CN111645652A - 车辆制动力的计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车辆制动力的计算方法，包括以下步骤：(1)获取车辆制动力参数信息；(2)根据车辆制动力参数信息计算车辆制动减速度；(3)根据车辆制动减速度和车重计算得到车辆初步制动力F_a。通过上述计算方法，实时计算电机的制动力，确保在距离前车适当的距离时降至蠕行目标车速，一方面可以尽可能多的回收电能，另一方面避免了再次踩油门加速，同时还能兼顾安全性。

Description

车辆制动力的计算方法

技术领域

本发明涉及汽车制造技术领域，特别涉及一种车辆制动力的计算方法。

背景技术

对于电动汽车来说，整车动力系统除了在车辆驱动过程中提供驱动力以外，在车辆减速过程中还可以提供制动力，即进行能量回收，存储电能。电动汽车能量回收包括制动能量回收和滑行能量回收。

其中滑行能量回收是指当车辆处在行驶过程中，车速不为零，当驾驶员松开油门和刹车踏板后，此时车辆进入滑行工况。为节约电能，电动汽车在滑行功能将通过电机制动，电机发电为动力电池充电。

当前的滑行能量回收都是基于车速确定的制动力，当车速高时电机施加一个较高的制动力；当车速低时电机施加一个较低的制动力或取消电制动。有些车辆还通过大屏供驾驶员选择不同的回收能量等级，用以调节车辆滑行过程中的制动力大小。

上述确定制动力大小的方法都是基于车辆自身的状态输出的，并没有考虑实时的交通情况，导致的结果是要么制动力过小，错失了更多的能量回馈；要么制动力过大造成车辆过快的减速，车辆还没到达期望的位置车速就已经非常低，驾驶员还要再次踩油门踏板，反而造成电能的浪费。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中无法准确计算并调节车辆滑行过程中的制动力大小的问题。

为解决上述技术问题，本发明实施方式公开了一种车辆制动力的计算方法，包括以下步骤：

(1)获取车辆制动力参数信息，其中，车辆制动力参数信息包括车辆参数信息和采集参数信息：

车辆参数信息包括：当前车速V_now、制动系统反应时间T_sys、预留安全车距S₀、车辆蠕行目标车速V_creep、本车当前的加速度a_now、和车重M_veh；

采集参数信息包括：本车相对于前车的实时车距S、本车相对于前车的相对速度V_rel、和本车相对于前车的相对加速度a_rel；

(2)根据车辆制动力参数信息计算车辆制动减速度；其中，车辆制动减速度的计算步骤如下：

第一步：根据当前车速V_now，本车相对于前车的实时车距S，制动系统反应时间T_sys和预留安全车距S₀计算车辆的初步可滑动距离S₁；

第二步：根据初步可滑动距离S₁、当前车速V_now、车辆蠕行目标车速V_creep，本车当前的加速度a_now；本车相对于前车的相对速度V_rel，本车相对于前车的相对加速度a_rel修正得到车辆的实际可滑动距离S₃；

第三步：最后根据当前车速V_now、车辆蠕行目标车速V_creep和实际可滑动距离S₃计算得到车辆制动减速度a，a＝V_now ²-V_creep ²/2S₃；

(3)根据车辆制动减速度和车重计算得到车辆初步制动力F_a。

采用上述技术方案，本发明通过获取车辆制动力参数信息，然后通过本发明提供的车辆制动力的计算方法实时计算电机的制动力，确保在距离前车适当的距离时降至蠕行目标车速，一方面可以尽可能多的回收电能，另一方面避免了再次踩油门加速，同时还能兼顾安全性。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开的车辆制动力的计算方法，计算车辆的初步可滑动距离S₁的方法如下：

在确保预留安全车距S₀的前提下，基于当前车速V_now车辆在制动系统反应时间T_sys行驶的距离和本车相对于前车的实时车距S计算得到车辆的初步可滑动距离S₁：

S₁＝S-V_now*T_sys-S₀。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开的车辆制动力的计算方法，修正得到车辆的实际可滑动距离S₃的方法如下：

第一步：计算车辆经过初步可滑行距离S₁时当前车速V_now降至车辆蠕行目标车速时 V_creep时所需时间T₀：

T₀＝2*S₁/(V_now+V_creep)；

第二步：根据当前车速V_now和本车相对于前车的相对速度Vrel计算前车车速V_front：

V_front＝V_now-V_rel；

第三步：根据本车当前的加速度a_now和本车相对于前车的相对加速度a_rel计算前车加速度a_front：

af_ront＝a_now–a_rel；

第四步：根据当前车速V_now、所需时间T₀、前车加速度a_front计算所需时间T₀内前车行驶的距离S₂：

S₂＝V_front*T₀+1/2*a_front*T₀ ²；

第五步：在所需时间T₀内前车行驶的距离S₂和本车的初步可滑行距离S₁的总和即为车辆的实际可滑动距离S₃：

S₃＝S₁+S₂。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开的车辆制动力的计算方法，车辆初步制动力F_a的计算方法如下：

