CN110281947A - 一种融合路面识别的电动汽车再生制动力分配方法 - Google Patents

一种融合路面识别的电动汽车再生制动力分配方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110281947A
CN110281947A CN201910404193.XA CN201910404193A CN110281947A CN 110281947 A CN110281947 A CN 110281947A CN 201910404193 A CN201910404193 A CN 201910404193A CN 110281947 A CN110281947 A CN 110281947A
Authority
CN
China
Prior art keywords
braking
vehicle
braking force
road surface
wheel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910404193.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN110281947B (zh
Inventor
周健豪
孙静
赵万忠
宋廷伦
丁一
何龙强
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Original Assignee
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing University of Aeronautics and Astronautics filed Critical Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Priority to CN201910404193.XA priority Critical patent/CN110281947B/zh
Publication of CN110281947A publication Critical patent/CN110281947A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110281947B publication Critical patent/CN110281947B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L7/00—Electrodynamic brake systems for vehicles in general
    • B60L7/10—Dynamic electric regenerative braking
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W40/00—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models
    • B60W40/02—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models related to ambient conditions
    • B60W40/06—Road conditions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W40/00—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models
    • B60W40/10—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models related to vehicle motion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W40/00—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models
    • B60W40/10—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models related to vehicle motion
    • B60W40/107—Longitudinal acceleration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W40/00—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models
