电动汽车再生制动控制方法与流程

1.本发明涉及汽车制动技术领域，尤其涉及一种电动汽车再生制动控制方法。


背景技术：

2.电动汽车在制动过程中通过机械制动与电动机参与制动相结合的方式。在制动过程中电动机在整车传动装置的带动下产生负扭矩向整车提供制动力的同时产生电流回充到蓄电池中，该由电机参与制动的过程即为再生制动，当前再生制动是纯电动汽车回收制动能量较为普遍的技术，该技术可以有效降低电动汽车的能量消耗，提升续驶里程。
3.电动汽车开发过程中，为了在开发的早期对车辆的能量流情况进行分析，从而确定电池系统、电机系统等的选型，对车辆进行建模和仿真是一个常规方法，利用电动汽车的已有数据进行实时分析，准确模拟电动汽车的能量流动情况是非常有必要的，准确模拟模拟汽车制动控制时，如何降低能量消耗，提升续驶里程，然后满足汽车的实际运用。
4.因此，有必要提供一种电动汽车再生制动控制方法来对汽车进行合理控制。


技术实现要素：

5.针对上述提出的问题，本发明的目的在于提供一种电动汽车再生制动控制方法，对汽车制动提供更加均衡的制动。
6.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种电动汽车再生制动控制方法，获得需要制动力的信息，判断当前电动汽车的运行速度是否小于预设的第一速度，若当前电动汽车的运行速度小于预设的第一速度，执行机械制动；若当前电动汽车的运行速度大于预设的第一速度，则判断当前制动强度是否大于设定的第一阈值，若当前制动强度大于设定的第一阈值，则执行机械制动；若当前制动强度小于设定的第一阈值，则判断当前电池soc是否大于soc临界值，若当前电池soc大于soc临界值，则执行机械制动；若小于soc临界值，则电机与机械执行联合制动。
7.与现有技术相比，本发明电动汽车再生制动控制方法的有益效果在于，使得汽车制动控制更加精准，能够有效降低电动汽车的能量消耗，提升续驶里程。
附图说明
8.图1为本发明电动汽车再生制动控制方法流程示意图。
具体实施方式
9.下面通过本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
10.参考图1，为本发明电动汽车再生制动控制方法流程示意图。
11.纯电动汽车模型通常包含有诸多模块，包括整车模块、电池模块、电机模块、减速器模块、制动模块、车轮模块、驾驶员模块、控制策略模块等，其中控制策略模块一般包括再生制动控制策略、驱动控制策略、电池能量管理策略(bms)等。
12.针对本发明电动汽车再生制动控制方法，需要从汽车中各个控制模块中获取的再生制动控制所需的物理输入变量如下表所示：
[0013][0014][0015]
电动汽车在制动时，首先考虑电机制动满足总制动需求，实现制动能量回收最大化。高强度制动时，电机不能满足的剩余总制动力由前、后轮机械摩擦制动力进行补足，且要考虑诸多限制。
[0016]
本发明电动汽车再生制动控制方法，其包括如下：
[0017]
1.获取当前制动强度。
[0018]
制动强度z作为制动效能的一个评定指标，由车辆的制动减速度du/dt与重力加速度g的比值计算得到：
[0019][0020]
2.获得电机可参与制动的最大制动力以及实际最大再生制动力。
[0021]
在电机能力允许范围内，考虑制动安全因素，从电机最大制动力限制、电池充电功率两个方面对电机参与制动进行限制，且综合考虑整车实际车速v和蓄电池组当前荷电状态soc的影响，获得电机可参与制动的最大制动力。
[0022]
(1)确定车速对电机制动力的影响的加权系数kv。
[0023]
根据传动系统特性，电机转速与车速成比例关系，车速直接影响电机所能提供的最大制动扭矩。当车速过低时，电机转速低，汽车惯性能量少，同时电机所能产生的反电动势也过低，则导致可回收的能量少或再生制动功能直接失效，所以引进车速加权系数kv，并设定临界速度阈值，针对不同的速度设定不同加权系数kv。例如：第一速度(低速v1＝1.39m/s；5km/h)和第二速度(高速v2＝2.78m/s；10km/h)，车速对电机制动力的影响的加权系数kv表示为：
[0024][0025]
(2)确定电池soc对电机制动力回收的影响因子k
soc
。
[0026]
介于电池soc对电池充电功率的影响，为了保护电池系统，制动能量回收过程中soc值超过设定的上限值soc1时(一般为0.9)，则不再进行能量回收，故引进电池soc影响因子k
soc
，设定临界soc阈值，根据不同电池soc设定不同的因子k
soc
，可设定临界值soc1、soc2阈值分别为0.8和0.9，对能量回收过程中输入电池的能量进行限制，电池soc对电机制动力回收的影响因子k
soc
可表示为：
[0027][0028]
(3)根据电机最大发电扭矩t
mc_max_gen
、电池组soc对电机制动力回收的影响因子、车速加权系数获得电机所产生的最大制动力矩。
[0029]
具体的，汽车能量回收控制策略分配电机制动力时，再生制动力不能超过电机所能给出的最大制动力，并且电机保存在峰值功率以内工作，才能保证电机安全的运行。电机当前最大发电扭矩t
mc_max_gen
可通过电机当前转速查表获得。
[0030]
电机制动力分配受电池性能的影响，过高的电池充电电流会给电池组主要功率器件造成损坏，伴随出现电池变形、漏液等不安全状态，从而缩短电池使用寿命，故要求能量回收过程中输入电池的瞬间功率不得低于电池的最小充电功率p
c_max
，因此充电能力下约束的车辆制动力矩t
batt_lim
表示为：
[0031][0032]nmc_p
为电机实际转速。
[0033]
综上所述，考虑电机外特性和电池充电功率的影响，电机可产生的最大制动力矩t
regen_max
应为：
[0034]
t
regen_max
＝min(t
mc_max_gen
,t
batt_lim
)*kv*k
soc
[0035]
式中：t
mc_max_gen
为电机最大发电扭矩；
[0036]
t
batt_lim
为充电能力下约束的车辆制动力矩；
[0037]kv
为车速加权系数；
[0038]ksoc
为电池组soc对电机制动力回收的影响因子。
[0039]
(4)电机实际最大再生制动力f
mc_max
为：
[0040][0041]
式中：t
regen_max
为电机可产生的最大制动力矩；
[0042]ifd
为减速器单级主减速比；
[0043]
ηd为差速器减速器传递效率；
[0044]
η
fd
为单级减速器传递效率；
[0045]rw
为车轮动态半径。
[0046]
3.获得前轮需求制动力f
f_b_r
和后轮需求制动力f
r_b_r
。
[0047]
总制动力共由前轮摩擦制动力、前轮(驱动轮)再生制动力和后轮摩擦制动力承担，故需先对前后轮各自需承担的制动力进行分配。根据前后轮需求制动力矩m
f_b
和m
r_b
以及前后轮制动系数af和ar，且可求得总需求制动力矩mb与总需求制动力fb为：
[0048]
mb＝m
f_b
m
r_b
[0049][0050]
则可获得前轮需求制动力f
f_b_r
和后轮需求制动力f
r_b_r
:
[0051][0052][0053]
4.对于总制动力的分配
[0054]
一方面需考虑前后轮之间的总制动力分配，确保制动安全性，另一方面，如何合理分配前轮(驱动轮)上的机械制动和电机再生制动，也成为制约能量回收的主要问题。除此之外，制动能量回收过程能否进行还受到蓄电池组soc、车速和制动减速度等条件的限制；
若制动时电池组soc值过高，为延长电池使用寿命，不能进行制动能量回收；车速较低时，电机反电势过低导致其发电能力相对较低，此时不进行制动能量回收；紧急制动情况下，为确保制动安全性，不能进行制动能量回收。
[0055]
本发明为一种电动汽车再生制动控制方法，获得需要制动力的信息，判断当前电动汽车的运行速度是否小于预设的第一速度v1，若小于预设的第一速度v1，执行机械制动；若大于预设的第一速度v1，则判断当前制动强度z是否大于设定的第一阈值z1，若大于设定的第一阈值z1，则执行机械制动；若小于设定的第一阈值z1，则判断当前电池soc是否大于临界值soc2，若大于临界值soc2，则执行机械制动；若小于临界值soc2，则电机与机械执行联合制动。
[0056]
综上，可根据车辆需求，制动强度z划分不同大小区间(例如：可根据制动强度z≥第一阈值z1时(z1可为0.7)，为制动力强度较大；当z≤第二阈值z2(z2可为0.1)，制动强度较小车辆之紧急制动情况下，即：
[0057]
制动强度z≥z1，仅采用机械制动；
[0058]
当车速0《v≤v1时，仅采用机械制动；v1为预设的较低车速的数值；
[0059]
当soc≥soc2时，仅采用机械制动；soc≥soc2表示电池当前荷电较大的状态，soc2为电池soc设定的临界值；
[0060]
当z《z1、v》v1且soc《soc2时，采用电机、机械系统联合制动。
[0061]
针对对于串联再生制动系统：
[0062]
①
仅有机械制动时，电机不参与制动则此时电机制动目标扭矩t
mc_b_r
＝0，仅对前后轮进行机械制动分配的，但仍需考虑制动强度z。
[0063]
1)当z≤第二阈值z2(z2为0.1)时，此时的制动强度较小，所需总制动力仅由前轮制动就可满足，则前轮机械制动力f
f_b_p
等于总需求制动力fb；后轮机械制动力f
r_b_p
等于0；
[0064]
2)z》第二阈值z2(z2为0.1)时，此时前后轮共同参与制动，此时前轮机械制动力f
f_b_p
等于前轮需求制动力f
f_b_r
，且不得高于前轮最大摩擦力f
f_b_max
；后轮机械制动力f
r_b_p
等于后轮需求制动力f
r_b_r
，且不得高于后轮最大摩擦力f
r_b_max
。
[0065]
②
联合制动，此时仍优先需考虑电机制动且仍对制动强度z进行划分。
[0066]
当z≤第二阈值z2(z2为0.1)时，此时的制动强度较小，所需总制动力仅由前轮制动就可满足，且优先考虑电机再生制动力f
mc_gen
，剩余不足则由前轮机械制动力补足：
[0067][0068][0069]fr_b_p
＝0
[0070]fmc_gen
为电机再生制动力；
[0071]
fb为总需求制动力；
[0072]fmc_max
为电机实际最大再生制动力；
[0073]ff_b_p
为前轮机械制动力；
[0074]
2)当第一阈值z1《z≤第二阈值z2(0.1《z≤0.7)时，此时前后轮共同参与制动，需对总需求制动力进行分配，前轮处仍优先考虑电机再生制动力f
mc_gen
，相应的制动力分配为：
[0075][0076][0077]fr_b_p
＝f
r_b_r
[0078]fmc_gen
为电机再生制动力；
[0079]ff_b_r
为前轮需求制动力；
[0080]fmc_max
为电机实际最大再生制动力；
[0081]ff_b_p
为前轮机械制动力；
[0082]fr_b_p
为后轮机械制动力；
[0083]fr_b_r
为后轮需求制动力。
[0084]
前轮机械制动力f
f_b_p
不得高于前轮最大摩擦力f
f_b_max
；后轮机械制动力f
r_b_p
不得高于后轮最大摩擦力f
r_b_max
。
[0085]
同时，可获得电机制动目标扭矩t
mc_b_r
为：
[0086][0087]
获得电机制动目标扭矩，以利于汽车制动时，其它性能的开发。
[0088]
对于并联再生制动系统，总制动力按照固定比率α分配再生制动力，机械制动力为总制动力与再生制动力的差值，前后轮机械制动力按照制动系数进行分配。
[0089]
电机需求再生制动力f
mc_gen_r
：
[0090]fmc_gen_r
＝min(f
mc_gen_d
,f
mc_max
)
[0091]fmc_gen_d
＝fb*α
[0092]
其中，再生制动系数α可自行定义调节相应大小。
[0093]
①
仅有机械制动时，电机不参与制动则此时电机制动目标扭矩tmc_b_r＝0，仅对前后轮进行机械制动分配的，但仍需考虑制动强度z。
[0094]
1)当z≤第二阈值z2时，此时的制动强度较小，所需总制动力仅由前轮制动就可满足，则前后轮机械制动力f
f_b_p
＝fb和
fr_b_p
＝0；
[0095]
2)z》第二阈值z2时，此时前后轮共同参与制动，此时需对前后轮机械制动力进行分配此时f
f_b_p
＝ff
_b_r
，且不得高于前轮最大摩擦力f
f_b_max
；f
r_b_p
＝f
r_b_r
，且不得高于后轮最大摩擦力f
r_b_max
。
[0096]
②
联合制动，此时仍需优先考虑电机制动且仍对制动强度z进行划分。
[0097]
1)当z≤第二阈值z2(z2为0.1)时，此时的制动强度较小，所需总制动力仅由前轮制动就可满足，且优先考虑电机再生制动力f
mc_gen
，剩余不足则由前轮机械制动力补足：
[0098][0099][0100]fr_b_p
＝0
[0101]
2)当第一阈值z1《z≤第二阈值z2(0.1《z≤0.7)时，此时前后轮同时参与制动，需对总需求制动力进行分配，前轮处仍优先考虑电机再生制动力，机械制动力为总制动力与再生制动力的差值，相应的制动力分配为：
[0102]fmc_gen
＝f
mc_gen_r
[0103][0104][0105]
需注意f
f_b_p
不得高于前轮最大摩擦力f
f_b_max
；f
r_b_p
不得高于后轮最大摩擦力f
r_b_max
。同时，可获得电机制动目标扭矩t
mc_b_r
。
[0106][0107]
通过电动汽车再生制动控制方法，使得汽车制动控制更加精准，能够有效降低电动汽车的能量消耗，提升续驶里程。
[0108]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，均系本发明所保护范围。