CN114228718B - 一种混合动力牵引车制动的控制方法及其控制系统 - Google Patents

一种混合动力牵引车制动的控制方法及其控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种混合动力牵引车制动的控制方法及其控制系统，涉及混合动力车辆技术领域。该混合动力牵引车制动的控制方法，包括以下步骤：监测车辆的重量、车速、前方道路路况和电池的实时电量；确定需要开启辅助制动功能的位置，并提醒驾驶员开启；根据车辆的重量、车速、前方道路的坡度和长度计算所需的制动功率和制动时间；根据电池的充电电流限值和电池当前电量计算电机能提供的制动功率和制动时间；判断电机能提供的制动功率是否满足所需的制动功率和电机能提供的制动时间是否满足所需的制动时间，若两个条件都满足，则通过电机制动；若任意一个条件不满足，则通过电机制动和发动机制动共同制动，有效提高电池的寿命和发动机的可靠性。

Description

一种混合动力牵引车制动的控制方法及其控制系统
技术领域
本发明涉及混合动力车辆技术领域，尤其涉及一种混合动力牵引车制动的控制方法及其控制系统。
背景技术
为了提高行驶的安全性，混合动力牵引车需要在额定转速下提供一定的制动功率，因为混合动力牵引车的动力系统主要由发动机、电机和电池组成，通过倒拖电机的方法提供辅助制动力矩并为电池充电，需要电机或缓速装置提供制动扭矩实现缓速作用，缓速器通常采用液力缓速器或电涡流缓速器，成本高昂。而且，传统纯燃料发动机辅助制动系统及其的控制方法在混动牵引车上已经不再适用，因为若按照纯燃料发动机辅助制动系统控制逻辑，辅助制动力矩完全由发动机或缓速器提供，不能达到电池充电的目的，若不采用缓速器进行辅助制动控制，一旦电池电量接近饱和就会出现制动力矩不足问题，导致由电机提供的辅助制动作用失效，造成不可挽回的损失。
现有技术中的混合动力牵引车的制动方案主要是通过监测并采集制动踏板信号，判断车辆是否处于减速制动状态，如果处于减速制动状态，通过需求制动扭矩和电机可以提供的最大制动扭矩对比判断采用机械制动或者辅助制动。现有技术通过制动踏板判断是否需要辅助制动系统介入，通过判断电机制动扭矩、发动机制动扭矩和机械制动扭矩分别能提供的制动扭矩进行制动系统的选择。现有技术没有考虑长下坡路况对电池电量饱和度的影响，无法通过车载智能系统进行电机制动和发动机制动的智能优化选择。
发明内容
本发明的目的在于提供一种混合动力牵引车制动的控制方法及其控制系统，能充分发挥车辆智能系统的优势，减少驾驶员的操作量，提高电池寿命和发动机的可靠性。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种混合动力牵引车制动的控制方法，包括以下步骤：
监测车辆的重量、车速、前方道路路况和电池的实时电量；
确定需要开启辅助制动功能的位置，并提醒驾驶员开启；
根据所述车辆的重量、所述车速、前方道路的坡度和长度计算所需的制动功率和制动时间；
根据电池的充电电流限值和电池当前电量计算电机能提供的制动功率和制动时间；
判断所述电机能提供的制动功率是否满足所需的制动功率和所述电机能提供的制动时间是否满足所需的制动时间，若两个条件都满足，则通过所述电机制动；若任意一个条件不满足，则通过所述电机制动和发动机制动共同制动。
作为混合动力牵引车制动的控制方法的一个可选方案，所述电池的充电电流限值和电池当前电量计算电机能提供的制动功率和制动时间的步骤包括：
根据所述电池的充电电流限值计算电机能提供的制动功率；
根据所述电池的充电电流限值和所述电池当前电量计算电池充满电所需的充电时间，所述电机能提供的制动时间小于所述电池充满电所需的充电时间。
作为混合动力牵引车制动的控制方法的一个可选方案，当所述电机能提供的制动功率大于等于车辆所需的制动功率，且所述电机能提供的制动时间大于等于车辆所需的制动时间时，则所述电机能满足制动要求，通过所述电机制动。
作为混合动力牵引车制动的控制方法的一个可选方案，当所述电机能提供的制动功率大于等于车辆所需的制动功率，且所述电机能提供的制动时间小于车辆所需的制动时间时，则通过所述电机制动和所述发动机制动共同制动。
作为混合动力牵引车制动的控制方法的一个可选方案，所述当所述电机能提供的制动功率大于等于车辆所需的制动功率，且所述电机能提供的制动时间小于车辆所需的制动时间时，则通过所述电机制动和所述发动机制动共同制动的步骤为：先通过电机制动提供其所能提供的制动时间，车辆所需的剩余制动时间通过发动机制动提供。
作为混合动力牵引车制动的控制方法的一个可选方案，当所述电机能提供的制动功率小于车辆所需的制动功率，且所述电机能提供的制动时间大于等于车辆所需的制动时间时，则通过所述电机制动和所述发动机制动共同制动。
作为混合动力牵引车制动的控制方法的一个可选方案，所述当所述电机能提供的制动功率小于车辆所需的制动功率，且所述电机能提供的制动时间大于等于车辆所需的制动时间时，则通过所述电机制动和所述发动机制动共同制动的步骤包括：所述电机制动提供其所能提供的制动功率，所述发动机制动提供车辆所需制动功率剩余的制动功率。
作为混合动力牵引车制动的控制方法的一个可选方案，当所述电机能提供的制动功率小于车辆所需的制动功率，且所述电机能提供的制动时间小于车辆所需的制动时间时，则通过所述电机制动和所述发动机制动共同制动。
作为混合动力牵引车制动的控制方法的一个可选方案，当所述电机能提供的制动功率小于车辆所需的制动功率，且所述电机能提供的制动时间小于车辆所需的制动时间时，则通过所述电机制动和所述发动机制动共同制动的步骤包括：所述电机制动提供其所能提供的制动功率，所述发动机制动提供车辆所需的剩余制动功率，所述电机制动和所述发动机制动共同制动所述电机能提供的制动时间，车辆所需的剩余制动时间通过发动机制动单独提供。
一种混合动力牵引车制动的控制系统，采用以上任一方案所述的混合动力牵引车制动的控制方法。
本发明的有益效果：
本发明提供的混合动力牵引车制动的控制方法，通过监测车辆的重量、车速、前方道路路况和电池的实时电量，当监测到前方道路有长下坡道路，能够计算获得需要开启辅助制动功能的位置，并提醒驾驶员开启辅助制动功能。根据车辆的重量、车速、前方道路的坡度和长度计算所需的制动功率和制动时间。再根据电池的充电电流限值和电池当前电量计算电机能提供的制动功率和制动时间。分别对比电机能提供的制动功率与所需的制动功率和电机能提供的制动时间与所需的制动时间。判断电机制动的制动功率和制动时间二者是否都能满足制动需求，如果能满足，则不需要发动机制动介入。如果不能满足，则通过电机制动和发动机制动共同制动，通过合理分配制动功率和制动时间，有效提高电池的寿命和发动机的可靠性。
附图说明
图1是本发明实施例提供的混合动力牵引车制动的控制方法的流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，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。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。
除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一特征和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如图1所示，本实施例提供了一种混合动力牵引车制动的控制方法，包括以下步骤：
S10、监测车辆的重量、车速、前方道路路况和电池的实时电量。
混合动力牵引车上带有车载智能系统、GPS系统和车载地图系统，车载智能系统、GPS系统和车载地图系统均与车辆的控制器电连接。车载智能系统能够根据检测车辆的实时数据信息，车辆的实时数据信息包括车辆输出端扭矩和实时车速；车载智能系统将检测到的车辆的实时数据信息发送给车辆的控制器，车辆的控制器利用检测到的输出端扭矩和/或实时车速计算出需求扭矩和实时加速度；利用计算得到的需求扭矩和实时加速度计算得到车辆的实时重量。GPS系统和车载地图系统对车辆前方道路路况进行监测，并在检测到的前方道路有长下坡的路况时发送信号给车辆的控制器。
S20、确定需要开启辅助制动功能的位置，并提醒驾驶员开启。
在监测到前方道路有长下坡路况时，车辆的控制器会根据当前车辆的重量和车速计算需要开始启动辅助制动的位置，即在到达长下坡道路之前，需要开始制动的距离，并向驾驶员发出提醒，提醒驾驶员在需要开启辅助制动功能的位置开启辅助制动功能。车辆的控制器与车辆的仪表盘电连接，能将提醒信息通过车辆的仪表盘显示。
S30、根据车辆的重量、车速、前方道路的坡度和长度计算所需的制动功率和制动时间。
车辆在驾驶员开启辅助制动功能以后，车辆的控制器根据车辆的重量、车速和前方道路的坡度和长度计算所需的制动功率和制动时间。
根据以下公式计算所需的制动功率：
F＝2000(Vt-V0)+m(Vt-Vt-1)/△t
P＝F*Vt
其中，F为制动力需求，V0为设定车速，Vt为当前实时车速，Vt-1为前一时刻车速，△t为时间间隔，m为车辆的质量。
根据前方道路的坡度和长度，车辆的实时车速Vt以及制动后的设定车速V0，计算出所需的制动时间。
S40、根据电池的充电电流限值和电池当前电量计算电机能提供的制动功率和制动时间。
具体地，S40包括：
S41、根据电池的充电电流限值计算电机能提供的制动功率。
电机制动产生的能量转换成电能，储存于电池中，为电池充电。当电池充满电时，电机的制动力矩不足，无法保证车辆的安全，此时车辆的辅助制动不能再通过电机制动。电机的制动功率越大，电池的充电电流越大。当电机的制动功率提供的充电电流大于电池的充电电流限值时，会影响电池的寿命。因此，为了不影响电池的寿命，电池的充电电流不应大于电池的充电电流限值。发动机的制动功率是由发动机的转速决定的，而发动机的转速越高，发动机的可靠性越差。因此，电机能提供的制动功率如果能满足车辆所需的制动功率，则由电机制动。而电机能提供的制动功率受限于电池的充电电流限值。
为了既能提高电池的寿命，又能提高发动机的可靠性。因此，以电池的充电电流限值确定电机能提供的制动功率。
S42、根据电池的充电电流限值和电池当前电量计算电池充满电所需的充电时间，电机能提供的制动时间小于电池充满电所需的充电时间。
由于电池的电量饱和时，电机制动会失效。因此，需要电机制动时，应考虑电池当前电量。由于发动机能提供的制动功率决定了电池的充电电流，因此根据电池当前电量和电池的充电电流限值计算出电池的充满电所需的时间，而电池饱和时电机制动会失效，因此，电机能提供的制动时间应小于电池充满电所需的充电时间。
需要说明的是，为了长时间保证整车的动力性能，一般将电池的电量维持在40％～90％的范围内。通常不会存在电池的电量饱和的情况，如果电池的电量饱和，则无法通过电机制动，只能通过发动机制动。
在本实施例中，电机能提供的制动时间可以选取当电池的电量达到90％时所需的充电时间。
S50、判断电机能提供的制动功率是否满足所需的制动功率和电机能提供的制动时间是否满足所需的制动时间，若两个条件都满足，则通过电机制动；若任意一个条件不满足，则通过电机制动和发动机制动共同制动。
在判断电机制动能否满足制动需求时，需要判断电机所能提供的制动功率是否满足车辆所需的制动功率的同时，判断电机所能提供的制动时间是否满足车辆所需的制动时间。当以上两个条件都满足时，通过电机制动。当任意一个不满足时，则通过电机制动和发动机制动共同制动。
具体地判断方法，包括以下情况：
当电机能提供的制动功率大于等于车辆所需的制动功率，且电机能提供的制动时间大于等于车辆所需的制动时间时，则电机能满足制动要求，通过电机制动。
当电机能提供的制动功率大于等于车辆所需的制动功率，且电机能提供的制动时间小于车辆所需的制动时间时，则通过电机制动和发动机制动共同制动。
这种情况下通过电机制动和发动机制动共同制动的步骤为：先通过电机制动提供其所能提供的制动时间，车辆所需的剩余制动时间通过发动机制动提供。即车辆制动先由电机制动，后由发动机制动。
由于电池的电量接近饱和时，电机制动会失效。因此，为了保证车辆的安全，在电机制动失效之前，改为发动机制动。
当电机能提供的制动功率小于车辆所需的制动功率，且电机能提供的制动时间大于等于车辆所需的制动时间时，则通过电机制动和发动机制动共同制动。
这种情况下通过电机制动和发动机制动共同制动的步骤包括：电机制动提供其所能提供的制动功率，发动机制动提供车辆所需的制动功率剩余的制动功率。即车辆制动全程都由电机制动和发动机制动共同制动，车辆所需的制动功率一部分由电机制动提供，另一部分由发动机制动提供。
当电机能提供的制动功率小于车辆所需的制动功率，且电机能提供的制动时间小于车辆所需的制动时间时，则通过电机制动和发动机制动共同制动。
这种情况通过电机制动和发动机制动共同制动的步骤包括：电机制动提供其所能提供的制动功率，发动机制动提供车辆所需的剩余制动功率，电机制动和发动机制动共同制动电机能提供的制动时间，车辆所需的剩余制动时间通过发动机制动单独提供。即车辆制动先由电机制动和发动机制动共同制动，后由发动机制动。
本实施例还提高了一种混合动力牵引车制动的控制系统，采用上述混合动力牵引车制动的控制方法。
本实施例提供的混合动力牵引车制动的控制方法，通过监测车辆的重量、车速、前方道路路况和电池的实时电量，当监测到前方道路有长下坡道路，能够计算获得需要开启辅助制动功能的位置，并提醒驾驶员开启辅助制动功能。根据车辆的重量、车速、前方道路的坡度和长度计算所需的制动功率和制动时间。再根据电池的充电电流限值和电池当前电量计算电机能提供的制动功率和制动时间。分别对比电机能提供的制动功率与所需的制动功率和电机能提供的制动时间与所需的制动时间。判断电机制动的制动功率和制动时间二者是否都能满足制动需求，如果能满足，则不需要发动机制动介入。如果不能满足，则通过电机制动和发动机制动共同制动，合理分配制动功率和制动时间，有效提高电池的寿命和发动机的可靠性。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种混合动力牵引车制动的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
监测车辆的重量、车速、前方道路路况和电池的实时电量；
确定需要开启辅助制动功能的位置，并提醒驾驶员开启；
根据所述车辆的重量、所述车速、前方道路的坡度和长度计算所需的制动功率和制动时间；
根据电池的充电电流限值和电池当前电量计算电机能提供的制动功率和制动时间；
判断所述电机能提供的制动功率是否满足所需的制动功率和所述电机能提供的制动时间是否满足所需的制动时间，若两个条件都满足，则通过所述电机制动；若任意一个条件不满足，则通过所述电机制动和发动机制动共同制动；
所述根据电池的充电电流限值和电池当前电量计算电机能提供的制动功率和制动时间的步骤包括：
根据所述电池的充电电流限值计算电机能提供的制动功率；
根据所述电池的充电电流限值和所述电池当前电量计算电池充满电所需的充电时间，所述电机能提供的制动时间小于所述电池充满电所需的充电时间。
2.根据权利要求1所述的混合动力牵引车制动的控制方法，其特征在于，当所述电机能提供的制动功率大于等于车辆所需的制动功率，且所述电机能提供的制动时间大于等于车辆所需的制动时间时，则所述电机能满足制动要求，通过所述电机制动。
3.根据权利要求1所述的混合动力牵引车制动的控制方法，其特征在于，当所述电机能提供的制动功率大于等于车辆所需的制动功率，且所述电机能提供的制动时间小于车辆所需的制动时间时，则通过所述电机制动和所述发动机制动共同制动。
4.根据权利要求3所述的混合动力牵引车制动的控制方法，其特征在于，所述当所述电机能提供的制动功率大于等于车辆所需的制动功率，且所述电机能提供的制动时间小于车辆所需的制动时间时，则通过所述电机制动和所述发动机制动共同制动的步骤为：先通过电机制动提供其所能提供的制动时间，车辆所需的剩余制动时间通过发动机制动提供。
5.根据权利要求1所述的混合动力牵引车制动的控制方法，其特征在于，当所述电机能提供的制动功率小于车辆所需的制动功率，且所述电机能提供的制动时间大于等于车辆所需的制动时间时，则通过所述电机制动和所述发动机制动共同制动。
6.根据权利要求5所述的混合动力牵引车制动的控制方法，其特征在于，所述当所述电机能提供的制动功率小于车辆所需的制动功率，且所述电机能提供的制动时间大于等于车辆所需的制动时间时，则通过所述电机制动和所述发动机制动共同制动的步骤包括：所述电机制动提供其所能提供的制动功率，所述发动机制动提供车辆所需制动功率剩余的制动功率。
7.根据权利要求1所述的混合动力牵引车制动的控制方法，其特征在于，当所述电机能提供的制动功率小于车辆所需的制动功率，且所述电机能提供的制动时间小于车辆所需的制动时间时，则通过所述电机制动和所述发动机制动共同制动。
8.根据权利要求7所述的混合动力牵引车制动的控制方法，其特征在于，当所述电机能提供的制动功率小于车辆所需的制动功率，且所述电机能提供的制动时间小于车辆所需的制动时间时，则通过所述电机制动和所述发动机制动共同制动的步骤包括：所述电机制动提供其所能提供的制动功率，所述发动机制动提供车辆所需的剩余制动功率，所述电机制动和所述发动机制动共同制动所述电机能提供的制动时间，车辆所需的剩余制动时间通过发动机制动单独提供。
9.一种混合动力牵引车制动的控制系统，其特征在于，采用如权利要求1-8任一项所述的混合动力牵引车制动的控制方法。
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