前驅(qū)電動汽車再生制動與abs匹配控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及電動汽車【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及前驅(qū)電動汽車再生制動與ABS匹配控制方法，控制器確定制動強度，然后再根據(jù)電液復(fù)合制動控制策略判定此制動是否為緊急制動，若是緊急制動，直接進入ABS系統(tǒng)；若不是，先確定汽車前后軸制動力，再結(jié)合最大再生制動力確定出前后軸的摩擦制動力及前軸再生制動力,當(dāng)檢測到前輪達到最佳滑移率時，ABS系統(tǒng)開啟，保持再生制動力不變，調(diào)節(jié)制動輪缸的壓力，將車輪滑移率控制在最佳值，防止車輪抱死；當(dāng)檢測到后輪有趨于抱死的趨勢時，采用傳統(tǒng)的ABS控制后輪滑移率。本發(fā)明把再生制動系統(tǒng)和ABS系統(tǒng)結(jié)合起來，進行綜合控制，不但可以回收部分制動能量，提高經(jīng)濟性，還可以使汽車獲得更佳的制動性能。
【專利說明】前驅(qū)電動汽車再生制動與ABS匹配控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電動汽車【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種前驅(qū)電動汽車再生制動與ABS匹配控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來，電動汽車以其低能耗、零排放的優(yōu)勢受到了各界的關(guān)注，一些企業(yè)和科研機構(gòu)也在政府政策導(dǎo)向的驅(qū)使下大力研究電動汽車。
[0003]制動能量回收技術(shù)是電動汽車節(jié)能的重要手段，電機有兩種工作狀態(tài):驅(qū)動電機狀態(tài)和發(fā)電電機狀態(tài)。當(dāng)電機在發(fā)電狀態(tài)運行時，既可對軸產(chǎn)生制動扭矩，實現(xiàn)汽車減速，又可以將汽車的部分制動能量轉(zhuǎn)換為電能，給動力電池充電，從而提高汽車的續(xù)航里程。特別在城市工況中，汽車啟動與制動過程發(fā)生頻繁，電動汽車能回收更多的制動能。有關(guān)研究表明，在城市工作中，如果能將汽車的制動能量進行有效的回收，其續(xù)航里程將提高百分之十到百分之三十。再生制動技術(shù)對降低能源消耗、減少污染物的排放以及減少制動器制動片的磨損都有很好的作用。
[0004]車輪抱死是汽車在制動的過程中經(jīng)常會遇到的一個問題，它一方面會加劇輪胎的磨損，另一方面又會導(dǎo)致汽車出現(xiàn)危險情況:前輪抱死時，汽車將喪失轉(zhuǎn)向能力，無法避開人或者障礙物；后輪抱死則會使汽車發(fā)生側(cè)滑、甩尾等危險工況。車輪抱死是比較危險的，為此，防抱死制動系統(tǒng)(Ant1-lock Braking System,簡稱ABS)被引入到汽車制動系統(tǒng)中，并不斷得到人們的認可，現(xiàn)已成為汽車出廠的標(biāo)準(zhǔn)配置之一。汽車引入ABS之后，即使發(fā)生緊急制動情況，車輪也處于非抱死狀態(tài)，這樣就避免了前輪抱死或者后輪抱死情況的發(fā)生，提高了汽車在制動過程中的安全性。ABS系統(tǒng)主要采用的是電子控制技術(shù)，它由控制器、輪速傳感器和電磁閥三部分組成。在制動過程中，當(dāng)輪速傳感器檢測到車輪有抱死趨勢時，控制器會控制電磁閥執(zhí)行相應(yīng)的操作，使制動輪缸內(nèi)的壓力在增壓-保壓-減壓三個過程中反復(fù)切換，防止車輪抱死，且使車輪的滑移率控制在一個最佳的值附近，從而獲得最大的制動減速度，減少制動距離，使汽車能盡快減速停車。
[0005]相比于傳統(tǒng)的燃油汽車，電動汽車的制動系統(tǒng)多了個再生制動系統(tǒng)，且在制動的過程中，再生制動系統(tǒng)將參與整個制動過程，它與ABS系統(tǒng)共同起作用，因此，如何做好這二者之間的匹配與協(xié)調(diào)就顯得尤為重要。
[0006]為了保證制動汽車的方向穩(wěn)定性和足夠的制動效率，聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟委員會制定的ECE R13制動法規(guī)對雙軸汽車前后軸制動器制動力提出了明確的要求。ECE R13制動法規(guī)《有關(guān)M、N和O類車輛制動認證的統(tǒng)一規(guī)定》中明確規(guī)定兩軸汽車前、后軸制動力分配比應(yīng)滿足以下要求:
[0007]對于P = 0.2?0.8之間的各種車輛，要求制動強度
[0008]
ζ >0.1+ 0.85((/9-0.2)、1)
[0009]車輛在各種裝載狀態(tài)下，前軸利用附著系數(shù)曲線應(yīng)該在后軸利用附著系數(shù)曲線之上。當(dāng)制動強度在0.3?0.45之間時，如果后軸利用附著系數(shù)曲線超過直線P = z + U、.則允許后軸利用附著系數(shù)曲線在前軸利用附著系數(shù)曲線的上方。ECE法規(guī)對于轎車的制動力分配的要求如圖1所示。
[0010]純電動汽車的制動系統(tǒng)綜合了再生制動系統(tǒng)和傳統(tǒng)液壓制動系統(tǒng)，因此，汽車所需的制動力矩由再生制動力矩和摩擦制動力矩共同提供。再生制動力矩的加入，必然改變了汽車前后軸制動器制動力分配比，改變后的值也應(yīng)該滿足法規(guī)的要求。
[0011]再生制動系統(tǒng)可以回收制動能量，延長續(xù)航里程，因此，我們應(yīng)盡可能多的使再生制動力參與制動過程。但是，由于再生制動力作用在驅(qū)動輪上，它的加入必然增大了制動力分配比β值，使前輪趨于抱死的可能性加大，后輪制動力應(yīng)用不足。
[0012]基于提高能量利用率的角度考慮，在電動汽車制動時，應(yīng)盡可能的讓再生制動力系統(tǒng)去提供制動時所需的制動力，當(dāng)其不能滿足時再由傳統(tǒng)的摩擦制動力提供，但必須保證制動過程的安全性。因此，純電動汽車的制動系統(tǒng)應(yīng)具備以下三項功能:
[0013](I)滿足總制動力的需求。無論控制器控制的復(fù)合制動系統(tǒng)處于何種工作模式，都必須滿足制動系統(tǒng)所提供制動力等于總的制動力需求，使制動效果同駕駛員的預(yù)期一致。
[0014](2)滿足ECE制動法規(guī)的要求。為了防止制動過程中后輪提前抱死拖滑出現(xiàn)側(cè)滑、甩尾等危險情況，同時提高前后輪的利用附著系數(shù)，要求汽車前、后軸制動器制動力的分配必須滿足ECE法規(guī)要求。
[0015](3)制動防抱死功能。為了提高制動性能，純電動汽車的制動系統(tǒng)也應(yīng)該裝載ABS系統(tǒng)，防止制動時車輪發(fā)生抱死。同時，ABS系統(tǒng)將汽車輪胎的滑移率控制在最佳值附近，從而能獲得更大的制動減速度，減少制動距離。
[0016]在1015、NYCC、ECE-EUDC等典型循環(huán)工況下，汽車的最高車速以及平均車速較低，減速制動過程頻繁，并且制動強度小于0.3的中低度制動情況較多，其中制動強度小于0.1的比例分別占96.2%，75.5%，90.3%。為此，研究再生制動與ABS匹配性控制策略對于純電動車輛推廣至雨水或降雪量較大的地區(qū)具有非常重要的意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]為解決上述技術(shù)中的不足，本發(fā)明的目的在于:提供一種前驅(qū)電動汽車再生制動與ABS匹配控制方法，把再生制動系統(tǒng)和ABS系統(tǒng)結(jié)合起來，進行綜合控制，滿足總制動力需求和ECE制動法規(guī)要求的同時，實現(xiàn)制動防抱死功能，不但可以回收部分制動能量，提高經(jīng)濟性，還可以使汽車獲得更佳的制動性能。
[0018]為解決其技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案為:
[0019]所述前驅(qū)電動汽車再生制動與ABS匹配控制方法，包括:
[0020]a.控制器根據(jù)制動踏板的開度確定電動汽車制動強度，然后再根據(jù)電、液復(fù)合制動控制策略判定此制動是否為緊急制動；
[0021]b.若是緊急制動，則直接進入ABS防抱死系統(tǒng)，再生制動系統(tǒng)不參與制動；若不是緊急制動，則首先根據(jù)ECE制動法規(guī)確定汽車前、后軸制動力，再結(jié)合電機所能提供的最大再生制動力，確定出前、后軸的摩擦制動力以及前軸的再生制動力；
[0022]c.針對電動汽車前、后輪進行分別控制，根據(jù)電動汽車前、后車輪角速度信號分別計算出前后輪的角減速度，當(dāng)其小于參考值-X時，說明車輪趨于抱死的可能性較大，此時再根據(jù)電動汽車前、后輪轉(zhuǎn)速和參考車速計算出前后輪的滑移率，以此判斷輪胎是否趨于抱死；
[0023]d.若滑移率大于最佳滑移率，說明車輪趨于抱死，此時，針對前輪應(yīng)保持其所能提供的最大再生制動力大小不變，通過調(diào)節(jié)摩擦制動力來控制車輪免于抱死；針對后輪，則直接通過調(diào)節(jié)摩擦制動力防止其發(fā)生抱死，若滑移率小于最佳滑移率，車輪不會發(fā)生抱死，不做處理。
[0024]本發(fā)明克服液壓制動系統(tǒng)短時間內(nèi)不一定能填補再生制動系統(tǒng)減小的制動力的缺陷，防止電動汽車出現(xiàn)抖動，保證總制動力滿足駕駛員的制動需求；防止汽車在雨雪等低附著系數(shù)路面進行制動時，因為很小的制動強度導(dǎo)致車輪發(fā)生抱死現(xiàn)象，最大限度回收汽車減速制動過程中消耗的能量，提高了能量的利用率。
[0025]其中，所述電、液復(fù)合制動控制策略為:
[0026]當(dāng)0〈z〈0.1時，ECE制動法規(guī)無要求，此時，制動過程所需的制動力較小，再生制動力完全可以提供，故由再生制動力單獨提供制動力，摩擦制動力不參與制動過程，以盡可能多的回收制動能量；
[0027]當(dāng)0.1<ζ<0.7時，采用復(fù)合制動模式，即再生制動力與摩擦制動力同時參與制動過程。優(yōu)先采用再生制動力，當(dāng)電機所能提供的最大力矩不能提供整車所需的制動力時，摩擦制動力再參與制動，提供剩余所需的制動力；
[0028]當(dāng)ζ>0.7時，屬于緊急制動工況，此時，為了保障制動的安全，退出再生制動系統(tǒng)，由傳統(tǒng)的液壓制動系統(tǒng)完全提供制動所需的制動力；
[0029]其中，ζ為制動強度。
[0030]結(jié)合ECE法規(guī)轎車的制動力分配圖，及公式Z> 0.1 + 0.85(^-0.2)和公式爐= ζ + 0.05，計算得到制動力分配比β的取值范圍。
(z + 0.07)(b + zh?)(z + 0.01)(a-zhj
[0031]β<-—:β>\--L(2)
0.85zL0.85zL
(2 + 0.05)(7) + 2/? )(2:+ 0.05)(^ -zh )
[0032]β<----±1:β>\Λ--Kl{j)
zLzL
[0033]上式中，a為電動汽車質(zhì)心距離前輪的距離，b為電動汽車質(zhì)心距離后輪的距離，hg為電動汽車質(zhì)心高度，L為汽車的軸距，上述參量單位均為米(m)。
[0034]代入車子的各項參數(shù)，最后擬合的關(guān)系式可表示為:
[0035]β = 0.85-0.1z (4)
[0036]根據(jù)汽車行業(yè)現(xiàn)有公知技術(shù)計算電動汽車總的制動力，電動汽車總的制動力確定后，根據(jù)公式(4)所述的制動力分配比來計算電動汽車前、后軸制動力。電動汽車前、后軸制動力確定后，前驅(qū)電動汽車的后軸制動力全部由摩擦制動力來提供，前軸制動力由前軸的摩擦制動力和再生制動力兩者共同提供，前軸再生制動力根據(jù)電動汽車所用電機的特性曲線即可唯一確定，前軸再生制動力確定后，前軸的總制動力減去再生制動力即為前軸摩擦制動力。
[0037]另外，所述參考值X取值范圍為37-43，優(yōu)選40 ;所述最佳滑移率取值范圍為0.15-0.4，優(yōu)選 0.2。
[0038]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0039]本發(fā)明把再生制動系統(tǒng)和ABS系統(tǒng)結(jié)合起來，進行綜合控制，滿足總制動力需求和ECE制動法規(guī)要求的同時，實現(xiàn)制動防抱死功能，不但可以回收部分制動能量，提高經(jīng)濟性，還可以使汽車獲得更佳的制動性能，克服液壓制動系統(tǒng)短時間內(nèi)不一定能填補再生制動系統(tǒng)減小的制動力的缺陷，防止電動汽車出現(xiàn)抖動，保證總制動力滿足駕駛員的制動需求；防止汽車在雨雪等低附著系數(shù)路面進行制動時，因為很小的制動強度導(dǎo)致車輪發(fā)生抱死現(xiàn)象，最大限度回收汽車減速制動過程中消耗的能量，提高了能量的利用率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0040]圖1ECE法規(guī)對于轎車制動力分配要求圖。
[0041]圖2本發(fā)明控制程序流程圖。

【具體實施方式】
[0042]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例做進一步描述:
[0043]如圖1-2所示，所述前驅(qū)電動汽車再生制動與ABS匹配控制方法，包括:
[0044]a.控制器根據(jù)制動踏板的開度確定電動汽車制動強度，然后再根據(jù)電、液復(fù)合制動控制策略判定此制動是否為緊急制動；
[0045]b.若是緊急制動，則直接進入ABS防抱死系統(tǒng)，再生制動系統(tǒng)不參與制動；若不是緊急制動，則首先根據(jù)ECE制動法規(guī)確定汽車前、后軸制動力，再結(jié)合電機所能提供的最大再生制動力，確定出前、后軸的摩擦制動力以及前軸的再生制動力；
[0046]c.針對電動汽車前、后輪進行分別控制，根據(jù)電動汽車前、后車輪角速度信號分別計算出前后輪的角減速度，當(dāng)其小于參考值-X時，說明車輪趨于抱死的可能性較大，此時再根據(jù)電動汽車前、后輪轉(zhuǎn)速和參考車速計算出前后輪的滑移率，以此判斷輪胎是否趨于抱死；
[0047]d.若滑移率大于最佳滑移率，說明車輪趨于抱死，此時，針對前輪應(yīng)保持其所能提供的最大再生制動力大小不變，通過調(diào)節(jié)摩擦制動力來控制車輪免于抱死；針對后輪，則直接通過調(diào)節(jié)摩擦制動力防止其發(fā)生抱死，若滑移率小于最佳滑移率，車輪不會發(fā)生抱死，不做處理。
[0048]本發(fā)明克服液壓制動系統(tǒng)短時間內(nèi)不一定能填補再生制動系統(tǒng)減小的制動力的缺陷，防止電動汽車出現(xiàn)抖動，保證總制動力滿足駕駛員的制動需求；防止汽車在雨雪等低附著系數(shù)路面進行制動時，因為很小的制動強度導(dǎo)致車輪發(fā)生抱死現(xiàn)象，最大限度回收汽車減速制動過程中消耗的能量，提高了能量的利用率。
[0049]本實施例中，參考值X取值范圍為37-43，優(yōu)選40 ;最佳滑移率取值范圍為
0.15-0.4，優(yōu)選0.2，圖2中最佳滑移率S以0.2為例；所述電、液復(fù)合制動控制策略為:
[0050]當(dāng)0〈z〈0.1時,ECE制動法規(guī)無要求,此時,制動過程所需的制動力較小,再生制動力完全可以提供，故由再生制動力單獨提供制動力，摩擦制動力不參與制動過程，以盡可能多的回收制動能量；
[0051]當(dāng)0.1<ζ<0.7時，采用復(fù)合制動模式，即再生制動力與摩擦制動力同時參與制動過程。優(yōu)先采用再生制動力，當(dāng)電機所能提供的最大力矩不能提供整車所需的制動力時，摩擦制動力再參與制動，提供剩余所需的制動力；
[0052]當(dāng)z>0.7時，屬于緊急制動工況，此時，為了保障制動的安全，退出再生制動系統(tǒng)，由傳統(tǒng)的液壓制動系統(tǒng)完全提供制動所需的制動力；
[0053]其中，z為制動強度。
[0054]結(jié)合ECE法規(guī)轎車的制動力分配圖，及公式z H + 0.85(^-().2)和公式
ρ = Ζ + 0.05，計算得到制動力分配比β的取值范圍。
「 ^ ?Ο + 0.07)(Α + ζ/7?)(ζ + 0.07)(?/-ζ/--)
[0055]β<-—；β>\--(5)
0.85zL0.85ζΖ.(ζ + 0.05)(/? + ζ/ζ,)(ζ + 0.05)(-- -ζΛ )
____/ \<J // \<? //
[0056]β <-—\β> 1--—(6)
z.LzL
[0057]上式中，a為電動汽車質(zhì)心距離前輪的距離，b為電動汽車質(zhì)心距離后輪的距離，hg為電動汽車質(zhì)心高度，L為汽車的軸距，上述參量單位均為米(m)。
[0058]代入車子的各項參數(shù)，最后擬合的關(guān)系式可表示為:
[0059]β = 0.85-0.1z (7)
[0060]根據(jù)汽車行業(yè)現(xiàn)有公知技術(shù)計算電動汽車總的制動力，電動汽車總的制動力確定后，根據(jù)公式(7)所述的制動力分配比來計算電動汽車前、后軸制動力。電動汽車前、后軸制動力確定后，前驅(qū)電動汽車的后軸制動力全部由摩擦制動力來提供，前軸制動力由前軸的摩擦制動力和再生制動力兩者共同提供，前軸再生制動力根據(jù)電動汽車所用電機的特性曲線即可唯一確定，前軸再生制動力確定后，前軸的總制動力減去再生制動力即為前軸摩擦制動力。
[0061]本發(fā)明把再生制動系統(tǒng)和ABS系統(tǒng)結(jié)合起來，進行綜合控制，滿足總制動力需求和ECE制動法規(guī)要求的同時，實現(xiàn)制動防抱死功能，不但可以回收部分制動能量，提高經(jīng)濟性，還可以使汽車獲得更佳的制動性能，克服液壓制動系統(tǒng)短時間內(nèi)不一定能填補再生制動系統(tǒng)減小的制動力的缺陷，防止電動汽車出現(xiàn)抖動，保證總制動力滿足駕駛員的制動需求；防止汽車在雨雪等低附著系數(shù)路面進行制動時，因為很小的制動強度導(dǎo)致車輪發(fā)生抱死現(xiàn)象，最大限度回收汽車減速制動過程中消耗的能量，提高了能量的利用率。
【權(quán)利要求】
1.一種前驅(qū)電動汽車再生制動與ABS匹配控制方法，其特征在于，包括: a.控制器根據(jù)制動踏板的開度確定電動汽車制動強度，然后再根據(jù)電、液復(fù)合制動控制策略判定此制動是否為緊急制動； b.若是緊急制動，則直接進入ABS防抱死系統(tǒng)，再生制動系統(tǒng)不參與制動；若不是緊急制動，則首先根據(jù)ECE制動法規(guī)確定汽車前、后軸制動力，再結(jié)合電機所能提供的最大再生制動力，確定出前、后軸的摩擦制動力以及前軸的再生制動力； c.針對電動汽車前、后輪進行分別控制，根據(jù)電動汽車前、后車輪角速度信號分別計算出前后輪的角減速度，當(dāng)其小于參考值-X時，說明車輪趨于抱死的可能性較大，此時再根據(jù)電動汽車前、后輪轉(zhuǎn)速和參考車速計算出前后輪的滑移率，以此判斷輪胎是否趨于抱死； d.若滑移率大于最佳滑移率，說明車輪趨于抱死，此時，針對前輪應(yīng)保持其所能提供的最大再生制動力大小不變，通過調(diào)節(jié)摩擦制動力來控制車輪免于抱死；針對后輪，則直接通過調(diào)節(jié)摩擦制動力防止其發(fā)生抱死，若滑移率小于最佳滑移率，車輪不會發(fā)生抱死，不做處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的前驅(qū)電動汽車再生制動與ABS匹配控制方法，其特征在于，所述制動強度與制動力分配比β的擬合關(guān)系式為:β = 0.85-0.lz，其中ζ表示制動強度，β為制動力分配比。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的前驅(qū)電動汽車再生制動與ABS匹配控制方法，其特征在于，所述參考值X取值范圍為37-43。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的前驅(qū)電動汽車再生制動與ABS匹配控制方法，其特征在于，所述參考值X為40。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的前驅(qū)電動汽車再生制動與ABS匹配控制方法，其特征在于，所述最佳滑移率取值范圍為0.15-0.4。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的前驅(qū)電動汽車再生制動與ABS匹配控制方法，其特征在于，所述最佳滑移率為0.2。
【文檔編號】B60T8/172GK104192107SQ201410401713
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月14日
【發(fā)明者】李衛(wèi)民, 胡悅, 徐回, 程斌, 潘云龍, 相臣, 張海寧 申請人:濟寧中科先進技術(shù)研究院有限公司