    • B60W40/10—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models related to vehicle motion
    • B60W40/109—Lateral acceleration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W50/00—Details of control systems for road vehicle drive control not related to the control of a particular sub-unit, e.g. process diagnostic or vehicle driver interfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W50/00—Details of control systems for road vehicle drive control not related to the control of a particular sub-unit, e.g. process diagnostic or vehicle driver interfaces
    • B60W2050/0001—Details of the control system
    • B60W2050/0019—Control system elements or transfer functions
    • B60W2050/0028—Mathematical models, e.g. for simulation
    • B60W2050/0031—Mathematical model of the vehicle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W50/00—Details of control systems for road vehicle drive control not related to the control of a particular sub-unit, e.g. process diagnostic or vehicle driver interfaces
    • B60W2050/0001—Details of the control system
    • B60W2050/0019—Control system elements or transfer functions
    • B60W2050/0028—Mathematical models, e.g. for simulation
    • B60W2050/0037—Mathematical models of vehicle sub-units

Abstract

本发明公开了一种融合路面识别的电动汽车再生制动力分配方法，属于电动汽车能量回收领域，能够保证车辆在具有良好制动效能的同时，显著提高车辆的能量回收效率。本发明包括以下步骤：首先，通过建立车辆整车模型，确定整车结构参数；然后通过传感器得到车辆当前的纵向加速度、侧向加速度以及前轮转角三个容易得到的状态信息，基于扩展卡尔曼滤波预估得到当前路面附着系数；然后再通过主缸压力传感器计算得到车辆当前的制动强度，判断车辆是否处于紧急制动状态：如果处于非紧急状态，则在保证车辆行车安全的前提条件下，基于路面附着路面与制动强度的大小查表得到前后轴制动力分配系数，然后，前轴总制动力再以串联式分配方式进行液压制动力与再生制动力的分配。

Description

一种融合路面识别的电动汽车再生制动力分配方法
技术领域
本发明属于电动汽车能量回收领域，尤其涉及一种融合路面识别的电动汽车再生制动力分配方法。
背景技术
随着汽车工业的快速发展，传统燃油车辆在给人们带来诸多便利的同时，也给环境和资源带来了巨大的压力，而纯电动汽车以电能作为驱动能源，没有石油的消耗，没有燃烧尾气的排放，因此，纯电动汽车的发展在一定程度上将会缓解环境问题以及能源问题。虽然电动汽车有其无可比拟的优势，但是电动汽车的发展暂时并没有得到广泛的普及，究其原因，电动汽车也有其致命的缺点：续驶里程问题。但研究发现，电动汽车在行驶过程中，制动所消耗的能量占据了整车消耗能量的很大比重。在我国，城市交通更加拥挤，因此车辆会有更加频繁的制动，则制动消耗的能量所占比重更高。因此，如果能够尽可能多的用再生制动力进行制动，则将会回收更多的制动能量，可以显著提高电动汽车的续驶里程，提高整车的效能，并且电机提供的再生制动力矩比传统的液压制动响应更加迅速，还可以减少对传统制动装置的损耗。
