專利名稱：一種四輪輪轂電機(jī)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車再生制動(dòng)系統(tǒng)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于純電動(dòng)汽車技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)的四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車再生制動(dòng)系統(tǒng)的控制方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著石油資源的日益枯竭，以及傳統(tǒng)車的排放問(wèn)題日益凸顯，越來(lái)越多的人將目光轉(zhuǎn)向了新能源汽車。純電動(dòng)汽車作為一種零排放的新能源汽車以其鮮明的優(yōu)越性得到了長(zhǎng)足發(fā)展。輪轂電機(jī)的應(yīng)用更讓純電動(dòng)汽車在操縱性方面有了超越傳統(tǒng)車的可能。因此，四輪輪轂電機(jī)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)技術(shù)也正在受到越來(lái)越多的關(guān)注與研究。然而，電池技術(shù)以及續(xù)航里程限制了電動(dòng)汽車的應(yīng)用與發(fā)展。在此背景下，能夠回收制動(dòng)能量的再生制動(dòng)技術(shù) 為提高電動(dòng)車?yán)m(xù)航里程提供了新的思路?，F(xiàn)有再生制動(dòng)技術(shù)多是針對(duì)混合動(dòng)力汽車或是帶有傳動(dòng)系統(tǒng)的純電動(dòng)汽車，針對(duì)四輪輪轂電機(jī)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車的再生制動(dòng)技術(shù)較少，且在兼顧制動(dòng)安全性和能量回收效率方面很不完善。例如論文《四輪驅(qū)動(dòng)與前輪驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車的再生制動(dòng)性能》中對(duì)四輪驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車分析了三種再生制動(dòng)控制策略，但都沒(méi)有能夠兼顧制動(dòng)安全性與電機(jī)發(fā)電特性且不是基于輪轂電機(jī)研究，因而沒(méi)有實(shí)現(xiàn)回收能量最大化；論文《電動(dòng)汽車制動(dòng)能量回收系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)》中建立的固定比例控制策略使前后軸電機(jī)提供制動(dòng)力相同，沒(méi)有發(fā)揮出輪轂電機(jī)四輪驅(qū)動(dòng)的優(yōu)勢(shì)；論文《電動(dòng)輪汽車制動(dòng)集成控制策略與復(fù)合ABS控制研究》中提出的控制策略再生制動(dòng)參與度較低，并且沒(méi)有綜合考慮電機(jī)發(fā)電特性，能量回收率得不到保證。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)四輪輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車而提出一種綜合考慮理想制動(dòng)力分配和電機(jī)工作特性的再生制動(dòng)系統(tǒng)的控制方法。本發(fā)明的目的可通過(guò)下列技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)一種輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)的四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車再生制動(dòng)系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，該方法包括如下步驟a.