CN112706621A - 新能源车辆串联式能量回收系统的减速度防抖控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及新能源汽车能量回收领域，公开了新能源车辆串联式能量回收系统的减速度防抖控制方法，包括以下步骤：步骤一、获取目标减速度at和车辆的实际减速度ar；计算得出目标减速度at和车辆的实际减速度ar的差值e；根据e的数值选择制动转矩补偿的类型；若e为正，采用电机补偿,若e为负，采用气压补偿；步骤三、根据减速度的差值e的比例控制算法来获得相应的补偿转矩u；步骤四、获取修正转矩，定义电机修正转矩为TM’和是气压修正转矩为TP’；其中TM为能量再生系统得到的目标电机转矩、TP为能量再生系统得到的目标气压转矩。

Description

新能源车辆串联式能量回收系统的减速度防抖控制方法
技术领域
本发明涉及新能源汽车能量回收领域，尤其涉及了新能源车辆串联式能量回收系统的减速度防抖控制方法。
背景技术
在新能源车辆中一般都装有制动能量回馈系统，即在制动过程中使用电机实现一部分或全部的动能转化为电能，并存储。当电机实施能量回收时，由于电机转矩经过传动系统的传递到车轮时会存在一定程度的扭振，车辆实际减速度会产生一定程度的波动，这种波动是能够被驾驶员感知到的低频率的前后运动方向上的振动。尤其当车辆由驱动转为制动时，电机转矩由正突变为负时，这种振动则更为明显，车辆会因此产生较大的抖动。
现有技术当中，多如专利CN102963252B所述，针对纯电动汽车电机转矩突然变化时采取滤波处理，包括针对电机滤波转矩的变化率限制的方法。
对电机转矩进行斜率限制的方法由于限制了电机转矩的变化率，造成车辆实际减速度与实际需求减速度存在较大延迟，在制动过程中存在很大的安全隐患，也会让驾驶员感觉车辆迟钝不灵敏。
由于电机回馈制动和基础制动存在协同工作的问题，常见的方法有如CN104816639B所述的并联式方案，即在基础制动系统上，加入电制动控制系统，两种制动进行叠加。这种方法由于有回馈时和无回馈时制动力矩差别较大，驾驶性比较差，若为了能达到较好的驾驶性时回收能量则会比较低，无法同时满足驾驶性和节能性。另一种如CN107298087B所述的串联式方案，则较好的实现了这两个目标。其特点是根据驾驶员意图，合理分配和调节电机回馈制动力矩和基础制动力矩，实现车辆减速度与需求减速度一致的同时保证电机回馈制动力矩较大，从而实现较大的节能贡献率和较好的驾驶性。
相比并联式回馈制动，在串联式的回馈制动中，可以实现的电机回馈力矩更大，也就更容易引起所述工况下的车辆振动，造成驾驶员舒适性的降低。而使用限制斜率的方法，也会使实际减速度按照被限制的斜率到达目标减速度，车辆不能很好的反映驾驶员的驾驶意图。在危险工况下，减速度不能很快达到目标值也会造成极大的安全隐患。
发明内容
本发明针对串联式回馈制动中，电机转矩快速变化引起的车辆振动问题提出了提供新能源车辆串联式能量回收系统的减速度防抖控制方法。采用本发明说述的方法在电机转矩快速变化时既可以不使车辆产生较大的振动，又可以使车辆快速的达到目标减速度，同时保证舒适性和驾驶性。
为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：
新能源车辆串联式能量回收系统的减速度防抖控制方法，包括以下步骤：
步骤一、获取目标减速度at和车辆的实际减速度ar；计算得出目标减速度at和车辆的实际减速度ar的差值e＝(at-ar)；
步骤二、根据e的数值选择制动转矩补偿的类型；若e为正，采用电机补偿,若e为负，采用气压补偿；
步骤三、根据减速度的差值e的比例控制算法来获得相应的补偿转矩u；定义运算公式为
u＝P·e，
其中P为比例系数，定义电机补偿转矩为uM，气压的补偿转矩为uP；