目前，在制动力分配策略领域，针对不同的优化目标，大致有三类制动力的分配策略：第一类为理想再生制动力控制策略，该类策略按照I曲线或者接近I 曲线的折线进行分配，从而使制动车辆达到最好的制动效果，保证车辆的制动稳定性和安全性，但是该策略会损失掉一部分制动能量，能量回收效率不高，并且前后轴制动力分配系数不是固定不变的，控制器复杂；第二类为最大能量回收策略，该策略以能量回收为首要目标，虽然能量回收效率比较高，但是整个控制策略比较复杂，控制器计算时间较长，当前仍只是处于理论阶段；第三类为并联再生制动控制策略，该类策略成本较低，无需对传统车辆的制动系统进行改造，并且控制系统比较简单，液压制动力与再生制动力只需要按照固定的比例增加即可，但是，该类控制策略能量回收效率较低，制动效能不佳。
在现有技术中，有许多以最大能量回收策略为基础改进得到的策略：有为了提高能量回收效率而以ECE法规作为制动力分配曲线；有为了降低控制器的复杂程度，以接近ECE法规的一段折线作为制动力分配曲线；当然也有融合路面识别进行制动力分配的。前两种改进策略未考虑路面附着系数的影响，制动效能较差，而第三种融合路面识别的分配策略，现有技术中多将路面进行分类，分为高、中、低三种路面，尽管该策略考虑到路面附着系数的影响，但是考虑情况较为简单。在制动过程中，不应该仅仅考虑附着系数的大小，还应该考虑到与制动强度之间的关系：比如在附着系数f＝0.5的路面上进行制动时，可认定该路面为中附着路面，若车辆以制动强度z＝0.1进行制动，则此时即使制动力全部由前轮再生制动力提供，车辆也会安全行驶，若车辆制动强度z＝0.5，则此时前后轮必须尽量按照I曲线进行分配。
发明内容
本发明提供了一种融合路面识别的电动汽车再生制动力分配方法，不仅考虑路面附着系数与制动强度之间的关系，兼顾到车辆的制动效能的同时能够提高车辆的能量回收效率；并且通过查表的方式进行制动力分配简化了控制器的复杂程度。
为实现以上目的，本发明采用以下技术方案：
一种融合路面识别的电动汽车再生制动力分配方法，包括以下步骤：
步骤一:建立车辆的整车模型，包括轮胎模型、制动系统模型、整车动力学模型、电机模型以及电池模型，各个模型之间的信息通过CAN总线连接；
步骤二:通过传感器得到车辆当前的纵向加速度、侧向加速度以及前轮转角，基于扩展卡尔曼滤波预估得到当前路面附着系数；通过主缸压力传感器计算得到车辆当前的制动强度，判断车辆是否处于紧急制动状态；
步骤三:在保证车辆安全的前提下，以车轮抱死为临界条件、以提高能量回收效率为目标，优化得到以制动强度、路面附着系数以及前后轴制动力分配系数为坐标的三维Map图；
步骤四:根据当前路面附着系数的大小以及当前车辆制动强度的大小，通过对三维MAP图中的数据进行查表，得到前后轴制动力分配系数，完成前后轴总制动力的分配；
步骤五:根据各个控制器传递的信号，整车控制器计算得到当前行驶状况下电机能够提供的最大再生制动力，然后以串联方式完成前轴液压制动力与再生制动力的分配。
以上所述步骤中，所述的分配方法只在非紧急制动情况下进行分配，紧急制动时触发ABS装置进行纯液压制动；
步骤一中所述整车模型为前驱型纯电动汽车模型；
步骤二中得到所述路面附着系数的大小具体步骤：先通过传感器得到纵向加速度、横向加速度以及前轮转角三个容易得到的状态参数，基于三自由度车辆动力学方程通过扩展卡尔曼滤波(EKF)预估得到车速、横摆角速度以及质心侧偏角的大小，然后基于dugoff轮胎模型得到各个轮胎力的大小，最后再通过扩展卡尔曼滤波预估得到路面附着系数的大小；制动主缸压力传感器的大小代表了驾驶员的制动强度需求，通过制动主缸压力的大小计算得到制动强度的大小。
步骤三所述安全制动范围的具体表达式为：
其中，Fμ1为车辆前轴总制动力，单位为N；Fμ2为车辆后轴总制动力，单位为N；z为制动强度，无量纲；G为车辆重力，即m*g，单位为N，其中m为汽车质量，单位为kg，g为重力加速度，单位为m/s2；L为车轴距离，单位为m；为路面附着系数的大小，无量纲；hg为车辆质心高度，单位为m；a为车辆质心到前轴的距离，单位为m；b为车辆质心到后轴的距离，单位为m。
所述式(1)表示车辆制动过程中，前后轮制动力之和应满足当前制动强度的要求，并且由于路面附着条件的限制，前后轮所能提供的最大制动力之和为地面附着力的大小；
所述式(2)是f线组的表达式，表示制动过程中后轮没有抱死，在各种值路面上前轮刚抱死时前后轮制动力的关系；
所述式(3)是r线组的表达式，表示制动过程中前轮没有抱死，在各种值路面上后轮刚抱死时前后轮制动力的关系；
所述式(4)是ECE法规，为了保证制动时车辆的方向稳定性和有足够的制动效率。
所述的安全制动范围在某一固定值下，是一个多边形范围，由于车辆为前驱型纯电动汽车，所以只有前轮可以提供再生制动力，后轮只可以提供液压制动力。因此，为了提高车辆的能量回收效率并且尽量提高车辆控制器的运行速度，在安全制动范围内，只要保证前轮总制动力尽量大，则能量回收效率就会比较高。
