CN112208344A - 一种纯电动车制动能量回收控制方法及其仿真方法 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种纯电动车制动能量回收控制方法，当松开油门滑行或者制动踏板行程在空行程范围内时进入滑行回收阶段，当制动踏板行程越过空行程范围后进入所述制动回收阶段，所述滑行回收阶段：仅提供电机制动扭矩；并联式制动回收系统制动回收阶段：电机制动扭矩和液压制动扭矩共同作用，在速度低于设定值时，仅提供液压制动扭矩；串联式制动回收系统制动回收阶段：仅提供电机制动扭矩。本发明可以在项目开发初期，设计的能量回收控制算法，可对不同制动回收系统对经济性影响进行分析对比，支持制动回收系统选型提前进行，节约实车对比验证成本，同时可提高经济性。实现经济性、成本双赢。
Description
技术领域
本发明涉及电动汽车领域(包含混合动力、纯电动汽车)，更具体的说，本发明特别涉及纯电动汽车的一种制动能量回收控制算法。
背景技术
能量回馈制动(能量回收)是电动汽车的重要节能方法。即为在车辆减速或制动过程中，在保证车辆制动性能的条件下，将车辆动能或位能通过带动电机发电，转化为电动存储在电池中，实现能量回收，同时产生车辆所需的部分制动力，既实现了车辆的减速和制动，又有效地提高了整车的经济性(混合动力车辆可有效降低整车的燃油消耗和污染物排放，纯电动车可有效提高续航里程)，还减少了制动器摩擦片的磨损。制动力分配是制动能量回收控制策略中研究的首要问题，其设计目标是提高能量回收率和优化驾驶员感受。
目前有关再生制动与液压制动系统共同作为车辆制动系统的研究中，根据制动力分配模式不同可将制动能量回收系统分析并联式制动回收系统和串联式制动能量回收系统。其中并联式制动能量回收系统中液压制动的前、后制动力不可调，而串联式制动回收系统的前后制动器制动力可调。因此，串并联制动系统的成本、驾驶性、节能贡献均有差异，目前并没有一种能够可靠、合理分析两者关联并应用到汽车上的控制方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是实现一种能够合理控制纯电动汽车利用制动回收能量的方法，以及对不同制动回收系统对整车经济性影响的分析对比，并对项目早期制动回收系统选型提供工程指导建议的仿真控制方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种纯电动车制动能量回收控制方法，当松开油门滑行或者制动踏板行程在空行程范围内时进入滑行回收阶段，当制动踏板行程越过空行程范围后进入所述制动回收阶段，所述滑行回收阶段：仅提供电机制动扭矩；并联式制动回收系统制动回收阶段：电机制动扭矩和液压制动扭矩共同作用，在速度低于设定值时，仅提供液压制动扭矩；串联式制动回收系统制动回收阶段：仅提供电机制动扭矩。
所述并联式制动回收系统制动回收阶段电机制动扭矩和液压制动扭矩共同作用时，实时获取当前制动踏板行程数值，并根据行程数值获得目标制动力矩A，则电机制动扭矩为A*a％，液压制动扭矩为A*(100％-a％)。
实时获取当前车速，并通过查表获得当前车速下电机制动扭矩值，若当前车速下电机制动扭矩值大于/等于目标制动力矩A，则液压制动不介入，若当前车速下电机制动扭矩值小于目标制动力矩A，则当前车速下电机制动扭矩值＝A*a％，从而获得a％的值，并根据a％的值计算当前需要提供的液压制动扭矩。
若滑行回收阶段速度低于设定值且制动踏板行程在空行程范围内，则仅提供液压制动扭矩。
所述设定速度为8-15km/h。
一种基于所述纯电动车制动能量回收控制方法的仿真方法：
步骤1、输入整车参数构建整车物理模型，输入整车控制策略构建整车控制策略模型；
步骤2、将整车物理模型和整车控制策略模型整合构成完整的仿真模型；
步骤3、分别进行串联制动系统、并联制动系统经济性仿真计算；
步骤4、对不同制动回收系统能量回收效果对比后，得出制动回收系统选型结论，以及不同车速情况下电机制动扭矩标定。
所述步骤4中，电机制动扭矩标定原理：相同减速的车速区间，取循环工况减速度最大值。
所述仿真方法在CRUISE软件中运行，所述输入整车控制策略为制动回收系统整车串并联模式判断、电机和机械制动扭矩分配方法。
本发明的优势有以下几点：
(1)仿真控制方法，一定程度上可以体现实车上电机制动扭矩的分配关系。为兼顾串、并联制动回收系统，串联系统也分为两段回收。针对串联系统，如果1阶段电机可以提供足够的电机制动回收扭矩，那么制动回收将不进入2阶段，即等效为串联式全回收；
(2)本发明介绍的控制方法，可以在项目初期进行，可提前对比分析串、并联制动回收系统对整车经济性的贡献，同时可以结合驾驶性快速调整电机制动回收扭矩，为制动回收系统选型及项目决策提供指导建议；
(3)本发明仿真控制方法，适应性广。不仅适合法规NEDC循环工况，同样适用于WLTC(Worldwide Light-duty Test Cycle)工况和CATC工况(“中国新能源汽车产品检测工况研究和开发”的简称，英文简称CATC)等。
附图说明
下面对本发明说明书中每幅附图表达的内容作简要说明：
图1为整车串并联制动系统对比流程图；
图2、3均为并联回收系统算法原理；
图4为串并联制动系统扭矩分配原理.