F_a＝a*M_veh。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开的车辆制动力的计算方法，车辆制动力参数信息还包括车辆阻力参数；

根据车辆阻力参数得到车辆总阻力F_resist，再根据车辆总阻力F_resist计算得到车辆实际制动力F。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开的车辆制动力的计算方法，车辆阻力参数包括以下至少一种：F_roll、F_air、F_slop，其中，F_roll为滚动阻力，F_air为风阻，F_slop为坡度阻力。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开的车辆制动力的计算方法，

滚动阻力F_roll根据当前滚动阻力系数R_roll与车重M_veh计算得到，其中，当前滚动阻力系数R_roll根据当前车速V_now确定，滚动阻力F_roll的计算方法如下：

F_roll＝R_roll*M_veh；

风阻F_air根据当前风阻系数R_air与车重M_veh计算得到，其中，当前风阻系数R_air根据当前车速V_now确定，风阻F_air的计算方法如下：

F_air＝R_air*M_veh；

坡度阻力F_slop根据重力加速度g、当前坡阻系数A_slop与车重M_veh计算得到，坡度阻力F_slop的计算方法如下：

F_slop＝M_veh*g*sin(A_slop)。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开的车辆制动力的计算方法，车辆总阻力F_resist等于滚动阻力F_roll与风阻F_air之和；

或者，等于风阻F_air与坡度阻力F_slop之和；

或者，等于滚动阻力F_roll与坡度阻力F_slop之和；

或者，等于滚动阻力F_roll、风阻F_air与坡度阻力F_slop之和。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开的车辆制动力的计算方法，计算得到车辆初步制动力F_a后，再根据车辆总阻力参数F_resist计算得到车辆实际制动力F， F＝F_a–F_resist。

本发明的有益效果是：

本发明提供了一种车辆制动力的计算方法，包括以下步骤：(1)获取车辆制动力参数信息；(2)根据车辆制动力参数信息计算车辆制动减速度；(3)根据车辆制动减速度和车重计算得到车辆初步制动力F_a。通过上述计算方法，实时计算电机的制动力，确保在距离前车适当的距离时降至蠕行目标车速，一方面可以尽可能多的回收电能，另一方面避免了再次踩油门加速，同时还能兼顾安全性。

附图说明

图1为本发明实施例提供的车辆制动力的计算方法的流程图。

图2为本发明实施例提供的车辆制动力的计算方法中，滚动阻力系数与车速的关系示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。虽然本发明的描述将结合较佳实施例一起介绍，但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本发明的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本发明也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本发明的重点，有些具体细节将在描述中被省略。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

应注意的是，在本说明书中，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实施例中的具体含义。

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的实施方式作进一步地详细描述。

实施例

为解决现有技术中无法准确计算并调节车辆滑行过程中的制动力大小的问题，如图1 所示，本实施例的实施方式公开了一种车辆制动力的计算方法，包括以下步骤：

(1)：首先获取车辆制动力参数信息，通过车辆制动力参数信息来计算电机的制动力，确保车辆在距离前车适当的距离时降至蠕行目标车速，一方面可以尽可能多的回收电能，另一方面避免了再次踩油门加速，同时还能兼顾安全性。

具体的，车辆制动力参数信息包括车辆参数信息，车辆参数信息可以通过人为预设参数或者通过车辆自身仪表盘等获得的信息，该信息较为容易获得，更具体的，车辆参数信息包括：当前车速V_now、制动系统反应时间T_sys、预留安全车距S₀、车辆蠕行目标车速V_creep、本车当前的加速度a_now、和车重M_veh。车辆制动力参数信息还包括采集参数信息，采集参数信息可以为通过雷达采集到的信息，具体的，采集参数信息包括：本车相对于前车的实时车距S、本车相对于前车的相对速度V_rel、和本车相对于前车的相对加速度a_rel。获取得到车辆制动力参数信息后，用于接下来进行车辆制动力的计算。

首先，我们可以暂不考虑车辆总阻力参数，计算出不考虑阻力时车辆的车辆初步制动力F_a，车辆初步制动力F_a可以作为参考来确定电机的初步制动力。当然，为进一步精确电机的制动力，也可以将阻力信息考虑进去获得实际制动力，以更精确地得到电机的制动力。接下来，将先描述不考虑阻力时如何获得车辆初步制动力F_a。

(2)：然后根据车辆制动力参数信息计算车辆制动减速度a；其中，车辆制动减速度a的计算步骤如下：

首先在此过程中，我们首先需要根据当前车速V_now，本车相对于前车的实时车距S，制动系统反应时间T_sys和预留安全车距S₀计算车辆的初步可滑动距离S₁，也就是说在考虑本车本车相对于前车的实时车距S的情况下，本车依据当前车速V_now进行行驶，并为了保证安全，本车与前车确保留有预留安全车距S₀的情况下，本车在预设的制动系统反应时间T_sys内可以滑动的距离，以此获得车辆的初步可滑动距离S₁，具体的初步可滑动距离S₁的计算方法如下：在确保预留安全车距S₀的前提下，基于当前车速V_now车辆在制动系统反应时间T_sys行驶的距离和本车相对于前车的实时车距S计算得到车辆的初步可滑动距离S₁，初步可滑动距离S₁为本车相对于前车的实时车距S减去预留安全车距 S₀再减去基于当前车速V_now车辆在制动系统反应时间T_sys行驶的距离，具体计算公式为： S₁＝S-V_now*T_sys-S₀。

但由于本车与前车一直处于相对运动的状态，那么在前车同样进行行驶的前提下，本车的实际可滑动距离明显不等同于初步可滑动距离S₁，因此在计算得到车辆的初步制动力F_a之前，我们需要考虑到前车的行驶速度和行驶加速度，以获得本车的较为准确的实际可滑动距离S₃，再根据实际可滑动距离获得车辆的制动力减速度a。修正得到车辆的实际可滑动距离S₃的方法如下：

第一步：计算车辆经过初步可滑行距离S₁时当前车速V_now降至车辆蠕行目标车速时 V_creep时所需时间T₀，所需时间T₀车辆按照平均速度行驶上述可滑动距离S₁时所需的时间的两倍，平均速度即为车辆由当前车速V_now降至车辆蠕行目标车速时V_creep过程中的平均速度值，具体计算公式为：T₀＝2*S₁/(V_now+V_creep)；第二步：根据当前车速V_now和本车相对于前车的相对速度V_rel计算前车车速V_front，其中前车车速V_front为当前车速 V_now减去本车相对于前车的相对速度V_rel，具体计算公式为：V_front＝V_now-V_rel；第三步：根据本车当前的加速度a_now和本车相对于前车的相对加速度a_rel计算前车加速度a_front，其中前车加速度a_front为本车当前的加速度a_now减去本车相对于前车的相对加速度a_rel，具体计算公式为：a_front＝a_now–a_rel；第四步：根据当前车速V_now、所需时间T₀、前车加速度a_front计算所需时间T₀内前车行驶的距离S₂：S₂＝V_front*T₀+1/2*a_front*T₀ ²；第五步：在所需时间T₀内前车行驶的距离S₂和本车的初步可滑行距离S₁的总和即为车辆的实际可滑动距离S₃：S₃＝S₁+S₂。

然后根据实际可滑动距离S₃获得车辆的制动力减速度a的计算方法如下：根据当前车速V_now、车辆蠕行目标车速V_creep和实际可滑动距离S₃计算得到车辆制动减速度a，a＝V_now ²-V_creep ²/2S₃。

(3)：最后根据上文获得的车辆制动减速度a和车重M_veh计算得到车辆初步制动力F_a，其中，车辆初步制动力F_a的计算方法如下：F_a＝a*M_veh。具体的，根据上文计算得到的车辆制动减速度a后，再乘以车重M_veh，即为车辆初步制动力F_a。

综上，通过上述过程，本发明通过获取车辆制动力参数信息，然后通过本发明提供的车辆制动力的计算方法实时计算电机的初步制动力，确保在距离前车适当的距离时降至蠕行目标车速，一方面可以尽可能多的回收电能，另一方面避免了再次踩油门加速，同时还能兼顾安全性。

另外，在下文中，我们同样考虑车辆总阻力参数，计算出考虑阻力时车辆实际制动力F，来精确电机的实际制动力，由于考虑车辆总阻力参数获得车辆实际制动力F的计算方法仅仅是对获得车辆初步制动力F_a后的信息进行修正，因此，获得车辆初步制动力 F_a的方法可以参考上文，下文将对其只进行简单描述即可，具体的获得车辆实际制动力 F的方法简述如下：

首先，获得车辆初步制动力F_a的方法如上文，此处简述如下：

(1)获取车辆制动力参数信息；

(2)根据车辆制动力参数信息计算车辆制动减速度a；

(3)根据车辆制动减速度a和车重M_veh计算得到车辆初步制动力F_a。

然后，根据车辆初步制动力F_a获得车辆实际制动力F的方法如下：

首先，在本实施例中，车辆制动力参数信息还包括车辆阻力参数，通过考虑车辆阻力参数以修正车辆制动减速度a，然后根据车辆总阻力再修正得到车辆实际制动力F。具体的，车辆阻力参数包括以下至少一种：F_roll、F_air、F_slop，其中，F_roll为滚动阻力， F_air为风阻，F_slop为坡度阻力。滚动阻力F_roll根据当前滚动阻力系数R_roll与车重M_veh计算得到，其中，当前滚动阻力系数R_roll根据当前车速V_now确定，滚动阻力F_roll的计算方法如下：F_roll＝R_roll*M_veh。风阻F_air根据当前风阻系数R_air与车重M_veh计算得到，其中，当前风阻系数R_air根据当前车速V_now确定，风阻F_air的计算方法如下：F_air＝R_air*M_veh。坡度阻力F_slop根据重力加速度g、当前坡阻系数A_slop与车重Mveh计算得到，坡度阻力F_slop的计算方法如下：F_slop＝M_veh*g*sin(A_slop)。在实际计算过程中，可以根据具体的路况选择上述哪一种阻力参数对实际制动力F的影响较大，也就是说在计算实际制动力F时，可以不用考虑上述全部阻力参数，选择较为影响大的阻力参数即可。

比如：根据车辆阻力参数得到车辆总阻力F_resist时，车辆总阻力F_resist等于滚动阻力 F_roll与风阻F_air之和；或者，等于风阻F_air与坡度阻力F_slop之和；或者，等于滚动阻力F_roll与坡度阻力F_slop之和；或者，等于滚动阻力F_roll、风阻F_air与坡度阻力F_slop之和，也就是说，考虑阻力时，可以根据实际路况或者行驶条件具体选择考虑何种阻力，本文对此不作具体限定。

需要理解的是，当前滚动阻力系数R_roll根据当前车速V_now确定，具体来说，行驶车速对滚动阻力系数R_roll有很大的影响，当车速达到某一临界车速时，滚动阻力系数R_roll迅速增长，此时轮胎发生驻波现象，轮胎周缘不再是圆形而呈明显的波浪状。具体的滚动阻力系数R_roll与车速的关系参见图2，其中，在图2中所反映的是针对车轮径向载荷为 3924N，轮胎充气压力为206kPa的车辆，且上方的曲线为斜交轮胎的滚动阻力系数R_roll与车速的变化曲线，下方的曲线为子午线轮胎的滚动阻力系数R_roll与车速的变化曲线。

当前风阻系数R_air根据当前车速V_now确定，具体来说，风阻系数R_air＝正面风阻力*2÷(空气密度*车头正面投影面积*当前车速V_now ²)。公式中各数值的单位:正面风阻力(牛)，空气密度(千克/立方米)，车头正面投影面积(平方米)，当前车速V_now(米/秒)。一辆车的风阻系数R_air是固定的，根据风阻系数R_air即可算出车辆在各种速度下所受的阻力。

最后根据车辆总阻力F_resist计算得到车辆实际制动力F，F＝F_a–F_resist。

综上，通过上述过程，本发明通过获取车辆制动力参数信息和车辆阻力参数，然后通过本发明提供的车辆制动力的计算方法实时计算电机的实际制动力，确保在距离前车适当的距离时降至蠕行目标车速，一方面可以尽可能多的回收电能，另一方面避免了再次踩油门加速，同时还能兼顾安全性。

虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。本领域技术人员可以在形式上和细节上对其作各种改变，包括做出若干简单推演或替换，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (9)

1.一种车辆制动力的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)获取车辆制动力参数信息，其中，所述车辆制动力参数信息包括车辆参数信息和采集参数信息：

所述车辆参数信息包括：当前车速V_now、制动系统反应时间T_sys、预留安全车距S₀、车辆蠕行目标车速V_creep、本车当前的加速度a_now、和车重M_veh；

所述采集参数信息包括：本车相对于前车的实时车距S、本车相对于前车的相对速度V_rel、和本车相对于前车的相对加速度a_rel；

(2)根据所述车辆制动力参数信息计算车辆制动减速度；其中，所述车辆制动减速度的计算步骤如下：

第一步：根据所述当前车速V_now，所述本车相对于前车的实时车距S，所述制动系统反应时间T_sys和所述预留安全车距S₀计算车辆的初步可滑动距离S₁；

第二步：根据所述初步可滑动距离S₁、所述当前车速V_now、所述车辆蠕行目标车速V_creep，所述本车当前的加速度a_now，所述本车相对于前车的相对速度V_rel，所述本车相对于前车的相对加速度a_rel修正得到车辆的实际可滑动距离S₃；

第三步：最后根据所述当前车速V_now、所述车辆蠕行目标车速V_creep和所述实际可滑动距离S₃计算得到所述车辆制动减速度a，a＝V_now ²-V_creep ²/2S₃；

(3)根据所述车辆制动减速度和所述车重计算得到车辆初步制动力F_a。

2.如权利要求1所述的车辆制动力的计算方法，其特征在于，计算车辆的所述初步可滑动距离S₁的方法如下：

在确保所述预留安全车距S₀的前提下，基于所述当前车速V_now车辆在所述制动系统反应时间T_sys内行驶的距离和所述本车相对于前车的实时车距S计算得到车辆的所述初步可滑动距离S₁：

S₁＝S-V_now*T_sys-S₀。

3.如权利要求2所述的车辆制动力的计算方法，其特征在于，修正得到车辆的所述实际可滑动距离S₃的方法如下：

第一步：计算车辆经过所述初步可滑行距离S₁时所述当前车速V_now降至所述车辆蠕行目标车速时V_creep时所需时间T₀：

T₀＝2*S₁/(V_now+V_creep)；

第二步：根据所述当前车速V_now和所述本车相对于前车的相对速度V_rel计算前车车速V_front：

V_front＝V_now-V_rel；

第三步：根据所述本车当前的加速度a_now和所述本车相对于前车的相对加速度a_rel计算前车加速度a_front：

a_front＝a_now–a_rel；

第四步：根据所述当前车速V_now、所述所需时间T₀、所述前车加速度a_front计算所述所需时间T₀内前车行驶的距离S₂：

S₂＝V_front*T₀+1/2*a_front*T₀ ²；

第五步：在所述所需时间T₀内所述前车行驶的距离S₂和本车的所述初步可滑行距离S₁的总和即为车辆的所述实际可滑动距离S₃：

S₃＝S₁+S₂。

4.如权利要求3所述的车辆制动力的计算方法，其特征在于，所述车辆初步制动力F_a的计算方法如下：

F_a＝a*M_veh。

5.如权利要求4所述的车辆制动力的计算方法，其特征在于，所述车辆制动力参数信息还包括车辆阻力参数；

根据所述车辆阻力参数得到车辆总阻力F_resist，再根据所述车辆总阻力F_resist计算得到车辆实际制动力F。

6.如权利要求5所述的车辆制动力的计算方法，其特征在于，所述车辆阻力参数包括以下至少一种：F_roll、F_air、F_slop，其中，F_roll为滚动阻力，F_air为风阻，F_slop为坡度阻力。

7.如权利要求6所述的车辆制动力的计算方法，其特征在于，

所述滚动阻力F_roll根据当前滚动阻力系数R_roll与所述车重M_veh计算得到，其中，所述当前滚动阻力系数R_roll根据所述当前车速V_now确定，所述滚动阻力F_roll的计算方法如下：

F_roll＝R_roll*M_veh；

所述风阻F_air,根据当前风阻系数Rair与所述车重M_veh计算得到，其中，所述当前风阻系数R_air根据所述当前车速V_now确定，所述风阻F_air的计算方法如下：

F_air＝R_air*M_veh；

所述坡度阻力F_slop根据重力加速度g、当前坡阻系数A_slop与所述车重M_veh计算得到，所述坡度阻力F_slop的计算方法如下：

F_slop＝M_veh*g*sin(A_slop)。

8.如权利要求6所述的车辆制动力的计算方法，其特征在于，所述车辆总阻力F_resist等于所述滚动阻力Fr_oll与所述风阻F_air之和；

或者，等于所述风阻F_air与所述坡度阻力F_slop之和；

或者，等于所述滚动阻力F_roll与所述坡度阻力F_slop之和；

或者，等于所述滚动阻力F_roll、所述风阻F_air与所述坡度阻力F_slop之和。

9.如权利要求8所述的车辆制动力的计算方法，其特征在于，计算得到所述车辆初步制动力F_a后，再根据所述车辆总阻力参数F_resist计算得到所述车辆实际制动力F，F＝F_a–F_resist。

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