CN110667396B - 一种后驱电动汽车能量回收扭矩标定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种后驱电动汽车能量回收扭矩标定方法,该方法以车辆在减速过程中车轮不易抱死或不频繁触发ABS工作以及触发ABS退出回收扭矩时无明显冲击度为基本原则，根据不同路面附着系数分别对滑行能量回收扭矩和制动能量回收扭矩进行标定，尽量提高能量回收效率。该方法可缩短标定周期，降低激活ABS频率，提高滑行或制动安全性，并且改善了整车减速过程中平顺性。

Description

一种后驱电动汽车能量回收扭矩标定方法

技术领域

本发明涉及电动汽车领域，尤指一种后驱电动汽车能量回收扭矩标定方法。

背景技术

随着环境污染、能源紧缺等问题日益严重以及人们的环保意识不断提升，新能源汽车产业得到了大力而迅速的发展。纯电动汽车作为新能源汽车领域内重要研究对象，具有节能、环保、低噪音等优点，是汽车工业发展的主要方向。

纯电动汽车驱动电机可实现驱动和发电功能，电机制动能量回收技术是将车辆制动能量转换为电能给电池充电，可减少整车能耗以增加车辆续航里程。能量回收扭矩的标定优劣对整车的驾驶性、舒适性、安全性、经济性等有着重要的影响。在这方面本领域技术人员做了很多尝试，例如发明公开 CN102951027A的《 一种电动汽车制动能量回收自适应控制方法》，其是踩踏电动汽车的制动踏板后，整车控制器根据电池管理系统装置反馈的当前电池的电压及电流判断电池是否故障，从而确定电池的充电功率；根据充电功率及电机转速得到一充电扭矩值；整车控制器根据电机温度及电机转速确定一最大允许制动扭矩值；通过充电扭矩值及最大允许制动扭矩值得到一制动系统能量回收扭矩值；角度传感器得到一个力矩系数值K；将力矩系数值K乘以制动系统能量回收扭矩值得到一电机回馈扭矩值；整车控制器依据电机回馈扭矩值控制电动汽车制动时所回收的电流，完成制动能量回收的控制。本发明的优点在，兼顾动力电池、电机系统，使制动回收电流可控，提高电动车续驶里程。而公开号CN110126628A的《电动汽车电机的控制方法及控制装置》 是借助获取制动踏板开度和油门踏板开度；基于制动踏板开度、油门踏板开度和控制条件，确定第一制动扭矩，控制条件包括：当油门踏板开度不小于0且小于第一阈值、制动踏板开度为0时，第一制动扭矩与油门踏板开度之间为负相关关系；输出电机控制信号，电机控制信号用于控制电机处于发电状态并且输出第二制动扭矩，第二制动扭矩是基于第一制动扭矩确定的。该发明控制制动能量回收系统在进行能量回收时，不出现明显的顿挫感，使得制动能量回收过程更平滑。

但是上述仍然存在着激活ABS后退出回收扭矩时会产生突兀感，从而影响整车的驾驶性、舒适性、安全性的问题，其需要复杂的标定方法来避免。例如：带有ABS功能的电动汽车，在低附着系数路面空载滑行或制动时会引起车轮抱死，尤其是后驱式电动汽车，在减速过程中后轮法向反作用力相对车辆静止时会减少，后轮附着力也随之减小，因而后轴驱动电机增加回收力矩更容易导致车轮抱死。为了保安全则激活ABS，此时回收扭矩应立即退出，而在此过程中频繁的激活ABS扭矩退出或扭矩设计不合理会导致整车在滑行或制动过程中出现突兀感。然而，如果针对不同附着系数路面全部都对回收扭矩进行标定，则会耗费大量的时间与人力物力，因此本发明对回收力矩的标定方法进行了研究，以能提供一种简单高效的后驱电动汽车能量回收扭矩标定方法。

发明内容

鉴于此，为解决上述问题，本发明提供了一种后驱电动汽车能量回收扭矩标定方法对电机回收扭矩（MAP）进行合理化设定及优化，其主要目的是在满足较好的能量回收及驾驶安全性的前提下，使得整车在滑行或制动过程中踏板感和平顺性得以改善，以降低触发ABS频率，使得扭矩退出无突兀感，并能够减少扭矩标定的工作量。

为实现上述目的，本发明提供了一种后驱电动汽车能量回收扭矩标定方法，其以车辆在减速过程中车轮不易抱死或不频繁触发ABS工作以及触发ABS退出回收扭矩时无明显冲击度为基本原则，尽量提高能量回收效率，根据不同路面附着系数分别标定滑行能量回收扭矩和制动能量回收扭矩。

较佳的，所述滑行能量回收扭矩步骤包括：

根据车辆整车参数和行驶参数，计算在附着系数φ1路面（低附路面，取0.1~0.2，主要是考虑冬季冰雪路面滑行工况）不抱死时后轴地面制动力F_xb2以及整车行驶阻力F_r，记剩余后轴地面制动力为(F_xb2-F_r)，得到滑行能量回收扭矩（轮边）上限值为(F_xb2-F_r)*r。