整車控制器接收制動(dòng)踏板開(kāi)度信息并判斷駕駛員意圖。當(dāng)整車進(jìn)入制動(dòng)狀態(tài)，進(jìn)入步驟b ;否則，返回繼續(xù)檢測(cè)等待；b.整車控制器計(jì)算出需求的制動(dòng)強(qiáng)度和總的需求制動(dòng)力Fn，制動(dòng)力分配系統(tǒng)計(jì)算出理想制動(dòng)力分配下的前軸需求制動(dòng)力Ffn和后軸需求制動(dòng)力Frn以及當(dāng)前車速下電機(jī)所能提供的最大電機(jī)制動(dòng)力Fem，并進(jìn)入步驟c ；c.整車控制器判斷是否能夠采取再生制動(dòng)方式進(jìn)行制動(dòng)，如果可以，進(jìn)入步驟d，否則，進(jìn)入步驟h;d.若Ffn >= Fm，進(jìn)入步驟e，否則，進(jìn)入步驟f ；e.由制動(dòng)力分配系統(tǒng)分別計(jì)算前后軸電機(jī)制動(dòng)力和機(jī)械制動(dòng)力1·若最大電機(jī)制動(dòng)力大于或等于該軸需求制動(dòng)力，則該軸電機(jī)提供該軸需求制動(dòng)力；2.若最大電機(jī)制動(dòng)力小于該軸需求制動(dòng)力，則該軸電機(jī)提供最大電機(jī)制動(dòng)力，該軸上需求的制動(dòng)力的不足部分由機(jī)械制動(dòng)力提供。并進(jìn)入步驟g;f.由制動(dòng)力分配系統(tǒng)分別計(jì)算前后軸電機(jī)制動(dòng)力和機(jī)械制動(dòng)力1·若最大電機(jī)制動(dòng)力大于后軸需求制動(dòng)力，則前后電機(jī)都提供該軸的需求制動(dòng)力；2·若最大電機(jī)制動(dòng)力大于總需求制動(dòng)力的一半而且小于后軸制動(dòng)力，則后軸電機(jī)提供最大電機(jī)制動(dòng)力，前軸電機(jī)提供總需求制動(dòng)力與最大電機(jī)制動(dòng)力的差值；3·若最大電機(jī)制動(dòng)力大于前軸制動(dòng)力而且小于總需求制動(dòng)力的一半，前后電機(jī)都提供最大電機(jī)制動(dòng)力，后軸機(jī)械制動(dòng)力提供總需求制動(dòng)力與最大電機(jī)制動(dòng)力的二倍的差值；4·若最大電機(jī)制動(dòng)力小于前軸制動(dòng)力，則前后軸電機(jī)都提供最大電機(jī)制動(dòng)力，該軸上需求的制動(dòng)力的不足部分由機(jī)械制動(dòng)力提供。并進(jìn)入步驟g ;g.電機(jī)控制器和機(jī)械制動(dòng)控制器接受前后軸電機(jī)制動(dòng)力和機(jī)械制動(dòng)力數(shù)據(jù)信息， 進(jìn)行再生制動(dòng)，回收能量。返回步驟a。h.再生制動(dòng)系統(tǒng)不參與制動(dòng),所有制動(dòng)力由機(jī)械制動(dòng)力提供。返回步驟a。其中，步驟c中的判斷方法為同時(shí)進(jìn)行以下三項(xiàng)評(píng)估a.整車控制器讀入需求的制動(dòng)強(qiáng)度Z，當(dāng)需求的制動(dòng)強(qiáng)度小于設(shè)定值Zmax時(shí)，才能進(jìn)行再生制動(dòng)，反之則判定整車進(jìn)行緊急制動(dòng)，不能進(jìn)行再生制動(dòng)；b.整車控制器讀入當(dāng)前車速，當(dāng)車速大于設(shè)定值Vmin時(shí)才能進(jìn)行再生制動(dòng)，反之則不能進(jìn)行再生制動(dòng)；c.整車控制器讀入當(dāng)前電池放電深度SOC和電池溫度T的值，當(dāng)電池放電深度SOC小于設(shè)定值K且電池溫度小于電池報(bào)警溫度Tmax時(shí)才能進(jìn)行再生制動(dòng)，反之則不能進(jìn)行再生制動(dòng)；當(dāng)三項(xiàng)評(píng)估均判斷為能進(jìn)行再生制動(dòng)時(shí)才進(jìn)行再生制動(dòng)，否則不能進(jìn)行再生制動(dòng)。