步骤三中得到所述三维Map图的具体步骤为：首先以路面附着系数与制动强度的差值、前轮总制动力的大小、后轮总制动力的大小为坐标得到对应的三维 Map图，然后通过前后轮制动力与制动强度以及附着系数之间的关系进行变换，得到以制动强度、路面附着系数、前后轮制动力分配系数为坐标的三维Map图。并且：
其中：β为前后轮制动力分配系数，Fμ1为前轮总制动力大小，单位为N；Fμ为车辆前后轮总制动力的大小，单位为N。
步骤四中所述前后轴制动力的分配，通过对三维MAP图中的数据进行查表得到前后轴分配系数以后，通过控制制动系统电磁阀的脉冲宽度完成后轴纯液压制动。
步骤五所述最大再生制动力是整车控制器根据当前状态下电池允许的最大充电电流、电池电压、荷电状态以及电机转速、电机转矩、车速计算得到的。
步骤五中所述串联制动力分配是指前轮进行总制动力分配时，液压制动力为前轮总制动力减去前行驶环境下电机能够提供的最大再生制动力，即优先使用再生制动力，当再生制动力达不到制动需求时，再由液压制动力进行补充，在制动系统中，制动液由主缸分配到轮缸，但是当再生制动代替液压制动时，这部分制动液进入到液压储能器。而并联制动力分配是指在分配过程中，再生制动力与液压制动力始终按固定的比例进行增加。
有益效果：本发明提供了一种融合路面识别的电动汽车再生制动力分配方法，依据车辆的结构参数提前计算得到前后轮制动力分配系数，在进行前后轮制动力分配时，通过查询以路面附着系数、制动强度、前后轮制动力分配系数为坐标的三维Map图的数据即可，简单快捷，简化了控制器的复杂程度，使制动系统响应更加迅速；进行前后轮制动力分配时，考虑到路面附着系数与制动强度之间的关系，在不同的地面上以相同的制动强度进行制动时，前后轮制动力分配系数不同，从而保证了车辆在任何路面状况下进行制动时都有较好的制动效能。本发明在保证车辆制动安全的前提条件下，能够显著提高车辆制动时的能量回收效率。
附图说明
图1为整车制动力分配策略流程图；
图2为制动安全区域示意图；
图3为路面附着系数与制动强度之差小于0.2时，前后轮制动力分配Map 图；
图4为路面附着系数与制动强度之差大于0.2时，前后轮制动力分配Map 图；
图5为路面附着系数与制动强度之差小于0.2时，制动力分配系数Map图；
图6为路面附着系数与制动强度之差大于0.2时，制动力分配系数Map图；
图7为在四种循环工况下不同制动力分配策略能量回收比较图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明：
如图1所示是车辆在制动过程中制动力分配策略的流程图，当车辆处于紧急制动时，触发ABS装置进行纯液压制动，当车辆处于非紧急制动状态时，按照本发明的分配方法进行分配，包括以下步骤：
步骤一：建立车辆的整车模型，包括轮胎模型、车辆动力学模型、电机模型、电池模型以及制动系统模型，表1给出了本实施例的部分结构参数，并且该车辆为前驱型纯电动汽车；
表1
步骤二：通过传感器得到纵向加速度、横向加速度以及前轮转角三个容易得到的状态参数，基于三自由度车辆动力学方程通过扩展卡尔曼滤波(EKF)预估得到车速、横摆角速度以及质心侧偏角的大小，然后基于dugoff轮胎模型得到各个轮胎力的大小，最后再通过扩展卡尔曼滤波预估得到路面附着系数的大小；制动主缸压力传感器的大小代表了驾驶员的制动强度需求，通过制动主缸压力的大小计算得到制动强度的大小，判断车辆是否处于紧急制动状态；
步骤三：在保证车辆安全的前提下，以车轮抱死为临界条件、以提高能量回收效率为目标，得到以制动强度、路面附着系数以及前后轴制动力分配系数为坐标的三维Map图；
其中，进行制动力分配时，必须满足下列表达式围成的安全区域：
其中，Fμ1为车辆前轴总制动力，单位为N；Fμ2为车辆后轴总制动力，单位为N；z为制动强度，无量纲；G为车辆重力，即m*g，单位为N，其中m为汽车质量，单位为kg，g为重力加速度，单位为m/s2；L为车轴距离，单位为m
；为路面附着系数的大小，无量纲；hg为车辆质心高度，单位为m；a为车辆质心到前轴的距离，单位为m；b为车辆质心到后轴的距离，单位为m。
所述式(1)是表示车辆制动过程中，前后轮制动力之和应满足当前制动强度的要求，并且由于路面附着条件的限制，前后轮所能提供的最大制动力之和为地面附着力的大小；
所述式(2)是f线组的表达式，表示制动过程中后轮没有抱死，在各种值路面上前轮刚抱死时前后轮制动力的关系；
所述式(3)是r线组的表达式，表示制动过程中前轮没有抱死，在各种值路面上后轮刚抱死时前后轮制动力的关系；
所述式(4)是ECE法规，为了保证制动时车辆的方向稳定性和有足够的制动效率。
由上述表达式可以得出，当车辆以相同的制动强度在不同的路面进行制动时，安全区域是不同的，因此，在进行制动力的分配时，应当考虑到路面附着系数的影响。图2给出了车辆在不同制动强度下的安全区域，假设当前路面附着系数为 0.8，车辆的制动强度为0.5，则此时的安全区域为OCBAD围成的区域，其中 AD为r线组界限、AB为f线组界限、曲线BC为ECE法规界限，在该区域里进行制动力分配时，应同时满足式(1)所要求的前后轮总制动力的要求，因此制动力分配应在EF段，因为本发明所用车辆为前驱型纯电动汽车，所以只有前轮可以提供再生制动力，后轮只可以提供液压制动力，因此，只要保证前轮总制动力尽量大，则能量回收效率就会越高，所以在这种情况下，应该在F点进行分配。
图2中粗实曲线为I曲线，I曲线表示前后车轮同时抱死时前后轮制动力分配曲线，当路面附着系数大于制动强度时，为了提高制动时的能量回收效率，可以在前轮将要抱死的地方进行制动力分配，图2中曲线1、2、3、4分别是当路面附着系数与制动强度的差值是0.05、0.1、0.15、0.2时，在保证安全的前提下能量回收效率最高的制动力分配曲线。因此，通过对曲线1、2、3、4的分析，可以得到当路面附着系数与制动强度的差值不同时，应该以不同的曲线进行制动力的分配。并且，针对本实施例，由图2可以得到，当路面附着系数与制动强度的差值大于0.2时，按照ECE法规进行分配即可。
图3给出了当路面附着系数与制动强度差值小于0.2时，前后轴制动力分配的三维Map图。图4给出了当路面附着系数与制动强度差值大于0.2时，前后轴制动力分配的三维Map图。当我们知道路面附着系数与制动强度后，通过图3 图4查表我们可以得到前后轮制动力分配的一条曲线，然后再与前后轮总制动力满足的直线进行相交，可以得到前后轮制动力的大小。该方法比较复杂，并且，在进行前后轮制动力分配时，我们多以前后轮制动力分配系数来表示：
其中：β为前后轮制动力分配系数，Fμ1为前轮总制动力大小，单位为N；Fμ为车辆前后轮总制动力的大小，单位为N。
因此，我们可以将图3、图4的Map图变换为以路面附着系数、制动强度、前后轮制动力分配系数为坐标的三维Map图，如图5和图6。
步骤四：根据当前路面附着系数以及当前车辆制动强度的大小，可以直接通过对图5或图6所示的三维Map图的数据进行查表得到此时前后轮制动力分配系数，使控制策略更加简单便捷。得到分配系数以后，通过对制动系统电磁阀脉冲宽度的控制完成后轴液压制动。其中，由于计算复杂性，图5中一部分曲面未满足ECE法规的要求，因此，实际进行制动力分配时，先通过式(4)判断此时是否满足ECE法规，如果满足，则通过图5查表，反之，则通过图6进行查表。
步骤五：车辆制动系统完成前轴液压制动力与再生制动力的分配，前轮总制动力进行液压制动力与再生制动力的二次分配时，采用串联式制动力分配，由于车辆为前驱型纯电动汽车，因此只有前轮可以提供再生制动力，为了提高能量回收效率，前轮再生制动力的大小为当前行驶环境下电机能够提供的最大再生制动力的大小，液压制动力为前轮总制动力减去再生制动力，即优先使用再生制动力，当再生制动力达不到制动需求时，再由液压制动力进行补充，在制动系统中，制动液由主缸分配到轮缸，但是当再生制动代替液压制动时，这部分制动液进入到液压储能器。
图7为车辆在UDDS、US06、LA92、NEDC四种循环工况下行驶时，三种不同制动力分配策略能量回收的示意图，图中，三种制动力分配策略由左至右依次是最佳制动效果分配策略、本发明分配策略、并联制动分配策略。由图7可以得到，本发明制动力分配策略能量回收最多，能量回收效率最高。其中，在UDDS与 NEDC两种循环工况下，本发明制动力分配策略能量回收略高于另外两种策略，并且并联分配策略能量回收大于最佳制动效果策略，因为这两种循环工况制动强度相对较低，在低制动强度下，并联制动以纯电制动力进行制动；而在另外两种循环工况下，发明制动力分配策略能量回收明显高于另外两种策略，最佳制动效果策略能量回收大于并联制动策略，因为这两种循环工况为高速度高加速度工况，这种工况下，串联制动能量回收大于并联制动。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，在不脱离本发明原理的前提下还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种融合路面识别的电动汽车再生制动力分配方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一:建立车辆的整车模型，包括轮胎模型、制动系统模型、整车动力学模型、电机模型以及电池模型，各个模型之间的信息通过CAN总线连接；
步骤二:通过传感器得到车辆当前的纵向加速度、侧向加速度以及前轮转角，基于扩展卡尔曼滤波预估得到当前路面附着系数；通过主缸压力传感器计算得到车辆当前的制动强度，判断车辆是否处于紧急制动状态；
步骤三:在保证车辆安全的前提下，以车轮抱死为临界条件、以提高能量回收效率为目标，优化得到以制动强度、路面附着系数以及前后轴制动力分配系数为坐标的三维Map图；
步骤四:根据当前路面附着系数的大小以及当前车辆制动强度的大小，通过对三维Map图的数据进行查表，得到前后轴制动力分配系数，完成前后轴总制动力的分配；
步骤五:根据各个控制器传递的信号，整车控制器计算得到当前行驶状况下电机能够提供的最大再生制动力，然后以串联方式完成前轴液压制动力与再生制动力的分配。
2.根据权利要求1所述的融合路面识别的电动汽车再生制动力分配方法，其特征在于，所述分配方法只在非紧急制动情况下进行分配，紧急制动时触发ABS装置进行纯液压制动。
3.根据权利要求1所述的融合路面识别的电动汽车再生制动力分配方法，其特征在于，步骤一中所述整车模型为前驱型纯电动汽车模型。
4.根据权利要求1所述的融合路面识别的电动汽车再生制动力分配方法，其特征在于，步骤二中得到所述路面附着系数的大小具体步骤：先通过传感器得到纵向加速度、横向加速度以及前轮转角三个容易得到的状态参数，基于三自由度车辆动力学方程通过扩展卡尔曼滤波(EKF)预估得到车速、横摆角速度以及质心侧偏角的大小，然后基于dugoff轮胎模型得到各个轮胎力的大小，最后再通过扩展卡尔曼滤波预估得到路面附着系数的大小；制动主缸压力传感器的大小代表了驾驶员的制动强度需求，通过制动主缸压力的大小计算得到制动强度的大小。
5.根据权利要求1所述的融合路面识别的电动汽车再生制动力分配方法，其特征在于，步骤三所述安全制动范围的具体表达式为：
其中，Fμ1为车辆前轴总制动力，单位为N；Fμ2为车辆后轴总制动力，单位为N；z为制动强度，无量纲；G为车辆重力，即m*g，单位为N，其中m为汽车质量，单位为kg，g为重力加速度，单位为m/s2；L为车轴距离，单位为m；为路面附着系数的大小，无量纲；hg为车辆质心高度，单位为m；a为车辆质心到前轴的距离，单位为m；b为车辆质心到后轴的距离，单位为m；
所述式(1)表示车辆制动过程中，前后轮制动力之和应满足当前制动强度的要求，并且由于路面附着条件的限制，前后轮所能提供的最大制动力之和为地面附着力的大小；
所述式(2)是f线组的表达式，表示制动过程中后轮没有抱死，在各种值路面上前轮刚抱死时前后轮制动力的关系；
所述式(3)是r线组的表达式，表示制动过程中前轮没有抱死，在各种值路面上后轮刚抱死时前后轮制动力的关系；
所述式(4)是ECE法规，为了保证制动时车辆的方向稳定性和有足够的制动效率。
6.根据权利要求5所述的融合路面识别的电动汽车再生制动力分配方法，其特征在于，所述的安全制动范围在某一固定值下，是一个多边形范围。
7.根据权利要求1所述的融合路面识别的电动汽车再生制动力分配方法，其特征在于，步骤三中得到所述三维Map图的具体步骤为：首先以路面附着系数与制动强度的差值、前轮总制动力的大小、后轮总制动力的大小为坐标得到对应的三维Map图，然后通过前后轮制动力与制动强度以及附着系数之间的关系进行变换，得到以制动强度、路面附着系数、前后轮制动力分配系数为坐标的三维Map图，并且：
其中：β为前后轮制动力分配系数，Fμ1为前轮总制动力大小，单位为N；Fμ为车辆前后轮总制动力的大小，单位为N。
8.根据权利要求1所述的融合路面识别的电动汽车再生制动力分配方法，其特征在于，步骤四中所述前后轴制动力的分配，通过对三维MAP图的数据进行查表得到前后轴分配系数以后，再通过控制制动系统电磁阀的脉冲宽度即可完成后轴纯液压制动。
9.根据权利要求1所述的融合路面识别的电动汽车再生制动力分配方法，其特征在于，步骤五所述的最大再生制动力是整车控制器根据当前状态下电池允许的最大充电电流、电池电压、荷电状态以及电机转速、电机转矩、车速计算得到的。
10.根据权利要求1所述的融合路面识别的电动汽车再生制动力分配方法，其特征在于，步骤五中所述串联方式为前轮进行总制动力分配时，液压制动力为前轮总制动力减去前行驶环境下电机能够提供的最大再生制动力，即优先使用再生制动力，当再生制动力达不到制动需求时，再由液压制动力进行补充。
CN201910404193.XA 2019-05-15 2019-05-15 一种融合路面识别的电动汽车再生制动力分配方法 Active CN110281947B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910404193.XA CN110281947B (zh) 2019-05-15 2019-05-15 一种融合路面识别的电动汽车再生制动力分配方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910404193.XA CN110281947B (zh) 2019-05-15 2019-05-15 一种融合路面识别的电动汽车再生制动力分配方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110281947A true CN110281947A (zh) 2019-09-27
CN110281947B CN110281947B (zh) 2020-10-20

Family

ID=68002112

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910404193.XA Active CN110281947B (zh) 2019-05-15 2019-05-15 一种融合路面识别的电动汽车再生制动力分配方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110281947B (zh)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111196162A (zh) * 2020-01-16 2020-05-26 宁德时代电动科技有限公司 电动汽车再生制动防车轮反转控制方法
CN111196270A (zh) * 2020-01-22 2020-05-26 辽宁工业大学 一种电动汽车电液复合制动系统转弯控制方法
CN111301377A (zh) * 2019-12-23 2020-06-19 南昌工程学院 一种基于路面附着电动汽车制动控制方法
CN111469670A (zh) * 2020-04-14 2020-07-31 桂林电子科技大学 一种基于路面识别的电动汽车再生制动控制策略
CN112061095A (zh) * 2020-07-31 2020-12-11 盐城工学院 用于新能源汽车的复合制动设备
CN112477610A (zh) * 2020-12-11 2021-03-12 一汽解放汽车有限公司 一种新能源汽车再生制动力分配方法及新能源汽车
CN112606696A (zh) * 2020-12-29 2021-04-06 无锡蓝海华腾技术有限公司 一种根据制动强度的能量回馈控制方法及系统
CN113635879A (zh) * 2021-08-30 2021-11-12 武汉理工大学 一种车辆制动力分配方法
CN114228507A (zh) * 2021-12-10 2022-03-25 中国科学院深圳先进技术研究院 利用前车信息的智能电驱动车辆再生制动控制方法
CN114683862A (zh) * 2022-04-24 2022-07-01 奇瑞新能源汽车股份有限公司 电动汽车的制动能量回收协调方法及装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102166961A (zh) * 2011-03-31 2011-08-31 北京汽车新能源汽车有限公司 基于at的纯电动汽车制动能量回收控制系统及方法
CN103818264A (zh) * 2014-02-26 2014-05-28 浙江工业大学之江学院工业研究院 电动汽车再生制动系统及其能量回收方法
CN104192107A (zh) * 2014-08-14 2014-12-10 济宁中科先进技术研究院有限公司 前驱电动汽车再生制动与abs匹配控制方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102166961A (zh) * 2011-03-31 2011-08-31 北京汽车新能源汽车有限公司 基于at的纯电动汽车制动能量回收控制系统及方法
CN103818264A (zh) * 2014-02-26 2014-05-28 浙江工业大学之江学院工业研究院 电动汽车再生制动系统及其能量回收方法
CN104192107A (zh) * 2014-08-14 2014-12-10 济宁中科先进技术研究院有限公司 前驱电动汽车再生制动与abs匹配控制方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
叶永贞等: "纯电动汽车制动能量回收控制策略研究与仿真", 《农业装备与车辆工程》 *
张京明等: "一种改进的再生制动控制策略优化", 《江苏大学学报(自然科学版)》 *

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111301377A (zh) * 2019-12-23 2020-06-19 南昌工程学院 一种基于路面附着电动汽车制动控制方法
CN111301377B (zh) * 2019-12-23 2020-10-02 南昌工程学院 一种基于路面附着电动汽车制动控制方法
CN111196162A (zh) * 2020-01-16 2020-05-26 宁德时代电动科技有限公司 电动汽车再生制动防车轮反转控制方法
CN111196270A (zh) * 2020-01-22 2020-05-26 辽宁工业大学 一种电动汽车电液复合制动系统转弯控制方法
CN111469670A (zh) * 2020-04-14 2020-07-31 桂林电子科技大学 一种基于路面识别的电动汽车再生制动控制策略
CN112061095A (zh) * 2020-07-31 2020-12-11 盐城工学院 用于新能源汽车的复合制动设备