确定整车滑行最大减速度（绝对值）；

根据所述整车滑行最大减速度（绝对值）和整车参数计算最大滑行减速度回收扭矩；

确定滑行时回收力矩退出时可接受冲击度，即减速度变化率；

获取回收扭矩退出减小至零的响应时间；

根据所述滑行时回收力矩退出时可接受冲击度和所述回收扭矩退出减小至零的响应时间，计算最大冲击度回收扭矩；

根据所述滑行能量回收扭矩（轮边）上限值、最大滑行减速度回收扭矩和最大冲击度回收扭矩，取三者最小为最大滑行能量回收扭矩，基于整车滑行减速度随车速降低呈单调递减，确定各车速段整车滑行能量回收扭矩。

较佳的，一种后驱电动汽车能量回收扭矩标（制动能量回收扭矩）定方法，包括步骤：

获取不同制动行程（或制动主缸压力）对应前后轴基础制动力；

确定初始制动能量回收扭矩MAP；

根据车辆整车参数和行驶参数，所述基础制动力、所述初始制动回收扭矩以及行驶阻力叠加后，计算不同制动踏板开度不同车速的后轴总制动力F_b2和整车制动强度z；

根据所述整车制动强度，计算在附着系数φ₂路面（中低附路面，取0.3~0.5，考虑冬季压实雪路面制动工况）后轴地面制动力F_xb2’。

基于在附着系数为φ₂路面不易抱死原则，对制动能量回收扭矩MAP进行标定，即判断是否满足F_b2<F_xb2’；

若是，则可根据整车减速度对制动行程（或制动主缸压力）增加单调递增原则将所述初始制动能量回收扭矩适当增加小于(F_xb2’-F_b2)*r的回收扭矩；

若否，则减去大于(F_b2-F_xb2’)*r的回收扭矩，得到新制动能量回收扭矩MAP。

确定制动回收力矩退出时可接受冲击度；

根据所述新制动能量回收扭矩MAP，和所述回收扭矩退出减小至零的响应时间，计算不同制动开度不同车速的新制动能量回收扭矩退出时冲击度；

判断所述不同制动开度不同车速新制动能量回收扭矩退出时冲击度是否小于所述制动回收力矩退出时可接受冲击度；

若是，则确定新制动能量回收扭矩MAP；

若否，则降低该部分回收扭矩，返回再做判断。

本发明有益效果在于，本发明公开了一种后驱电动汽车能量回收扭矩标定方法，该方法包括根据附着系数φ₁路面（低附路面，取0.1~0.2）不易抱死原则以及激活ABS退出回收扭矩时不易产生突兀感原则，标定滑行能量回收扭矩；根据附着系数φ₂路面（中低附路面，取0.3~0.5）不易抱死原则以及激活ABS退出回收扭矩时不易产生突兀感原则，标定制动能量回收扭矩。通过本发明的该方法可缩短标定周期，降低激活ABS频率，提高滑行或制动安全性，并且改善了整车减速过程中平顺性。

附图说明

图1是本发明方法的具体实施例中进行滑行能量回收扭矩标定方法逻辑框图；

图2是本发明方法的具体实施例中进行制动能量回收扭矩标定方法逻辑框图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案做进一步具体的说明。

本发明方法通过汽车制动性理论计算分析，考虑后驱纯电动汽车在一些路面滑行或制动时，车轮不发生抱死或不易激活ABS，以及激活ABS时扭矩退出不会有明显的冲击，所提出的一种能量回收扭矩标定方法。

本发明能量回收扭矩标定方法需确认整车参数和行驶参数包括：整车质量m(kg)、质心高度hg(m)、轴距L(m)、质心到前轴距离a(m)、空气阻力系数Cd、滚动阻力系数f，迎风面积A(m²)、车轮滚动半径r(m)、回收扭矩退出减小至零的响应时间t(s)以及前后轴基础制动力F_ux(N)。

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

请参阅图1，为本发明该具体实施例中的滑行能量回收扭矩标定实施方法，其包括如下步骤：

1）首先计算在附着系数φ₁路面（低附路面，本具体实施例取0.1~0.2，考虑冬季冰雪路面滑行工况）不抱死时，后轴地面制动力F_xb2= mg/L*(a-hg*z)*φ₁以及整车行驶阻力F_r（包括空气阻力F_w=C_D*A*u_a ²/21.15和滚动阻力F_f=m*g*f，u_a为车速），并确定整车滑行最大减速度（绝对值）与滑行时回收力矩退出时可接受冲击度（结合驾驶感受，本具体实施例中最大减速度z_max取0.08g，最大接受冲击度j取10）；

2）然后：

根据滑行最大减速度公式：z_max=T_max1/r/m/g，得到最大滑行减速度回收扭矩T_max1；

根据滑行时回收力矩退出时可接受冲击度公式：j=T_max2/r/m/t，得到最大冲击度回收扭矩T_max2；

根据后轴地面制动力F_xb2与整车行驶阻力F_r之差(F_xb2-F_r)得到滑行能量回收扭矩（轮边）上限值T_max3= (F_xb2-F_r)*r；

3）取最大滑行能量回收扭矩T_max=min{T_max1,T_max1,T_max1}，即取最小值MIN；

4）最终以整车滑行减速度随车速减小呈单调递减原则确定各车速滑行能量回收扭矩。

另请参阅图2，为本发明一具体实施例中的制动能量回收扭矩标定实施方法，其包括：

a、首先根据整车行驶参数、前后轴基础制动力（F_u1、F_u2）、初始制动回收扭矩T_m0以及行驶阻力F_r，计算不同制动踏板开度不同车速的整车总制动力F_b后轴总制动力F_b2和整车制动强度z；

其中F_b= F_u1+F_u2+F_r+T_m0/r，F_b2= F_u2+ mg/L*(a-hg*z)*f+T_m0/r，z=F_b/m；

b、计算附着系数φ₂路面（中低附路面，于本具体实施例中取0.3~0.5）后轴地面制动力F_xb2’，

公式为：F_xb2’ = mg/L*(a-hg*z)*φ₂。

c、然后判断后轴地面制动力F_xb2’是否大于F_b2；

若是，则说明不易激活ABS，此时，制动能量回收力矩可根据整车减速度对制动行程（或制动主缸压力）增加呈单调递增原则增强能量回收力矩，且增加的力矩应小于((F_xb2’-F_b2)*r)，然后进入下一步；

若否，则说明易激活ABS，该部分制动能量回收力矩应减少大于((F_b2-F_xb2’)*r)的力矩，然后再返回继续判断。

d、最后计算调整后制动能量回收力矩(MAP)退出时冲击度；

判断调整后制动能量回收力矩(MAP)退出时冲击度是否小于制动回收力矩可接受的退出冲击度；

若是，则制动能量回收力矩标定完成；

若否，则减少该部分制动能量回收力矩，返回此步骤开始进行重新判断。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (1)

1.一种后驱电动汽车能量回收扭矩标定方法, 其特征在于，

该方法是以车辆在减速过程中车轮不易抱死或不频繁触发ABS工作以及触发ABS退出回收扭矩时无明显冲击度为基本原则，并尽量提高能量回收效率，其是根据不同路面附着系数分别标定滑行能量回收扭矩和制动能量回收扭矩，该回收扭矩标定方法标定的是滑行能量回收扭矩，其包含步骤：

1）计算在不抱死时，后轴地面制动力F_xb2以及整车行驶阻力F_r，并确定整车滑行最大减速度与滑行时回收力矩退出时可接受冲击度；

2）根据滑行最大减速度公式：z_max=T_max1/r/m/g，得到最大滑行减速度回收扭矩T_max1；

根据滑行时回收力矩退出时可接受冲击度公式：j=T_max2/r/m/t，得到最大冲击度回收扭矩T_max2；

根据后轴地面制动力F_xb2与整车行驶阻力F_r之差(F_xb2-F_r)得到滑行能量回收扭矩上限值T_max3= (F_xb2-F_r)*r；

3）取最大滑行能量回收扭矩T_max=min{T_max1,T_max1,T_max1}，即取最小值MIN；

4）最终以整车滑行减速度随车速减小呈单调递减原则确定各车速滑行能量回收扭矩；且该回收扭矩标定方法是在附着系数φ₁路面进行，该附着系数φ₁路面为低附路面，考虑冬季冰雪路面滑行工况，附着系数φ₁值取0.1~0.2，其中：该回收扭矩标定方法标定的是制动能量回收扭矩，其包含步骤：

a、根据整车行驶参数、前后轴基础制动力F_u1、F_u2、初始制动回收扭矩T_m0以及行驶阻力F_r，计算不同制动踏板开度不同车速的整车总制动力F_b后轴总制动力F_b2和整车制动强度z；

其中F_b= F_u1+F_u2+F_r+T_m0/r，F_b2= F_u2+ mg/L*(a-hg*z)*f+T_m0/r，z=F_b/m；

b、计算在附着系数φ₂路面后轴地面制动力F_xb2’，

公式为：F_xb2’ = mg/L*(a-hg*z)*φ₂；

c、判断后轴地面制动力F_xb2’是否大于F_b2；

若是，则说明不易激活ABS，此时，制动能量回收力矩根据整车减速度对制动行程或制动主缸压力增加呈单调递增原则增强能量回收力矩，且增加的力矩应小于((F_xb2’-F_b2)*r)，然后进入下一步；

若否，则说明易激活ABS，该部分制动能量回收力矩应减少大于((F_b2-F_xb2’)*r)的力矩，然后再返回继续判断；

其中：r为车轮滚动半径、 m为整车质量、 g为重力加速度、 t为回收扭矩退出减小至零的响应时间、 L为轴距、a为质心到前轴距离、 hg为质心高度、 f为滚动阻力系数；

d、计算调整后制动能量回收力矩MAP退出时冲击度；

判断调整后制动能量回收力矩MAP退出时冲击度是否小于制动回收力矩可接受的退出冲击度；

若是，则制动能量回收力矩标定完成；

若否，则减少该部分制动能量回收力矩，返回此步骤开始进行重新判断，其中：所述附着系数φ₂路面即为中低附路面，其附着系数取值为0.3~0.5。

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