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
本发明应用AVL CRUISE软件，综合考虑串联、并联制动回收系统对整车经济性影响，设计一种仿真控制算法，可同时实现对不同制动回收系统对整车经济性影响的分析对比，并对项目早期制动回收系统选型提供工程指导建议。
如图1所示，串联与并联回收系统原理有所不同。其中串联式能量回收系统，优先电机制动，制动不足的部分由机械制动补充。而并联式能量回收系统，在制动踏板开度很小时，机械制动力矩存在一段死区，作为踏板自由行程(空行程)，之后随踏板开度增加而加速增大，电机制动力矩是叠加在机械制动之上。本发明技术方案是将制动回收控制算法均设计为两个阶段进行能量回收：1阶段为滑行回收阶段(实为包含滑行不踩制动阶段+制动空行程阶段)；2阶段为制动回收阶段。
因此针对法规循环工况，例如NEDC(New European Driving Cycle)工况，并联系统同一个车速范围内，对应多个减速度时，电机只能按照最小减速度回收，其余需要液压制动补充；在车速较低时，电机制动退出，仅由机械制动提供。例如NEDC法规工况下，30-15km/h减速工况，存在减速度-0.75g和-0.86g两种，那么1阶段电机可提供的制动扭矩，则按照绝对值最小的减速度-0.75g执行，因此-0.86g减速这段也无法更好的跟随减速工况，需要机械制动介入来补充制动。机械制动沿用传统车，制动扭矩可以由机械制动压力查表得出(制动压力与制动扭矩有对应计算关系)。
如图1所示，整车串并联系统对比流程中主要步骤：
首先在CRUISE软件中建立整车一维动力经济性仿真模型；
再依据控制策略，在CRUISE中搭建控制模型，主要实现串并联模式判断、电机和机械制动扭矩分配；
之后将物理模型与控制模型调试完成后，为一个完整的仿真模型；在CRUISE软件中，分别进行串联制动系统、并联制动系统经济性仿真计算；
最后，为对不同制动回收系统能量回收效果对比后，得出制动回收系统选型结论，以及1阶段电机制动扭矩标定，即不同车速情况下电机制动扭矩数值。
图2为实际电动车中并联式制动回收系统的工作原理，1阶段时：在松油门滑行或者制动踏板在空行程范围内，电机制动回收；2阶段时：1阶段电机制动不足时，则需要加深制动踏板开度，液压制动介入来共同参与制动；
图3为仿真计算并联式回收系统时，1阶段电机制动扭矩标定原理：相同减速的车速区间，取循环工况减速度最大值，从而确定1阶段电机制动扭矩；1阶段制动不足，则加深制动踏板进入2阶段，电机与液压共同参与制动(此时，电机与液压制动的分配比例，是可以标定，例如电机制动占a％，那么液压制动占比100％-a％)。
图4为串并联制动回收系统扭矩分配原理图：对于并联系统的1阶段，液压制动＝0；电机制动＝1阶段电机制动扭矩。对于并联系统2阶段，液压制动+电机制动共同作用，如果液压制动＝制动请求*a(a指的液压分配占的比例)；那么机械制动＝制动请求*(1-a)。串联式回收系统，仅有1阶段，给定电机可提供较大的制动回收扭矩，那么制动回收仅停留在1阶段，不进入2阶段，从而实现电机全部回收。串联式和并联式回收系统，均在车速约低于10km/h时，电机制动退出，仅有液压制动。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种纯电动车制动能量回收控制方法，当松开油门滑行或者制动踏板行程在空行程范围内时进入滑行回收阶段，当制动踏板行程越过空行程范围后进入所述制动回收阶段，其特征在于：
所述滑行回收阶段：仅提供电机制动扭矩；
并联式制动回收系统制动回收阶段：电机制动扭矩和液压制动扭矩共同作用，在速度低于设定值时，仅提供液压制动扭矩；
串联式制动回收系统制动回收阶段：仅提供电机制动扭矩。
2.根据权利要求1所述的纯电动车制动能量回收控制方法，其特征在于：所述并联式制动回收系统制动回收阶段电机制动扭矩和液压制动扭矩共同作用时，实时获取当前制动踏板行程数值，并根据行程数值获得目标制动力矩A，则电机制动扭矩为A*a％，液压制动扭矩为A*(100％-a％)。
3.根据权利要求2所述的纯电动车制动能量回收控制方法，其特征在于：实时获取当前车速，并通过查表获得当前车速下电机制动扭矩值，若当前车速下电机制动扭矩值大于/等于目标制动力矩A，则液压制动不介入，若当前车速下电机制动扭矩值小于目标制动力矩A，则当前车速下电机制动扭矩值＝A*a％，从而获得a％的值，并根据a％的值计算当前需要提供的液压制动扭矩。
4.根据权利要求1、2或3所述的纯电动车制动能量回收控制方法，其特征在于：若滑行回收阶段速度低于设定值且制动踏板行程在空行程范围内，则仅提供液压制动扭矩。
5.根据权利要求4所述的纯电动车制动能量回收控制方法，其特征在于：所述设定速度为8-15km/h。
6.一种基于权利要求1-5中任一所述纯电动车制动能量回收控制方法的仿真方法，其特征在于：
步骤1、输入整车参数构建整车物理模型，输入整车控制策略构建整车控制策略模型；
步骤2、将整车物理模型和整车控制策略模型整合构成完整的仿真模型；
步骤3、分别进行串联制动系统、并联制动系统经济性仿真计算；
步骤4、对不同制动回收系统能量回收效果对比后，得出制动回收系统选型结论，以及不同车速情况下电机制动扭矩标定。
7.根据权利要求6所述的仿真方法，其特征在于：所述步骤4中，电机制动扭矩标定原理：相同减速的车速区间，取循环工况减速度最大值。
8.根据权利要求7所述的仿真方法，其特征在于：所述仿真方法在CRUISE软件中运行，所述输入整车控制策略为制动回收系统整车串并联模式判断、电机和机械制动扭矩分配方法。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210112 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |