一種電動車輛的復(fù)合制動系統(tǒng)及其復(fù)合制動方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及電動車輛行車制動領(lǐng)域。為使電動車輛的再生能量回饋制動與液壓制動協(xié)調(diào)，本發(fā)明提出一種電動車輛的復(fù)合制動系統(tǒng)，包括整車控制器、驅(qū)動電機(jī)、驅(qū)動電機(jī)控制器、制動協(xié)調(diào)器；整車控制器中設(shè)置有估計電動車輛的狀態(tài)用的車輛狀態(tài)估計模塊，根據(jù)電動車輛狀態(tài)選用復(fù)合制動模式或液壓制動模式進(jìn)行制動；整車控制器分別與驅(qū)動電機(jī)控制器、制動協(xié)調(diào)器連接，控制驅(qū)動電機(jī)的工作模式和輸出扭矩，調(diào)節(jié)電機(jī)制動扭矩和液壓制動扭矩；驅(qū)動電機(jī)中的第一驅(qū)動電機(jī)和第二驅(qū)動電機(jī)分別根據(jù)控制指令驅(qū)動車軸轉(zhuǎn)動或向車軸施加電機(jī)制動扭矩。采用該復(fù)合制動系統(tǒng)對電動車輛進(jìn)行制動，電動車輛在保證制動穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上提高了再生制動能量的回收效率。
【專利說明】一種電動車輛的復(fù)合制動系統(tǒng)及其復(fù)合制動方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電動車輛的行車制動領(lǐng)域，尤其涉及采用雙電機(jī)驅(qū)動的電動車輛的復(fù)合制動系統(tǒng)及采用該復(fù)合制動系統(tǒng)對該電動車輛進(jìn)行復(fù)合制動的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電動車輛雖然可以方便地實現(xiàn)制動能量回收，但是，由于受到車速、電機(jī)功率、電池荷電狀態(tài)的影響，電機(jī)回饋制動不能夠獨立滿足電動車輛在不同制動工況下的制動穩(wěn)定性需求。為在實現(xiàn)制動能量回收的同時滿足該電動車輛的制動穩(wěn)定性需求，現(xiàn)有的電動車輛多是米用電機(jī)回饋制動系統(tǒng)和液壓制動系統(tǒng)相結(jié)合形成的復(fù)合制動系統(tǒng)。按照電機(jī)制動力與液壓制動力之間的組合關(guān)系，現(xiàn)有的電動車輛的復(fù)合制動系統(tǒng)一般被分為并聯(lián)式復(fù)合制動系統(tǒng)和串聯(lián)式復(fù)合制動系統(tǒng)。
[0003]并聯(lián)式復(fù)合制動系統(tǒng)一般是在傳統(tǒng)汽車的液壓制動系統(tǒng)的基礎(chǔ)上并聯(lián)一個制動電機(jī)(很多情況下該制動電機(jī)即是電動車輛的驅(qū)動電機(jī))，即制動電機(jī)發(fā)電時通過驅(qū)動軸對電動汽車形成阻力即電機(jī)回饋制動力Fm，該電機(jī)回饋制動力Fm與液壓制動力Fh直接疊力口，且液壓制動力Fh由電動車輛的前輪液壓制動力Fhf和后輪液壓制動力Fhr疊加得到，如圖1所示，而不考慮電機(jī)回饋制動力Fm與液壓制動力Fh之間的協(xié)調(diào)控制，導(dǎo)致再生制動能量的回饋比例受到限制。由此可見，采用并聯(lián)式復(fù)合制動系統(tǒng)的電動車輛雖然能夠縮短電動車輛的開發(fā)周期，進(jìn)而降低其開發(fā)成本及風(fēng)險，但是，由于電動車輛的電機(jī)回饋制動力Fm直接疊加在液壓制動力Fh之上，使得電動車輛的輸出的總制動力Ft大于其制動所需的需求制動動力Fd，進(jìn)而導(dǎo)致電動車輛的再生制動能量的回收效率及制動穩(wěn)定性都會受到較大的限制。
[0004]串聯(lián)式復(fù)合制動系統(tǒng)在傳統(tǒng)汽車的液壓制動系統(tǒng)的基礎(chǔ)上引入了用于對液壓制動力進(jìn)行電控調(diào)節(jié)的控制器。這樣，該串聯(lián)式復(fù)合制動系統(tǒng)可以根據(jù)駕駛員的制動需求及電動車輛當(dāng)前的行駛狀態(tài)信息，對電機(jī)回饋制動力Fm與液壓制動力Fh的大小進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，使得總制動力Ft跟蹤駕駛員的制動需求，即使總制動力等于其制動所需的需求制動力Fd，如圖2所示，將再生制動能量回饋比例最大化，同時保證該電動車輛的前輪液壓制動力Fhf和后輪液壓制動力Fhr合理分配，以保證其制動穩(wěn)定性。另外，串聯(lián)式復(fù)合制動系統(tǒng)引入的控制器也對采用TCS(Traction Control System,牽引力控制系統(tǒng),又稱循跡控制系統(tǒng))、ABS (Ant1-lock Braking System 即防抱死制動系統(tǒng))或 ESP ((Electronic StabilityProgram即車身電子穩(wěn)定系統(tǒng))的車輛的穩(wěn)定性控制提供了執(zhí)行基礎(chǔ)。但是，該用于對液壓制動力進(jìn)行電控調(diào)節(jié)的控制器的引入，增加了電動車輛的制動系統(tǒng)的開發(fā)成本和風(fēng)險，導(dǎo)致使用串聯(lián)式復(fù)合制動系統(tǒng)的電動車輛受到市場對電動車輛的低成本控制的制約。
[0005]綜上可見，當(dāng)電動車輛采用不同結(jié)構(gòu)的復(fù)合制動系統(tǒng)時，雖然其制動能量回饋控制與制動穩(wěn)定性控制的特性有所不同，但是，制動能量回饋控制與制動穩(wěn)定性控制在一定程度上相互制約。當(dāng)制動能量回饋控制達(dá)到理論上分析可能得到的最大回饋效率時，容易出現(xiàn)因電動車輛在制動過程中的軸荷轉(zhuǎn)移及擾動而導(dǎo)致電動車輛在低附著路面上出現(xiàn)車輪抱死等制動穩(wěn)定性問題；當(dāng)電動車輛的制動穩(wěn)定性限制在采用電機(jī)單獨制動時，雖然不會出現(xiàn)車輪抱死現(xiàn)象，但易導(dǎo)致電動車輛上同時工作的再生能量回饋制動與摩擦系統(tǒng)不協(xié)調(diào)。由此可見，如何在保證電動車輛的制動穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上對電動車輛上的再生能量回饋制動與液壓制動進(jìn)行協(xié)調(diào)，是本領(lǐng)域技術(shù)人員急需解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為解決現(xiàn)有的電動車輛無法在保證其制動穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上對其再生能量回饋制動與液壓制動進(jìn)行協(xié)調(diào)的問題，本發(fā)明提出一種電動車輛的復(fù)合制動系統(tǒng)，該復(fù)合制動系統(tǒng)包括整車控制器、驅(qū)動電機(jī)、驅(qū)動電機(jī)控制器、制動協(xié)調(diào)器、液壓制動控制器、液壓制動器、制動踏板傳感器和電池能量管理系統(tǒng)；
[0007]所述整車控制器中設(shè)置有車輛狀態(tài)估計模塊，該車輛狀態(tài)估計模塊通過CAN總線分別與所述驅(qū)動電機(jī)控制器、所述制動踏板傳感器以及所述電池能量管理系統(tǒng)連接，并根據(jù)所述驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)速估計出所述電動車輛的車速V，根據(jù)采集到的制動信號解析出所述電動車輛的制動強(qiáng)度z，根據(jù)所述電池能量管理系統(tǒng)實時發(fā)出的電池的荷電狀態(tài)信號得出所述電池的荷電狀態(tài)SoC ;所述整車控制器根據(jù)所述電動車輛的車速V、制動強(qiáng)度ζ及電池的荷電狀態(tài)SoC選用復(fù)合制動模式或液壓制動模式對所述電動車輛進(jìn)行制動；
[0008]所述驅(qū)動電機(jī)控制器通過所述CAN總線與所述整車控制器連接，控制所述驅(qū)動電機(jī)的工作模式和輸出扭矩；
[0009]所述制動協(xié)調(diào)器通過所述CAN總線與所述整車控制器連接，該制動協(xié)調(diào)器與所述驅(qū)動電機(jī)控制器連接，并通過所述液壓制動控制器與所述液壓制動器連接，且該制動協(xié)調(diào)器根據(jù)所述整車控制器發(fā)出的控制指令通過所述驅(qū)動電機(jī)控制器和所述液壓制動控制器對分配給所述驅(qū)動電機(jī)和所述液壓制動器的制動扭矩進(jìn)行調(diào)節(jié)；
[0010]所述驅(qū)動電機(jī)包括第一驅(qū)動電機(jī)和第二驅(qū)動電機(jī)，所述第一驅(qū)動電機(jī)與所述電動車輛的前軸連接，并根據(jù)所述整車控制器發(fā)出的控制指令驅(qū)動所述前軸轉(zhuǎn)動或向所述前軸施加電機(jī)制動扭矩；所述第二驅(qū)動電機(jī)與所述電動車輛的后軸連接，并根據(jù)所述整車控制器發(fā)出的控制指令驅(qū)動所述后軸轉(zhuǎn)動或向所述后軸施加電機(jī)制動扭矩。
[0011]該復(fù)合制動系統(tǒng)通過車輛狀態(tài)估計模塊得出車輛所處的狀態(tài)，并根據(jù)車輛所處的狀態(tài)選用復(fù)合制動模式或液壓制動模式對電動車輛進(jìn)行制動，并通過制動協(xié)調(diào)器對分配給驅(qū)動電機(jī)的電機(jī)制動力和分配給液壓制動器的液壓制動力進(jìn)行調(diào)節(jié)，使電動車輛在保證制動穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上提高再生制動能量的回收效率。
[0012]優(yōu)選地，在所述液壓制動控制器和所述液壓制動器之間設(shè)置有感載比例閥，該感載比例閥用于對所述液壓制動控制器分配給所述前軸和所述后軸的液壓制動扭矩進(jìn)行調(diào)節(jié)。這樣，該復(fù)合制動系統(tǒng)對電動車輛進(jìn)行制動時，通過感載比例閥對分配給前軸液壓制動器和后軸液壓制動器的液壓制動扭矩進(jìn)行調(diào)節(jié)，即對施加到電動車輛的前軸和后軸上的液壓制動扭矩進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0013]本發(fā)明還提出一種用于上述的電動車輛的復(fù)合制動系統(tǒng)的復(fù)合制動方法，該復(fù)合制動方法包括如下步驟:
[0014]步驟一，由所述整車控制器中的車輛狀態(tài)估計模塊估計出所述電動車輛的車速V，當(dāng)所述第一驅(qū)動電機(jī)與所述第二驅(qū)動電機(jī)同時工作且所述車速ν > 60km/h時，所述電動車輛處于雙電機(jī)直接檔四驅(qū)模式；當(dāng)所述第一驅(qū)動電機(jī)與所述第二驅(qū)動電機(jī)同時工作且所述車速v〈60km/h時，所述電動車輛處于雙電機(jī)經(jīng)減速四驅(qū)模式；
[0015]步驟二，在一般制動工況下實施制動操作后，所述整車控制器采集所述電動車輛的車速V、制動強(qiáng)度ζ及電池的荷電狀態(tài)SoC，

[0016]當(dāng)所述電動車輛處于
【權(quán)利要求】
1.一種電動車輛的復(fù)合制動系統(tǒng)，其特征在于，該復(fù)合制動系統(tǒng)包括整車控制器、驅(qū)動電機(jī)、驅(qū)動電機(jī)控制器、制動協(xié)調(diào)器、液壓制動控制器、液壓制動器、制動踏板傳感器和電池能量管理系統(tǒng)； 所述整車控制器中設(shè)置有車輛狀態(tài)估計模塊，該車輛狀態(tài)估計模塊通過CAN總線分別與所述驅(qū)動電機(jī)控制器、所述制動踏板傳感器以及所述電池能量管理系統(tǒng)連接，并根據(jù)所述驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)速估計出所述電動車輛的車速V，根據(jù)采集到的制動信號解析出所述電動車輛的制動強(qiáng)度z，根據(jù)所述電池能量管理系統(tǒng)實時發(fā)出的電池的荷電狀態(tài)信號得出所述電池的荷電狀態(tài)SoC ;所述整車控制器根據(jù)所述電動車輛的車速V、制動強(qiáng)度z及電池的荷電狀態(tài)SoC選用復(fù)合制動模式或液壓制動模式對所述電動車輛進(jìn)行制動； 所述驅(qū)動電機(jī)控制器通過所述CAN總線與所述整車控制器連接，控制所述驅(qū)動電機(jī)的工作模式和輸出扭矩； 所述制動協(xié)調(diào)器通過所述CAN總線與所述整車控制器連接，該制動協(xié)調(diào)器與所述驅(qū)動電機(jī)控制器連接，并通過所述液壓制動控制器與所述液壓制動器連接，且該制動協(xié)調(diào)器根據(jù)所述整車控制器發(fā)出的控制指令通過所述驅(qū)動電機(jī)控制器和所述液壓制動控制器對分配給所述驅(qū)動電機(jī)和所述液壓制動器的制動扭矩進(jìn)行調(diào)節(jié)； 所述驅(qū)動電機(jī)包括第一驅(qū)動電機(jī)和第二驅(qū)動電機(jī)，所述第一驅(qū)動電機(jī)與所述電動車輛的前軸連接，并根據(jù)所述整車控制器發(fā)出的控制指令驅(qū)動所述前軸轉(zhuǎn)動或向所述前軸施加電機(jī)制動扭矩；所述第二驅(qū)動電機(jī)與所述電動車輛的后軸連接，并根據(jù)所述整車控制器發(fā)出的控制指令驅(qū)動所述后軸轉(zhuǎn)動或向所述后軸施加電機(jī)制動扭矩。
2.根據(jù)權(quán)利要求1 所述的電動車輛的復(fù)合制動系統(tǒng)，其特征在于，在所述液壓制動控制器和所述液壓制動器之間設(shè)置有感載比例閥，該感載比例閥用于對所述液壓制動控制器分配給所述前軸和所述后軸的液壓制動扭矩進(jìn)行調(diào)節(jié)。
3.一種用于權(quán)利要求1或2所述的電動車輛的復(fù)合制動系統(tǒng)的復(fù)合制動方法，其特征在于，該復(fù)合制動方法包括如下步驟: 步驟一，由所述整車控制器中的車輛狀態(tài)估計模塊估計出所述電動車輛的車速V，當(dāng)所述第一驅(qū)動電機(jī)與所述第二驅(qū)動電機(jī)同時工作且所述車速ν > 60km/h時，所述電動車輛處于雙電機(jī)直接檔四驅(qū)模式；當(dāng)所述第一驅(qū)動電機(jī)與所述第二驅(qū)動電機(jī)同時工作且所述車速v<60km/h時，所述電動車輛處于雙電機(jī)經(jīng)減速四驅(qū)模式； 步驟二，在一般制動工況下實施制動操作后，所述整車控制器采集所述電動車輛的車速V、制動強(qiáng)度z及電池的荷電狀態(tài)SoC， 當(dāng)所述電動車輛處于
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的復(fù)合制動方法，其特征在于，在所述步驟三中，采用最優(yōu)拉丁超立方的采樣方法對所述復(fù)合制動連續(xù)設(shè)計空間進(jìn)行離散化處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的復(fù)合制動方法，其特征在于，在所述步驟三中，采用多島遺傳算法對所述采樣點進(jìn)行優(yōu)化計算。
6.根據(jù)權(quán)利要求3-5中任意一項所述的復(fù)合制動方法，其特征在于，在所述步驟三中，在對所述采樣點的確定性優(yōu)化解a ^ain和Y進(jìn)行可靠性分析時，以所述確定性優(yōu)化解％?“和Yrertain為均值，并根據(jù)設(shè)定的方差系數(shù)，在 Q certain、、certain左右6西格瑪范圍內(nèi)進(jìn)行描述性采樣，并將采樣得到的描述性采樣點設(shè)置為Ntl組，分別對每一組數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，驗證計算得到的所述確定性優(yōu)化解Y。#_是否滿足所述制動力分配參數(shù)α和Y的邊界約束條件，所述邊界約束條件為:
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的復(fù)合制動方法，其特征在于，所述復(fù)合制動預(yù)測模型的允許預(yù)測誤差SpradicytS 5%。
【文檔編號】B60L15/00GK103991384SQ201410226728
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年5月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月26日
【發(fā)明者】何洪文, 郭洪強(qiáng), 張永志, 劉偉 申請人:北京理工大學(xué)