圖I是控制方法流程圖。圖2是理想制動(dòng)力分配曲線和電機(jī)最大制動(dòng)力曲線以及總需求制動(dòng)力曲線分布圖。圖3是后軸制動(dòng)力大于前軸制動(dòng)力時(shí)對(duì)圖2的放大圖。其中Z 制動(dòng)強(qiáng)度K SOC設(shè)定值Tmax 電池報(bào)警溫度 Vmin 車速設(shè)定值Zmax 制動(dòng)強(qiáng)度設(shè)定值Fem 電機(jī)最大制動(dòng)力Ffn 前軸需求制動(dòng)力Frn 后軸需求制動(dòng)力F 總需求制動(dòng)力 Fn 該軸需求制動(dòng)力
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的闡述針對(duì)某款試驗(yàn)樣車進(jìn)行本專利的實(shí)施試驗(yàn)。按照控制流程，如圖I所示，由整車控制器讀入并計(jì)算分析整車信息。當(dāng)進(jìn)入制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，由整車控制器對(duì)再生制動(dòng)限制條件進(jìn)行判斷，當(dāng)同時(shí)滿足需求的制動(dòng)強(qiáng)度小于設(shè)定值、車速大于設(shè)定值、電池放電深度SOC小于設(shè)定值且電池溫度小于電池報(bào)警溫度時(shí)，車輛進(jìn)行再生制動(dòng)；否則，再生制動(dòng)不參與制動(dòng)過(guò)程，所有制動(dòng)力由機(jī)械制動(dòng)力提供。圖2是以該款試驗(yàn)樣車為例繪制的制動(dòng)力分配曲線和電機(jī)最大制動(dòng)力(以下簡(jiǎn)稱Fem)以及總需求制動(dòng)力(以下簡(jiǎn)稱F)分布關(guān)系圖。其中粗實(shí)線部分對(duì)應(yīng)Fem大于前軸需求制動(dòng)力(以下簡(jiǎn)稱Ffn)而且小于后軸需求制動(dòng)力(以下簡(jiǎn)稱Frn)的情況，在圖3中進(jìn)行放大顯示。車輛進(jìn)行再生制動(dòng)時(shí)，當(dāng)制動(dòng)強(qiáng)度較大，前后軸制動(dòng)力分配對(duì)應(yīng)圖2中MH段曲線時(shí)，F(xiàn)fn大于Fm，此時(shí)由制動(dòng)力分配系統(tǒng)分別計(jì)算前后軸電機(jī)制動(dòng)力和機(jī)械制動(dòng)力1·若Fem大于或等于該軸需求制動(dòng)力，則該軸電機(jī)提供該軸需求制動(dòng)力；2.若Fem小于該軸需求制動(dòng)力，則該軸電機(jī)提供Fem,該軸上需求的制動(dòng)力的不足部分由機(jī)械制動(dòng)力提供?？刂平Y(jié)果使整車制動(dòng)力分配貼合理想制動(dòng)力分配曲線。圖3是Frn大于Ffn時(shí)對(duì)圖2的放大圖，AC段對(duì)應(yīng)Ffn < Fem < Frn時(shí)的制動(dòng)力分配關(guān)系。當(dāng)制動(dòng)強(qiáng)度較小，前后軸制動(dòng)力分配對(duì)應(yīng)圖2中OM段曲線，F(xiàn)rn大于Ffn。在整車制動(dòng)過(guò)程中，隨著車速的減小，F(xiàn)em逐漸由N點(diǎn)下降到O點(diǎn)。當(dāng)Fem大于Frn時(shí),前后軸電機(jī)都提供該軸的需求制動(dòng)力；當(dāng)Fem小于Frn而且大于Ffn時(shí)(對(duì)應(yīng)圖2中粗實(shí)線部分，即圖3中AC段)需要綜合考慮電機(jī)發(fā)電特性和理想制動(dòng)力分配關(guān)系來(lái)分配電機(jī)制動(dòng)力和·機(jī)械制動(dòng)力，使其沿圖3中DB段分布。具體判斷步驟如下1.若Fem大于F的一半而且小于Frn (對(duì)應(yīng)圖3中BC段)，則后軸電機(jī)提供Fem，前軸電機(jī)提供F與Fem的差值(例如圖3中，F(xiàn)em處于E點(diǎn)，控制結(jié)果使前后軸制動(dòng)力分配對(duì)應(yīng)G點(diǎn))；2·若Fem大于Ffn而且小于F的一半(對(duì)應(yīng)圖3中AB段)，前后電機(jī)都提供Fem，后軸機(jī)械制動(dòng)力提供F與Fem的二倍的差值(例如圖3中，F(xiàn)em處于F點(diǎn)，控制結(jié)果使前后軸制動(dòng)力分配對(duì)應(yīng)G點(diǎn))；3·若Fem小于Ffn,則前后軸電機(jī)都提供Fem,該軸上需求的制動(dòng)力的不足部分由機(jī)械制動(dòng)力提供。例如在O. 3的制動(dòng)強(qiáng)度下，前后軸制動(dòng)力分配對(duì)應(yīng)理想制動(dòng)力分配曲線上的D點(diǎn)。當(dāng)Fem由N點(diǎn)下降到C點(diǎn)時(shí),控制結(jié)果使前后軸制動(dòng)力分配處于D點(diǎn)；當(dāng)Fem由C點(diǎn)下降到B點(diǎn)時(shí)，控制結(jié)果使前后軸制動(dòng)力分配曲線由D點(diǎn)下降到B點(diǎn)；當(dāng)Fem由B點(diǎn)下降到A點(diǎn)時(shí)，控制結(jié)果使前后軸制動(dòng)力分配曲線由B點(diǎn)回到D點(diǎn)；當(dāng)Fem由A點(diǎn)下降到O點(diǎn)時(shí)，控制結(jié)果使前后軸制動(dòng)力分配處于D點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種四輪輪轂電機(jī)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車的再生制動(dòng)控制方法，該方法包括如下步驟 a.由整車控制器接收各項(xiàng)數(shù)據(jù)并判斷駕駛員意圖，當(dāng)整車進(jìn)入制動(dòng)狀態(tài)，進(jìn)入步驟b; b.通過(guò)整車控制器計(jì)算出需求的制動(dòng)強(qiáng)度和總的需求制動(dòng)力F，并通過(guò)制動(dòng)力分配系統(tǒng)計(jì)算出理想制動(dòng)力分配下的前軸需求制動(dòng)力Ff和后軸需求制動(dòng)力Fr以及當(dāng)前車速下電機(jī)所能提供的最大電機(jī)制動(dòng)力Fm，并進(jìn)入步驟c ； c.由整車控制器判斷是否能夠采取再生制動(dòng)方式進(jìn)行制動(dòng)，如果可以，則進(jìn)入步驟d； d.由制動(dòng)力分配系統(tǒng)分別計(jì)算前后軸電機(jī)制動(dòng)力和機(jī)械制動(dòng)力； e.電機(jī)控制器和機(jī)械制動(dòng)控制器接受前后軸電機(jī)制動(dòng)力和機(jī)械制動(dòng)力數(shù)據(jù)信息，進(jìn)行再生制動(dòng)，回收能量。
2.根據(jù)權(quán)利要求I中所述的再生制動(dòng)控制方法，其特征在于，所述的步驟c中，判斷能否進(jìn)行再生制動(dòng)時(shí)，需要同時(shí)進(jìn)行以下三項(xiàng)評(píng)估 a.整車控制器讀入需求的制動(dòng)強(qiáng)度，當(dāng)所需求的制動(dòng)強(qiáng)度小于設(shè)定值時(shí)，才能進(jìn)行再生制動(dòng)，反之則判定整車進(jìn)行緊急制動(dòng)，不能進(jìn)行再生制動(dòng)； b.整車控制器讀入當(dāng)前車速，當(dāng)車速大于設(shè)定值時(shí)才能進(jìn)行再生制動(dòng)，反之則不能進(jìn)行再生制動(dòng)； c.整車控制器讀入當(dāng)前電池放電深度SOC和電池溫度T的值，當(dāng)電池放電深度SOC小于設(shè)定值且電池溫度小于電池報(bào)警溫度時(shí)才能進(jìn)行再生制動(dòng)，反之則不能進(jìn)行再生制動(dòng)； 當(dāng)以上三項(xiàng)評(píng)估均判斷為能進(jìn)行再生制動(dòng)時(shí)才進(jìn)行再生制動(dòng)，否則不能進(jìn)行再生制動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I中所述的再生制動(dòng)控制方法，其特征在于，所述的步驟d中，分為兩種情況 情況I :當(dāng)前軸需求制動(dòng)力大于或等于后軸需求制動(dòng)力，則進(jìn)行以下步驟 [1.若最大電機(jī)制動(dòng)力大于或等于該軸需求制動(dòng)力，則該軸電機(jī)提供該軸需求制動(dòng)力； [2.若最大電機(jī)制動(dòng)力小于該軸需求制動(dòng)力，則該軸電機(jī)提供最大電機(jī)制動(dòng)力，該軸上需求的制動(dòng)力的不足部分由機(jī)械制動(dòng)力提供。
情況2 :當(dāng)前軸需求制動(dòng)力小于后軸需求制動(dòng)力；進(jìn)行以下步驟 [1.若最大電機(jī)制動(dòng)力大于后軸需求制動(dòng)力，則前后電機(jī)都提供該軸的需求制動(dòng)力； [2.若最大電機(jī)制動(dòng)力大于總需求制動(dòng)力的一半而小于后軸制動(dòng)力，則后軸電機(jī)提供最大電機(jī)制動(dòng)力，前軸電機(jī)提總需求制動(dòng)力與最大電機(jī)制動(dòng)力的差值； [3.若最大電機(jī)制動(dòng)力大于前軸制動(dòng)力而小于總需求制動(dòng)力的一半，前后電機(jī)都提供最大電機(jī)制動(dòng)力，后軸機(jī)械制動(dòng)力提供總需求制動(dòng)力與最大電機(jī)制動(dòng)力的二倍的差值； [4.若最大電機(jī)制動(dòng)力小于前軸制動(dòng)力，則前后軸電機(jī)都提供最大電機(jī)制動(dòng)力，該軸上需求的制動(dòng)力的不足部分由機(jī)械制動(dòng)力提供。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)的四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車再生制動(dòng)系統(tǒng)的控制方法。該方法基于理想制動(dòng)力分配，綜合考慮電機(jī)發(fā)電狀態(tài)下的機(jī)械以及發(fā)電特性，使四個(gè)輪轂電機(jī)提供的制動(dòng)力最大化，從而最大限度地提高能量回收效率。本再生控制方法包括如下步驟a.整車控制器接受各項(xiàng)數(shù)據(jù)參數(shù)并計(jì)算出當(dāng)前需求的制動(dòng)強(qiáng)度和總的制動(dòng)力；b.當(dāng)整車進(jìn)入制動(dòng)狀態(tài)，同時(shí)進(jìn)行步驟c和d；c.根據(jù)理想制動(dòng)力分配計(jì)算出前后軸所需的制動(dòng)力；d.判斷能否進(jìn)行再生制動(dòng)；e.根據(jù)前后軸的需求制動(dòng)力和車輛行駛狀態(tài)分配前后軸各自的電機(jī)制動(dòng)力和機(jī)械制動(dòng)力；f.電機(jī)控制器根據(jù)要求控制電機(jī)進(jìn)行能量回收。本發(fā)明在分配前后軸電機(jī)制動(dòng)力和機(jī)械制動(dòng)力時(shí)綜合考慮理想制動(dòng)力分配和電機(jī)工作特性，實(shí)現(xiàn)電機(jī)發(fā)電功率最優(yōu)化，使得制動(dòng)能量回收最大化。
文檔編號(hào)B60W30/00GK102923128SQ201210385428
公開(kāi)日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月11日
發(fā)明者鄭宏宇, 許文凱, 劉宗宇, 鄧文哲, 劉風(fēng) 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)