步骤四、获取修正转矩，定义电机修正转矩为TM’和是气压修正转矩为TP’；
TM’＝TM+uM,
TP’＝TP+uP；
其中TM为能量再生系统得到的目标电机转矩、TP为能量再生系统得到的目标气压转矩。该方案在传统的能力回收系统的基础上进行优化，从而平衡车辆制动过程中的抖动部分。
作为优选，步骤三中的比例系数P通过标定实车标定得到。
作为优选，目标减速度通过预设的踏板和制动减速度关系获得，实际减速度通过轮速传感器获得。
作为优选，气压修正扭矩的执行器为气压驱动的制动器。
作为优选，电机修正扭矩的执行器为驱动电机。
通过以上技术方案，本发明具有以下技术效果：
本发明在不降低原车减速度需求响应速度的前提下，防止了制动能量回收过程中因传动系统扭振造成的车辆抖动。本发明所述在原串联式制动能量回收系统软件中增加控制模块即可，不会对原系统造成成本上的增加，并且易于实现。
附图说明
图1防抖控制模块与原串联制动能量回收系统的关系图。
图2防抖控制方法流程图。
图3补偿转矩的计算方法图。
图4电机目标转矩图。
图5防抖控制前后车辆减速度的变化图
图6修正的气压转矩和电机转矩图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
中国专利申请202010139123.9提供了一种新能源汽车再生制动力分配方法，其主要是用于新能源汽车能量回收领域。其将整车的总制动力分配给前轮和后轮，并在兼顾安全及制动稳定性的前提下，将总制动力尽可能多地分配给后轮，并进一步将后轮总制动力尽可能多地分配给电机，充分发挥电机制动能力，实现高效制动能量回收；产生的制动减速度与驾驶员的减速预期比较一致，制动稳定性较高。其采用电机制动以及制动器制动结合的方式实现制动以及能量回收。
中国专利201710508913.8公开了一种串联制动能量回收系统和方法，明实施例通过加装位移传感器获取制动踏板空行程时的位移变化，进而通过制动踏板的行程变化来控制电制动力的加载。当用户轻踩制动踏板时，由于制动踏板的位移传感器的灵敏度远较高，电制动装置可根据位移变化加载电制动力，且当重踩制动踏板时，液压制动装置产生液压制动力，同时液压制动力与电制动力相叠加。采用该串联制动能量回收系统和方法，电制动力先与液压制动力产生，一方面，在绝大多数时刻，由于电制动力的提供，液压制动力的加载频次会降低，提高整体的能量回收率；另一方面，在液压制动力产生时，是一个叠加的过程，避免了制动力加载过速引起的用户不适感，提升了驾乘体验。
由背景技术可知：该类串联式能量回收系统可以实现的电机回馈力矩更大，也就更容易引起所述工况下的车辆振动，造成驾驶员舒适性的降低。而使用限制斜率的方法，也会使实际减速度按照被限制的斜率到达目标减速度，车辆不能很好的反映驾驶员的驾驶意图。在危险工况下，减速度不能很快达到目标值也会造成极大的安全隐患。
所以本实施例在传统的串联式能量回收系统的基础上进行优化改进，具体的是添加修正转矩的方式来获得合适的修正转矩使执行器执行，减小车辆的抖动，使车辆无抖动的情况下快速回到目标减速度。
本实施例中提供的新能源车辆串联式能量回收系统的减速度防抖控制方法，其整体思路为：
1)获取目标减速度和车辆的实际减速度；
2)根据上述两个减速度的差值的方向，确定由电机还是气压进行补偿；
3)若上述差值为正，采用电机补偿；
4)若上述差值为负，采用气压补偿；
5)根据减速度的差值的比例控制算法来获得相应的补偿转矩
6)将计算的补偿转矩叠加到电机目标转矩和气压目标转矩上，形成修正转矩，输出给执行机构。
具体执行过程中包括以下步骤：
步骤一、获取目标减速度at和车辆的实际减速度ar；计算得出目标减速度at和车辆的实际减速度ar的差值e＝(at-ar)；其中目标减速度通过EPS采集的踏板信号以及踏板和制动减速度关系获得，系统通过可在制动踏板处安装传感器，以测量制动踏板的行程，进而确定驾驶员的制动需求，获得目标减速度at。车辆当前的实际减速度ar可以通过轮速传感器进行获取；