CN112477610A (zh) * 2020-12-11 2021-03-12 一汽解放汽车有限公司 一种新能源汽车再生制动力分配方法及新能源汽车
CN112477610B (zh) * 2020-12-11 2022-05-17 一汽解放汽车有限公司 一种新能源汽车再生制动力分配方法及新能源汽车
CN112606696A (zh) * 2020-12-29 2021-04-06 无锡蓝海华腾技术有限公司 一种根据制动强度的能量回馈控制方法及系统
CN112606696B (zh) * 2020-12-29 2022-06-21 无锡蓝海华腾技术有限公司 一种根据制动强度的能量回馈控制方法及系统
CN113635879A (zh) * 2021-08-30 2021-11-12 武汉理工大学 一种车辆制动力分配方法
CN113635879B (zh) * 2021-08-30 2022-04-19 武汉理工大学 一种车辆制动力分配方法
CN114228507A (zh) * 2021-12-10 2022-03-25 中国科学院深圳先进技术研究院 利用前车信息的智能电驱动车辆再生制动控制方法
CN114683862A (zh) * 2022-04-24 2022-07-01 奇瑞新能源汽车股份有限公司 电动汽车的制动能量回收协调方法及装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN110281947B (zh) 2020-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110281947A (zh) 一种融合路面识别的电动汽车再生制动力分配方法
CN100475596C (zh) 车辆再生制动控制设备及方法
CN102826087B (zh) 一种汽车四驱系统的扭矩控制方法
CN104786804B (zh) 一种车辆及其轮边驱动系统和轮边驱动扭矩分配方法
CN103786728B (zh) 用于控制电动四驱混合动力电动车的系统和其方法
CN109278566A (zh) 后轮驱动纯电动车辆制动能量回收控制方法及装置
KR20180058322A (ko) 전기자동차의 제동 제어 장치 및 방법
CN110481338A (zh) 一种轮毂电机车辆失效控制方法及整车控制器
CN109703375A (zh) 电动汽车再生制动能量协调回收控制方法
CN106183892A (zh) 电动轮驱动汽车的试验样车及驱动稳定性控制方法
Tang et al. A novel electro-hydraulic compound braking system coordinated control strategy for a four-wheel-drive pure electric vehicle driven by dual motors
CN104108316A (zh) 一种纯电动汽车的电液联合制动控制方法
WO2012023305A1 (ja) 自動車
Zhang et al. Control strategy of regenerative braking system in electric vehicles
CN111469670A (zh) 一种基于路面识别的电动汽车再生制动控制策略
CN108263216B (zh) 一种轮毂电机驱动汽车再生制动系统及制动方法
CN101837773A (zh) 基于vdc/vsc/esp压力调节器的制动能量回收液压制动系统
Chiang et al. Integrated slip-based torque control of antilock braking system for in-wheel motor electric vehicle
CN105667341A (zh) 一种用于多轴分布式机电驱动车辆的牵引力控制系统
CN110126831A (zh) 一种车辆漂移的控制方法、控制系统和车辆
Boerboom Electric Vehicle Blended Braking maximizing energy recovery while maintaining vehicle stability and maneuverability.
CN101844518A (zh) 基于改善制动踏板感觉的制动能量回馈系统
Chu et al. Braking force distribution strategy for HEV based on braking strength
CN110015280A (zh) 车辆制动力矩输出的控制方法、控制系统和车辆
CN205468585U (zh) 一种纯电动汽车再生制动控制系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant