，用于若根据整车控制器根据所接收到的车辆状态信息以及驾驶员的制动需求判定需要进行再生制动，则执行所述再生制动策略。