步骤二、根据e的数值选择制动转矩补偿的类型；若e为正，采用电机进行补偿，e为正值，所以补偿转矩的值为正值，补偿转矩方向与电机目标转矩或者气压制动转矩方向相反。e为正值代表目标减速度的绝对值小于当前车辆的减速度，当前的减速度过大，存在制动过量的情况，为了减小车辆抖动使车辆回到目标减速度的状态，此时降低电机的制动转矩；若e为负，采用气压制动补偿，e为负值表示目标减速度的绝对值大于当前车辆的减速度，当前的制动扭矩不满足制动需求，需要增加采用额外的制动扭矩来实现快速达到目标减速度的目的，由于电机不能超限，若想增大制动力，只能由气压制动来实现。
步骤三、根据减速度的差值e的比例控制算法来获得相应的补偿转矩u；定义运算公式为
u＝P·e，
其中P为比例系数，定义电机补偿转矩为uM，气压的补偿转矩为uP；其中P通过标定实车标定得到，标定得到可靠的P值使补偿转矩能够减小车辆的抖动；
步骤四、获取修正转矩，定义电机修正转矩为TM’和是气压修正转矩为TP’；
TM’＝TM+uM,
TP’＝TP+uP；
其中TM为能量再生系统得到的目标电机转矩、TP为能量再生系统得到的目标气压转矩。然后将获取的补偿转矩施加到电机或者气压制动器上，由于目标电机转矩TM、目标气压转矩TP均为制动转矩，所以定义为负值；所以电机修正时，修正转矩的绝对值变小，减小电机的制动转矩；气压制动修正时，修正转矩的绝对值变大，增大气压制动转矩。
为了进一步说明本发明的效果，下文描述一种具体的应用实例，原串联制动能量回收的电机目标转矩为图4所示，在某一时刻(1.5s左右)通过电机实施反向转矩实现制动，气压目标转矩为零。经过防抖控控制前后的车辆减速度对比如图5所示，而电机和气压的修正转矩为图6所示。从图5可见，再没有防抖控制之前车辆减速度波动很大，增加了防抖控制之后车辆的减速度波动很小，与目标减速度基本一致。从图6中可以看出，电机修正后转矩不会超过原目标转矩，相应的气压由原来无转矩变为有制动转矩。通过两个执行器——电机和气压的协调控制实现了制动能量回收中的防抖控制。

Claims (5)

1.新能源车辆串联式能量回收系统的减速度防抖控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、获取目标减速度at和车辆的实际减速度ar；计算得出目标减速度at和车辆的实际减速度ar的差值e＝(at-ar)；
步骤二、根据e的数值选择制动转矩补偿的类型；若e为正，采用电机补偿,若e为负，采用气压补偿；
步骤三、根据减速度的差值e的比例控制算法来获得相应的补偿转矩u；定义运算公式为
u＝P·e，
其中P为比例系数，定义电机补偿转矩为uM，气压的补偿转矩为uP；
步骤四、获取修正转矩，定义电机修正转矩为TM’和是气压修正转矩为TP’；
TM’＝TM+uM,
TP’＝TP+uP；
其中TM为能量再生系统得到的目标电机转矩、TP为能量再生系统得到的目标气压转矩。
2.根据权利要求1所述的新能源车辆串联式能量回收系统的减速度防抖控制方法，其特征在于：步骤三中的比例系数P通过标定实车标定得到。
3.根据权利要求2所述的新能源车辆串联式能量回收系统的减速度防抖控制方法，其特征在于：目标减速度通过预设的踏板和制动减速度关系获得，实际减速度通过轮速传感器获得。
4.根据权利要求1所述的新能源车辆串联式能量回收系统的减速度防抖控制方法，其特征在于：气压修正扭矩的执行器为气压驱动的制动器。
5.根据权利要求1所述的新能源车辆串联式能量回收系统的减速度防抖控制方法，其特征在于：电机修正扭矩的执行器为驱动电机。
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