本發(fā)明屬于電動(dòng)汽車主動(dòng)安全領(lǐng)域，具體的說(shuō)是一種電動(dòng)汽車制動(dòng)力再分配的實(shí)現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
：車輛主動(dòng)避撞系統(tǒng)控制器無(wú)論是采用直接式控制結(jié)構(gòu)還是分層式控制結(jié)構(gòu)，制動(dòng)力分配策略的研究與開(kāi)發(fā)都是不可或缺的。對(duì)于電動(dòng)汽車的制動(dòng)力分配策略研究來(lái)說(shuō)，所要解決的問(wèn)題為摩擦制動(dòng)力與再生制動(dòng)力的分配問(wèn)題。這方面有很多學(xué)者提出了很多方法來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，例如，非專利文獻(xiàn)1電動(dòng)汽車再生制動(dòng)控制算法研究，作者，李玉芳,林逸,何洪文,陳陸華；非專利文獻(xiàn)2汽車再生制動(dòng)系統(tǒng)機(jī)電制動(dòng)力分配，作者，陳慶樟,何仁；非專利文獻(xiàn)3VehicleStabilityControlwithRegenerativeBrakingandElectronicBrakeForceDistributionforAFour-wheelDriveHybridElectricVehicle[J].ProceedingsoftheInstitutionofMechanicalEngineers,PartD:JournalofAutomobileEngineering，作者，KimDH,KimH；非專利文獻(xiàn)4汽車制動(dòng)能量再生系統(tǒng)制動(dòng)力分配研究，作者，何仁,陳慶樟；以上四種非專利文獻(xiàn)中指出了用固定系數(shù)分配法、最優(yōu)能量回收分配法和基于理想制動(dòng)力分配曲線(I曲線)的分配方法；固定系數(shù)分配法雖然系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是其能量回收率較低，而且制動(dòng)切換時(shí)波動(dòng)較大。最優(yōu)能量回收分配法則是針對(duì)固定系數(shù)分配法存在能量回收率低的問(wèn)題，在制動(dòng)力分配時(shí)以能量回收率最大化為目標(biāo)，但該方法消耗了一部分的制動(dòng)效能，制動(dòng)效果也比較差?；诶硐胫苿?dòng)力分配曲線(I曲線)的分配方法的地面附著條件利用率高，制動(dòng)穩(wěn)定性好，能量回收率較高，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，實(shí)時(shí)決策控制時(shí)需要精確獲得前后軸的垂直載荷方可進(jìn)行。為了使前后輪制動(dòng)力分配曲線逼近理想制動(dòng)力分配曲線，基于防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(Anti-lockBrakingSystems,ABS)被提出，系統(tǒng)使用滑?？刂扑惴▉?lái)防止后輪被鎖死，從而實(shí)現(xiàn)制動(dòng)力分配，例如非專利文獻(xiàn)4汽車制動(dòng)能量再生系統(tǒng)制動(dòng)力分配研究，作者，何仁,陳慶樟。針對(duì)前后輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車的制動(dòng)過(guò)程，一種通過(guò)前后輪制動(dòng)力的比率來(lái)獲得前后輪的制動(dòng)力的方法被提出(例如非專利文獻(xiàn)5ControlMethodsSuitableforElectricVehicleswithIndependentlyDrivenFrontandRearWheelStructure，作者，MutohN,YahagiH)。結(jié)合超級(jí)電容器的充電閾值電壓和電機(jī)特性，一種基于混合動(dòng)力的新再生制動(dòng)控制策略被提出(非專利文獻(xiàn)6ASeriesRegenerativeBrakingControlStrategyBasedonHybrid-Powe，作者，WangF,YinXM,LuoHQ,HuangY)。已有的制動(dòng)力分配方法雖然在制動(dòng)力分配和穩(wěn)定性方面進(jìn)展顯著，但仍然存在一些問(wèn)題有待于進(jìn)一步深入研究與解決。一方面，大多數(shù)的研究都是以前輪驅(qū)動(dòng)方式的電動(dòng)汽車或是混合動(dòng)力電動(dòng)汽車作為研究對(duì)象(非專利文獻(xiàn)6ASeriesRegenerativeBrakingControlStrategyBasedonHybrid-Powe，作者，WangF,YinXM,LuoHQ,HuangY、非專利文獻(xiàn)7StudyontheControlStrategyofHybridElectricVehicleRegenerativeBraking.，作者，CaiL,ZhangX、非專利文獻(xiàn)8純電動(dòng)汽車電液復(fù)合再生制動(dòng)控制，作者，劉志強(qiáng),過(guò)學(xué)迅、非專利文獻(xiàn)9TheResearchofRegenerativeBrakingControlStrategyforAdvancedBrakingDistribution，作者，ZhangJM,RenDB,SongBY,CuiSM,SunG)。前輪的摩擦制動(dòng)力、再生制動(dòng)力分配系數(shù)與后輪的摩擦制動(dòng)力主要是通過(guò)查表來(lái)實(shí)現(xiàn)。所建立的制動(dòng)力分配表主要依賴于實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，沒(méi)有理論基礎(chǔ)，例如汽車仿真軟件ADVISOR2002中制動(dòng)力分配策略。相比之下，以四輪驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車或混合動(dòng)力電動(dòng)汽車作為研究對(duì)象的研究卻很少(非專利文獻(xiàn)3VehicleStabilityControlwithRegenerativeBrakingandElectronicBrakeForceDistributionforAFour-wheelDriveHybridElectricVehicle[J].ProceedingsoftheInstitutionofMechanicalEngineers,PartD:JournalofAutomobileEngineering，作者，KimDH,KimH、非專利文獻(xiàn)5ControlMethodsSuitableforElectricVehicleswithIndependentlyDrivenFrontandRearWheelStructure，作者，MutohN,YahagiH)。制動(dòng)力分配策略也更加復(fù)雜，需要解決的不僅是前輪的摩擦制動(dòng)力、再生制動(dòng)力的分配問(wèn)題，還要解決后輪的摩擦制動(dòng)力、再生制動(dòng)力的分配問(wèn)題。另一方面，汽車結(jié)構(gòu)的不同導(dǎo)致了制動(dòng)力分配策略也大不相同，因此，對(duì)于四輪驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車來(lái)說(shuō)，其制動(dòng)力分配策略的實(shí)用性和通用性較差。非專利文獻(xiàn)5ControlMethodsSuitableforElectricVehicleswithIndependentlyDrivenFrontandRearWheelStructure，作者，MutohN,YahagiH提出了一個(gè)電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。該系統(tǒng)為前后輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，前輪由一個(gè)永磁同步電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)，后輪由一個(gè)感應(yīng)電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)。雖然所提出的制動(dòng)力分配方法得以實(shí)現(xiàn)，但受系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)所限，其通用性較差，很難移植到于此機(jī)械結(jié)構(gòu)不同的電動(dòng)汽車上。非專利文獻(xiàn)9TheResearchofRegenerativeBrakingControlStrategyforAdvancedBrakingDistribution，作者，ZhangJM,RenDB,SongBY,CuiSM,SunG將電子液壓制動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用在前輪驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車上，而沒(méi)有對(duì)四輪驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車進(jìn)行研究。綜上所述，對(duì)于四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車來(lái)說(shuō)，研究具有理論性、實(shí)用性和通用性的制動(dòng)力分配策略對(duì)電動(dòng)汽車主動(dòng)避撞系統(tǒng)的研究與發(fā)展至關(guān)重要。受非專利文獻(xiàn)10純電動(dòng)汽車能量管理關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題的研究，作者，石慶升的啟發(fā)，以四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)輪轂電機(jī)電動(dòng)汽車為研究對(duì)象，申請(qǐng)人首先提出了基于再生制動(dòng)強(qiáng)度連續(xù)性的制動(dòng)力分配策略(非專利文獻(xiàn)11ANewBrakingForceDistributionStrategyforElectricVehicleBasedonRegenerativeBrakingStrengthContinuity，作者，LIANYF,TIANYT,HULL,YINC)，有效地解決了四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車前后輪制動(dòng)力的分配問(wèn)題。隨后，為解決所提出的基于再生制動(dòng)強(qiáng)度連續(xù)性的制動(dòng)力分配策略中制動(dòng)力的方向問(wèn)題，申請(qǐng)人提出了基于約束的再生制動(dòng)強(qiáng)度連續(xù)性的制動(dòng)力分配策略(非專利文獻(xiàn)12LongitudinalCollisionAvoidanceControlofElectricVehiclesBasedonaNewSafetyDistanceModelandConstrained-Regenerative-Braking-Strength-ContinuityBrakingForceDistributionStrategy，作者，Y.Lian,Y.Zhao,L.HuandY.Tian)，有效地解決了制動(dòng)分配過(guò)程中力的方向問(wèn)題。申請(qǐng)人的前期研究工作均在理想的條件下進(jìn)行的，沒(méi)有考慮電動(dòng)汽車中能源存儲(chǔ)系統(tǒng)對(duì)制動(dòng)力分配的影響，因此，在所提出的制動(dòng)力分配策略的基礎(chǔ)上，申請(qǐng)人結(jié)合能源存儲(chǔ)系統(tǒng)的功率需求效率，提出了電動(dòng)汽車制動(dòng)力再分配策略，使其更加符合實(shí)際情況，提高制動(dòng)力分配的有效性與實(shí)用性，增強(qiáng)其理論依據(jù)支撐性。另外，基于制動(dòng)強(qiáng)度的制動(dòng)力分配策略的研究主要集中在雙驅(qū)結(jié)構(gòu)的電動(dòng)汽車制動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)中，而對(duì)于四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車的制動(dòng)力分配策略的研究則很少。四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車的制動(dòng)力分為前輪的摩擦制動(dòng)力和再生制動(dòng)力與后輪的摩擦制動(dòng)力和再生制動(dòng)力，分配的自由度要比雙驅(qū)結(jié)構(gòu)的電動(dòng)汽車要多，制動(dòng)力分配起來(lái)更加復(fù)雜。因此，研究多自由度，即四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車的制動(dòng)力分配策略的研究與實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)汽車動(dòng)力學(xué)控制系統(tǒng)的研發(fā)有著極其重要的意義。電動(dòng)汽車制動(dòng)力分配策略的研究目前大都在理想的條件下進(jìn)行的，即不考慮能量存儲(chǔ)系統(tǒng)(蓄電池組)對(duì)再生能量回收的影響，其理論研究雖然取得一定進(jìn)展，但離實(shí)際應(yīng)用還具有一定的距離。一些學(xué)者提出了考慮電池荷電狀態(tài)(SOC)的制動(dòng)力分配策略，其使用了模糊算法進(jìn)行制動(dòng)力分配。模糊規(guī)則的確定帶有一定的主觀性和經(jīng)驗(yàn)，通用性較差，因此，考慮能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的同時(shí)給出制動(dòng)力分配的精確計(jì)算規(guī)則是十分必要的。而現(xiàn)有的制動(dòng)力分配策略都存在以下的缺點(diǎn)：1、制動(dòng)力分配策略大都以前驅(qū)或后驅(qū)電動(dòng)汽車為研究對(duì)象，而四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車研究的較少；2、制動(dòng)力分配策略大都在理想的條件下進(jìn)行，沒(méi)有考慮約束條件，與實(shí)際應(yīng)用距離較大；3、制動(dòng)力分配策略大都帶有一定的主觀性和經(jīng)驗(yàn)性，通用性較差。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明提供了一種動(dòng)汽車制動(dòng)力再分配策略，在考慮了永磁同步電機(jī)的銅耗和鐵耗的同時(shí)，將功率需求效率引入了制動(dòng)力分配策略當(dāng)中，使所提出的制動(dòng)力分配策略更加符合實(shí)際情況，提高了制動(dòng)力分配的有效性與實(shí)用性，增強(qiáng)了理論依據(jù)支撐性，解決了現(xiàn)有制動(dòng)力分配策略的上述不足。本發(fā)明技術(shù)方案結(jié)合附圖說(shuō)明如下：一種電動(dòng)汽車制動(dòng)力再分配的實(shí)現(xiàn)方法，該實(shí)現(xiàn)方法包括以下步驟：步驟一、簡(jiǎn)化安全制動(dòng)范圍；簡(jiǎn)化后的安全制動(dòng)范圍的函數(shù)表達(dá)式所對(duì)應(yīng)的方程如下：式中，xA為A時(shí)刻前輪摩擦制動(dòng)力的值，單位為N；yA為A時(shí)刻后輪摩擦制動(dòng)力的值，單位為N；xB為B時(shí)刻前輪摩擦制動(dòng)力的值，單位為N；yB為B時(shí)刻后輪摩擦制動(dòng)力的值；為路面附著系數(shù)；G＝mg；m為車輛的質(zhì)量；g為重力加速度，單位為m/s2；Fxb1為前輪制動(dòng)力，單位為N；Fxb2為后輪制動(dòng)力，單位為N；Fμ1為前輪摩擦制動(dòng)力，單位為N；Fμ2為后輪摩擦制動(dòng)力，單位為N；kFD為前輪抱死時(shí)后輪所提供最小制動(dòng)力時(shí)的曲線的切線的斜率；bFD為前輪抱死時(shí)后輪所提供最小制動(dòng)力時(shí)的曲線的切線與縱軸的截距；L＝lf+lr；lr為車輛重心到后輪軸的距離，單位為m；lf為車輛重心到前輪軸的距離，單位為m；hg為車輛的重心高度，單位為m；記方程OA為方程AB為方程BD為方程DF為Fxb2＝kFDFxb1+bFD；令：步驟二、制動(dòng)力第一次分配；基于簡(jiǎn)化的安全制動(dòng)范圍，根據(jù)制動(dòng)強(qiáng)度大小，完成在理想條件下，即不考慮能量存儲(chǔ)系統(tǒng)約束，對(duì)四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車四自由度制動(dòng)力進(jìn)行分配；具體步驟如下：21)、制動(dòng)力根據(jù)制動(dòng)強(qiáng)度的大小進(jìn)行分配；制動(dòng)強(qiáng)度z的大小分為三種模式：弱制動(dòng)強(qiáng)度、中等制動(dòng)強(qiáng)度和強(qiáng)制動(dòng)強(qiáng)度；即，當(dāng)z∈[0,0.1]時(shí)，制動(dòng)系統(tǒng)處于純電制動(dòng)模式；當(dāng)z∈(0.7,1]時(shí)，制動(dòng)系統(tǒng)處于純摩擦制動(dòng)模式；當(dāng)z∈(0.1,0.7]時(shí)，制動(dòng)系統(tǒng)處于電制動(dòng)和摩擦制動(dòng)的復(fù)合制動(dòng)模式；在制動(dòng)力分配過(guò)程中，前后輪制動(dòng)力的關(guān)系如下：Fxb1+Fxb2＝Gz式中，F(xiàn)xb1為前輪制動(dòng)力，單位為N；Fxb2為后輪制動(dòng)力，單位為N；G＝mg；m為車輛的質(zhì)量；g為重力加速度，單位為m/s2；制動(dòng)強(qiáng)度ax為車輛縱向加速度，單位為m/s2；22)、制動(dòng)力則根據(jù)電動(dòng)汽車制動(dòng)力分配原理及制動(dòng)強(qiáng)度的強(qiáng)弱程度進(jìn)行分配；將整個(gè)制動(dòng)過(guò)程的制動(dòng)強(qiáng)度劃分為5個(gè)等級(jí)，即j＝1,2，L，5，在每個(gè)制動(dòng)強(qiáng)度等級(jí)中，制動(dòng)力矢量中的四個(gè)制動(dòng)力均為一次線性表達(dá)式，因此，在每個(gè)制動(dòng)強(qiáng)度等級(jí)中分別用兩個(gè)待定系數(shù)來(lái)表示制動(dòng)力的斜率參數(shù)和截距參數(shù)，即αj和βj，其具體分配過(guò)程如下：①、當(dāng)0≤z≤zF,(z1＝zF，j＝1)，制動(dòng)系統(tǒng)處于純電制動(dòng)模式；式中，zF為F時(shí)刻對(duì)應(yīng)的制動(dòng)強(qiáng)度；假設(shè)α1和β1為該制動(dòng)強(qiáng)度等級(jí)中制動(dòng)力分配待定系數(shù)，則F1,μ1，F(xiàn)1,re1，F(xiàn)1,μ2，F(xiàn)1,re2分別為α1和β1的函數(shù)；結(jié)合式Fxb1+Fxb2＝Gz和方程OA，可獲得此時(shí)的制動(dòng)力矢量，即：F1＝[F1,μ1(α1,β1),F1,re1(α1,β1),F1,μ2(α1,β1),F1,re2(α1,β1)]T式中,②、當(dāng)zF＜z≤zD,(z2＝zD，j＝2)，制動(dòng)系統(tǒng)處于電制動(dòng)和摩擦制動(dòng)的復(fù)合制動(dòng)模式；式中，zD為D時(shí)刻對(duì)應(yīng)的制動(dòng)強(qiáng)度；假設(shè)α2和β2為該制動(dòng)強(qiáng)度等級(jí)中制動(dòng)力分配待定系數(shù)，則F2,μ1，F(xiàn)2,re1，F(xiàn)2,μ2，F(xiàn)2,re2分別為α2和β2的函數(shù)；結(jié)合Fxb1+Fxb2＝Gz和方程OA、DF，可獲得此時(shí)的制動(dòng)力矢量，即：F2＝[F2,μ1(α2,β2),F2,re1(α2,β2),F2,μ2(α2,β2),F2,re2(α2,β2)]T式中,③、當(dāng)zD＜z≤zC,(z3＝zC，j＝3)，制動(dòng)系統(tǒng)處于電制動(dòng)和摩擦制動(dòng)的復(fù)合制動(dòng)模式；式中，zC為C時(shí)刻對(duì)應(yīng)的制動(dòng)強(qiáng)度；假設(shè)α3和β3為該制動(dòng)強(qiáng)度等級(jí)中制動(dòng)力分配待定系數(shù)，則F3,μ1，F(xiàn)3,re1，F(xiàn)3,μ2，F(xiàn)3,re2分別為α3和β3的函數(shù)，結(jié)合式Fxb1+Fxb2＝Gz和方程OA、BD，可獲得此時(shí)的制動(dòng)力矢量，即：F3＝[F3,μ1(α3,β3),F3,re1(α3,β3),F3,μ2(α3,β3),F3,re2(α3,β3)]T式中,④、當(dāng)zC＜z≤zB,(z4＝zB，j＝4)，制動(dòng)系統(tǒng)處于電制動(dòng)和摩擦制動(dòng)的復(fù)合制動(dòng)模式；式中，zB為B時(shí)刻對(duì)應(yīng)的制動(dòng)強(qiáng)度；假設(shè)α4和β4為該制動(dòng)強(qiáng)度等級(jí)中制動(dòng)力分配待定系數(shù)，則F4,μ1，F(xiàn)4,re1，F(xiàn)4,μ2，F(xiàn)4,re2分別為α4和β4的函數(shù)，結(jié)合式Fxb1+Fxb2＝Gz和方程AB、BD，可獲得此時(shí)的制動(dòng)力矢量，即：F4＝[F4,μ1(α4,β4),F4,re1(α4,β4),F4,μ2(α4,β4),F4,re2(α4,β4)]T式中,⑤、當(dāng)zB＜z≤1,j＝5，制動(dòng)系統(tǒng)處于純摩擦制動(dòng)模式；假設(shè)α5和β5為該制動(dòng)強(qiáng)度等級(jí)中制動(dòng)力分配待定系數(shù)，則F5,μ1，F(xiàn)5,re1，F(xiàn)5,μ2，F(xiàn)5,re2分別為α5和β5的函數(shù)，結(jié)合式Fxb1+Fxb2＝Gz和方程AB，可獲得此時(shí)的制動(dòng)力矢量，即：F5＝[F5,μ1(α5,β5),F5,re1(α5,β5),F5,μ2(α5,β5),F5,re2(α5,β5)]T式中,23)、根據(jù)再生制動(dòng)強(qiáng)度函數(shù)fj(z)＝[Fj,re1(αj,βj)+Fj,re2(αj,βj)]/G，j＝1,2，L，5，得在不同制動(dòng)強(qiáng)度下的再生制動(dòng)強(qiáng)度函數(shù)表達(dá)式：f1(z)＝z,0≤z≤zF；f5(z)＝0,zB＜z≤1；考慮汽車制動(dòng)過(guò)程的舒適性與穩(wěn)定性，含有未知參數(shù)的再生制動(dòng)強(qiáng)度函數(shù)fj(z)在不同制動(dòng)強(qiáng)度區(qū)間上應(yīng)具有連續(xù)性，則可以通過(guò)再生制動(dòng)強(qiáng)度函數(shù)的連續(xù)性來(lái)確定其余的6個(gè)待定系數(shù)，即：步驟三、功率需求效率計(jì)算；結(jié)合實(shí)際行駛工況，考慮能量存儲(chǔ)系統(tǒng)對(duì)再生制動(dòng)能量的需求，計(jì)算車輛行駛中實(shí)際的功率需求效率，為制動(dòng)力再分配提供分配比例系數(shù)。忽略逆變器損耗和永磁同步電機(jī)機(jī)械損耗，功率需求效率定義為：式中，Pout為實(shí)際功率需求；Pin為不包括永磁同步電機(jī)的銅耗和鐵耗的功率需求，其計(jì)算公式如下：Pin＝Preq-Pcopper-PironPreq＝(Fre1+Fre2)vx式中，Pcopper為銅耗，單位為W；Piron為鐵耗，單位為W；Fre1為前輪再生制動(dòng)力，單位為N；Fre2為后輪再生制動(dòng)力，單位為N；vx為車輛行駛速度，單位為m/s；f為前輪；r為后輪；Ra為定子繞組相電阻，單位為Ω；iq、id為定子q、d軸電流，單位為A；ioq、iod為定子等效的q、d軸轉(zhuǎn)矩電流，單位為A；icq、icd為定子等效的q、d軸鐵損電流，單位為A；Lq、Ld為定子繞組q、d軸電感，單位為H；ωe為電機(jī)的電角速度，單位為rad/s；ψ為永磁產(chǎn)生的磁鏈，單位為Wb；步驟四、制動(dòng)力再分配；根據(jù)計(jì)算獲得的功率需求效率可得到實(shí)際需要的再生制動(dòng)力，即再生制動(dòng)力的實(shí)際值正比于第一次分配的再生制動(dòng)力，再生制動(dòng)力若不能滿足車輛制動(dòng)要求，則余下的制動(dòng)力由摩擦制動(dòng)力提供，從而完成實(shí)際四自由度的制動(dòng)力分配；根據(jù)功率需求效率來(lái)獲得實(shí)際需要的再生制動(dòng)力，即能源存儲(chǔ)系統(tǒng)所需要的再生制動(dòng)力，即能源存儲(chǔ)系統(tǒng)所需要的再生制動(dòng)力，其余制動(dòng)力由摩擦制動(dòng)系統(tǒng)來(lái)提供；與第一次制動(dòng)力分配相區(qū)別，制動(dòng)力再分配過(guò)程中制動(dòng)力矢量表示為式中αj,βj為已知常數(shù)，由步驟二計(jì)算獲得，具體分配過(guò)程如下：41)當(dāng)0≤z≤zF,j＝1式中，42)當(dāng)zF＜z≤zD,j＝2式中，43)當(dāng)zD＜z≤zC,j＝3式中，44)zC＜z≤zB,j＝4式中，45)當(dāng)zB＜z≤1,j＝5式中，本發(fā)明的有益效果為：1、本發(fā)明所述的電動(dòng)汽車制動(dòng)力再分配策略是針對(duì)四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車提出的，在理論推導(dǎo)與分析上是最復(fù)雜的，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行簡(jiǎn)化即可獲得雙驅(qū)電動(dòng)汽車制動(dòng)力的分配策略，即涵蓋了雙驅(qū)電動(dòng)汽車(前驅(qū)或后驅(qū))的制動(dòng)力分配方法，因此，該分配策略既適用于四驅(qū)電動(dòng)汽車，也適用于雙驅(qū)電動(dòng)汽車，通用性強(qiáng)；2、本發(fā)明慮了永磁同步電機(jī)的銅耗和鐵耗的同時(shí)，將功率需求效率引入了制動(dòng)力分配策略當(dāng)中，使所提出的制動(dòng)力分配策略更加符合實(shí)際情況，提高了制動(dòng)力分配的有效性與實(shí)用性；3、本發(fā)明所提出的制動(dòng)力再分配策略給出了制動(dòng)力分配的理論推導(dǎo)過(guò)程和參數(shù)計(jì)算方法，理論性強(qiáng)，計(jì)算簡(jiǎn)單，是以往具有主觀性和經(jīng)驗(yàn)性的制動(dòng)力分配策略所不能及的。附圖說(shuō)明圖1為傳統(tǒng)安全制動(dòng)范圍曲線圖；圖2為本發(fā)明簡(jiǎn)化后的安全制動(dòng)范圍曲線圖；圖3a為永磁同步電機(jī)d軸等效電路圖；圖3b為永磁同步電機(jī)q軸等效電路圖；圖4為本發(fā)明制動(dòng)力再分配策略結(jié)構(gòu)圖；圖5為本發(fā)明制動(dòng)力再分配策略流程圖；圖6a為車輛功率需求功率為0.93下的行駛速度曲線圖；圖6b為車輛功率需求功率為0.93下的行駛過(guò)程制動(dòng)強(qiáng)度曲線圖；圖6c為車輛功率需求功率為0.93下的前輪摩擦力制動(dòng)力第一次分配曲線圖；圖6d為車輛功率需求功率為0.93下的前輪再生制動(dòng)力第一次分配曲線圖；圖6e為車輛功率需求功率為0.93下的后輪摩擦制動(dòng)力第一次分配曲線圖；圖6f為車輛功率需求功率為0.93下的后輪再生制動(dòng)力第一次分配曲線圖；圖6g為車輛功率需求功率為0.93下的前輪摩擦制動(dòng)力再分配曲線圖；圖6h為車輛功率需求功率為0.93下的前輪再生制動(dòng)力再分配曲線圖；圖6i為車輛功率需求功率為0.93下的后輪摩擦制動(dòng)力再分配曲線圖；圖6j為車輛功率需求功率為0.93下的后輪再生制動(dòng)力再分配曲線圖。具體實(shí)施方式參閱圖4圖5，一種電動(dòng)汽車制動(dòng)力再分配的實(shí)現(xiàn)方法，該方法可以簡(jiǎn)化為以下步驟：S1:安全制動(dòng)范圍函數(shù)表達(dá)式簡(jiǎn)化S11：計(jì)算線性安全制動(dòng)范圍邊界上關(guān)鍵點(diǎn)的坐標(biāo)；S12：計(jì)算線性安全制動(dòng)范圍的具體數(shù)學(xué)表達(dá)式；S2:制動(dòng)力第一次分配S21：推導(dǎo)不同制動(dòng)強(qiáng)度下含有待定系數(shù)的制動(dòng)力矢量；S22：計(jì)算不同制動(dòng)強(qiáng)度下再生制動(dòng)強(qiáng)度函數(shù)；S23：根據(jù)再生制動(dòng)強(qiáng)度連續(xù)性計(jì)算待定系數(shù)；S24：將計(jì)算得到的待定系數(shù)代入制動(dòng)力矢量，即可得到具體的制動(dòng)力矢量；S3：功率需求效率計(jì)算S31：計(jì)算永磁同步電機(jī)的銅耗和鐵耗；S32：計(jì)算不包含永磁同步電機(jī)銅耗和鐵耗的功率需求；S33：計(jì)算實(shí)際功率需求；S34：計(jì)算功率需求效率；S4：制動(dòng)力再分配根據(jù)功率需求效率重新計(jì)算制動(dòng)力矢量。具體步驟如下：步驟一、簡(jiǎn)化安全制動(dòng)范圍；由于制動(dòng)力分配是基于安全制動(dòng)范圍進(jìn)行計(jì)算與分配的，因此在不改變傳統(tǒng)安全制動(dòng)范圍的前提下，簡(jiǎn)化其表達(dá)式可降低制動(dòng)力分配的計(jì)算量、提高制動(dòng)力分配器的運(yùn)算速度，從而提高整車控制器的實(shí)時(shí)性。參閱圖1，圖1為傳統(tǒng)的安全制動(dòng)范圍，車輛的安全制動(dòng)范圍是由三條前后輪制動(dòng)力分配曲線與橫軸所構(gòu)成的多邊形OBDE。三條制動(dòng)力分配曲線分別為：理想的前后輪制動(dòng)力分配曲線(簡(jiǎn)稱I曲線)、前輪抱死、后輪不抱死時(shí)前后輪制動(dòng)力關(guān)系曲線(簡(jiǎn)稱f線組)和最小后輪制動(dòng)力分配曲線(簡(jiǎn)稱M曲線)，其對(duì)應(yīng)的函數(shù)表達(dá)式分別如下：式中，F(xiàn)xb1為前輪制動(dòng)力，單位為N；Fxb2為后輪制動(dòng)力，單位為N；為路面附著系數(shù)；G＝mg；m為車輛的質(zhì)量；g為重力加速度，單位為m/s2；L＝lf+lr；lr為車輛重心到后輪軸的距離，單位為m；lf為車輛重心到前輪軸的距離，單位為m；hg為車輛的重心高度，單位為m。汽車多采用固定比值的前后輪制動(dòng)力分配曲線來(lái)代替I曲線，如圖2中直線OB。直線OB與曲線OB之間存在偏差，附著利用率較低。因此，使用變比例閥液壓分配曲線(折線OAB)來(lái)替代直線OB以提高了附著利用率。優(yōu)化折線OAB可以進(jìn)一步逼近I曲線。直線OB與曲線OB的交點(diǎn)B對(duì)應(yīng)的附著系數(shù)稱為同步附著系數(shù)。假設(shè)同步附著系數(shù)z(B)＝0.7，則B(xB,yB)可以確定。設(shè)A點(diǎn)坐標(biāo)為A(xA,yA)，則變比例閥液壓分配曲線方程可表示為：式中，x表示前輪摩擦制動(dòng)力，單位為N；y表示后輪摩擦制動(dòng)力，單位為N。由折線OAB與曲線OB所夾面積最小，取所夾面積為目標(biāo)函數(shù)：J＝S1-S2-S3(5)式中，優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，對(duì)xA求導(dǎo)，且令則A點(diǎn)坐標(biāo)可獲得：此外，M曲線也具有非線性可用其切線來(lái)替代，既保證制動(dòng)過(guò)程的安全性，又簡(jiǎn)化了安全制動(dòng)范圍的函數(shù)表達(dá)式。因此，簡(jiǎn)化后的安全制動(dòng)范圍是由四條前后輪制動(dòng)力分配曲線(OA、AB、BD、DF)與橫軸所構(gòu)成的多邊形OABDF，其函數(shù)表達(dá)式分別如下：式中，xA為A時(shí)刻前輪摩擦制動(dòng)力的值，單位為N；yA為A時(shí)刻后輪摩擦制動(dòng)力的值，單位為N；xB為B時(shí)刻前輪摩擦制動(dòng)力的值，單位為N；yB為B時(shí)刻后輪摩擦制動(dòng)力的值；為路面附著系數(shù)；G＝mg；m為車輛的質(zhì)量；g為重力加速度，單位為m/s2；Fxb1為前輪制動(dòng)力，單位為N；Fxb2為后輪制動(dòng)力，單位為N；Fμ1為前輪摩擦制動(dòng)力，單位為N；Fμ2為后輪摩擦制動(dòng)力，單位為N；kFD為M曲線(即前輪抱死時(shí)后輪所提供最小制動(dòng)力的曲線)切線的斜率；bFD為M曲線切線與縱軸的截距；L＝lf+lr；lr為車輛重心到后輪軸的距離，單位為m；lf為車輛重心到前輪軸的距離，單位為m；hg為車輛的重心高度，單位為m；記方程OA為方程AB為方程BD為方程DF為Fxb2＝kFDFxb1+bFD；令：簡(jiǎn)化后的線性安全制動(dòng)范圍一方面包含于線性化之前的安全制動(dòng)范圍，保證車輛制動(dòng)過(guò)程的安全性；另一方面多邊形各個(gè)邊的表達(dá)式均可由直線方程描述，減輕了制動(dòng)力分配時(shí)制動(dòng)力的計(jì)算負(fù)擔(dān)，提高了整車控制器的實(shí)時(shí)性。步驟二、制動(dòng)力第一次分配；基于簡(jiǎn)化的安全制動(dòng)范圍，根據(jù)制動(dòng)強(qiáng)度大小，完成在理想條件下，即不考慮能量存儲(chǔ)系統(tǒng)約束，對(duì)四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車四自由度制動(dòng)力進(jìn)行分配；具體步驟如下：21)、制動(dòng)力根據(jù)制動(dòng)強(qiáng)度的大小進(jìn)行分配；制動(dòng)強(qiáng)度z的大小分為三種模式：弱制動(dòng)強(qiáng)度、中等制動(dòng)強(qiáng)度和強(qiáng)制動(dòng)強(qiáng)度；即，當(dāng)z∈[0,0.1]時(shí)，制動(dòng)系統(tǒng)處于純電制動(dòng)模式；當(dāng)z∈(0.7,1]時(shí)，制動(dòng)系統(tǒng)處于純摩擦制動(dòng)模式；當(dāng)z∈(0.1,0.7]時(shí)，制動(dòng)系統(tǒng)處于電制動(dòng)和摩擦制動(dòng)的復(fù)合制動(dòng)模式；在制動(dòng)力分配過(guò)程中，前后輪制動(dòng)力的關(guān)系如下：Fxb1+Fxb2＝Gz(8)式中，F(xiàn)xb1為前輪制動(dòng)力，單位為N；Fxb2為后輪制動(dòng)力，單位為N；G＝mg；m為車輛的質(zhì)量；g為重力加速度，單位為m/s2；制動(dòng)強(qiáng)度ax為車輛縱向加速度，單位為m/s2；22)、制動(dòng)力根據(jù)電動(dòng)汽車制動(dòng)力分配原理及制動(dòng)強(qiáng)度的強(qiáng)弱程度進(jìn)行分配；將整個(gè)制動(dòng)過(guò)程的制動(dòng)強(qiáng)度劃分為5個(gè)等級(jí)，即j＝1,2，L，5，在每個(gè)制動(dòng)強(qiáng)度等級(jí)中，制動(dòng)力矢量中的四個(gè)制動(dòng)力均為一次線性表達(dá)式，因此，在每個(gè)制動(dòng)強(qiáng)度等級(jí)中分別用兩個(gè)待定系數(shù)來(lái)表示制動(dòng)力的斜率參數(shù)和截距參數(shù)，即αj和βj，其具體分配過(guò)程如下：①、當(dāng)0≤z≤zF,j＝1，制動(dòng)系統(tǒng)處于純電制動(dòng)模式；式中，zF為F時(shí)刻對(duì)應(yīng)的制動(dòng)強(qiáng)度；假設(shè)α1和β1為該制動(dòng)強(qiáng)度等級(jí)中制動(dòng)力分配待定系數(shù)，則F1,μ1，F(xiàn)1,re1，F(xiàn)1,μ2，F(xiàn)1,re2分別為α1和β1的函數(shù)；結(jié)合式Fxb1+Fxb2＝Gz和方程OA，可獲得此時(shí)的制動(dòng)力矢量，即：F1＝[F1,μ1(α1,β1),F1,re1(α1,β1),F1,μ2(α1,β1),F1,re2(α1,β1)]T(9)式中,②、當(dāng)zF＜z≤zD,j＝2，制動(dòng)系統(tǒng)處于電制動(dòng)和摩擦制動(dòng)的復(fù)合制動(dòng)模式；式中，zD為D時(shí)刻對(duì)應(yīng)的制動(dòng)強(qiáng)度；假設(shè)α2和β2為該制動(dòng)強(qiáng)度等級(jí)中制動(dòng)力分配待定系數(shù)，則F2,μ1，F(xiàn)2,re1，F(xiàn)2,μ2，F(xiàn)2,re2分別為α2和β2的函數(shù)；結(jié)合Fxb1+Fxb2＝Gz和方程OA、DF，可獲得此時(shí)的制動(dòng)力矢量，即：F2＝[F2,μ1(α2,β2),F2,re1(α2,β2),F2,μ2(α2,β2),F2,re2(α2,β2)]T(10)式中,③、當(dāng)zD＜z≤zC,j＝3，制動(dòng)系統(tǒng)處于電制動(dòng)和摩擦制動(dòng)的復(fù)合制動(dòng)模式；式中，zC為C時(shí)刻對(duì)應(yīng)的制動(dòng)強(qiáng)度；假設(shè)α3和β3為該制動(dòng)強(qiáng)度等級(jí)中制動(dòng)力分配待定系數(shù)，則F3,μ1，F(xiàn)3,re1，F(xiàn)3,μ2，F(xiàn)3,re2分別為α3和β3的函數(shù)，結(jié)合式Fxb1+Fxb2＝Gz和方程OA、BD，可獲得此時(shí)的制動(dòng)力矢量，即：F3＝[F3,μ1(α3,β3),F3,re1(α3,β3),F3,μ2(α3,β3),F3,re2(α3,β3)]T(11)式中,④、當(dāng)zC＜z≤zB,j＝4，制動(dòng)系統(tǒng)處于電制動(dòng)和摩擦制動(dòng)的復(fù)合制動(dòng)模式；式中，zB為B時(shí)刻對(duì)應(yīng)的制動(dòng)強(qiáng)度；假設(shè)α4和β4為該制動(dòng)強(qiáng)度等級(jí)中制動(dòng)力分配待定系數(shù)，則F4,μ1，F(xiàn)4,re1，F(xiàn)4,μ2，F(xiàn)4,re2分別為α4和β4的函數(shù)，結(jié)合式Fxb1+Fxb2＝Gz和方程AB、BD，可獲得此時(shí)的制動(dòng)力矢量，即：F4＝[F4,μ1(α4,β4),F4,re1(α4,β4),F4,μ2(α4,β4),F4,re2(α4,β4)]T(12)式中,⑤、當(dāng)zB＜z≤1,j＝5，制動(dòng)系統(tǒng)處于純摩擦制動(dòng)模式；假設(shè)α5和β5為該制動(dòng)強(qiáng)度等級(jí)中制動(dòng)力分配待定系數(shù)，則F5,μ1，F(xiàn)5,re1，F(xiàn)5,μ2，F(xiàn)5,re2分別為α5和β5的函數(shù)，結(jié)合式Fxb1+Fxb2＝Gz和方程AB，可獲得此時(shí)的制動(dòng)力矢量，即：F5＝[F5,μ1(α5,β5),F5,re1(α5,β5),F5,μ2(α5,β5),F5,re2(α5,β5)]T(13)式中,23)、根據(jù)再生制動(dòng)強(qiáng)度函數(shù)fj(z)＝[Fj,re1(αj,βj)+Fj,re2(αj,βj)]/G，j＝1,2,L,5，得在不同制動(dòng)強(qiáng)度下的再生制動(dòng)強(qiáng)度函數(shù)表達(dá)式：f1(z)＝z,0≤z≤zF；f5(z)＝0,zB＜z≤1；考慮汽車制動(dòng)過(guò)程的舒適性與穩(wěn)定性，含有未知參數(shù)的再生制動(dòng)強(qiáng)度函數(shù)fj(z)在不同制動(dòng)強(qiáng)度區(qū)間上應(yīng)具有連續(xù)性，則可以通過(guò)再生制動(dòng)強(qiáng)度函數(shù)的連續(xù)性來(lái)確定其余的6個(gè)待定系數(shù)，即：步驟三、功率需求效率計(jì)算；結(jié)合實(shí)際行駛工況，考慮能量存儲(chǔ)系統(tǒng)對(duì)再生制動(dòng)能量的需求，計(jì)算車輛行駛中實(shí)際的功率需求效率，為制動(dòng)力再分配提供分配比例系數(shù)。忽略逆變器損耗和永磁同步電機(jī)機(jī)械損耗，功率需求效率定義為：式中，Pout為實(shí)際功率需求，可由ADVISOR2002汽車軟件中的能量存儲(chǔ)模塊計(jì)算得到；Pin為不包括永磁同步電機(jī)的銅耗和鐵耗的功率需求，其計(jì)算公式如下：Pin＝Preq-Pcopper-Piron(17)Preq＝(Fre1+Fre2)vx(18)式中，Pcopper為銅耗，單位為W；Piron為鐵耗，單位為W；Fre1為前輪再生制動(dòng)力，單位為N；Fre2為后輪再生制動(dòng)力，單位為N；vx為車輛行駛速度，單位為m/s；f為前輪；r為后輪；Ra為定子繞組相電阻，單位為Ω；iq、id為定子q、d軸電流，單位為A；ioq、iod為定子等效的q、d軸轉(zhuǎn)矩電流，單位為A；icq、icd為定子等效的q、d軸鐵損電流，單位為A；Lq、Ld為定子繞組q、d軸電感，單位為H；ωe為電機(jī)的電角速度，單位為rad/s；ψ為永磁產(chǎn)生的磁鏈，單位為Wb；四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車前后輪輪轂電機(jī)均使用相同功率永磁同步電機(jī)，因此，前后輪永磁同步電機(jī)的等效電路相同，考慮鐵心損耗的兩相任意旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸(dq坐標(biāo)軸)上的等效電路如圖3所示。交軸也叫q軸，直軸也叫d軸，它們實(shí)際上是坐標(biāo)軸，而不是實(shí)際的軸。在永磁同步電機(jī)控制中，為了能夠得到類似直流電機(jī)的控制特性，在電機(jī)轉(zhuǎn)子上建立了一個(gè)坐標(biāo)系，此坐標(biāo)系與轉(zhuǎn)子同步轉(zhuǎn)動(dòng)，取轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)方向?yàn)閐軸，垂直于轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)方向?yàn)閝軸，將電機(jī)的數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)換到此坐標(biāo)系下，可實(shí)現(xiàn)d軸和q軸的解耦，從而得到良好控制特性。步驟四、制動(dòng)力再分配；根據(jù)計(jì)算獲得的功率需求效率可得到實(shí)際需要的再生制動(dòng)力，即再生制動(dòng)力的實(shí)際值正比于第一次分配的再生制動(dòng)力，再生制動(dòng)力若不能滿足車輛制動(dòng)要求，則余下的制動(dòng)力由摩擦制動(dòng)力提供，從而完成實(shí)際四自由度的制動(dòng)力分配；根據(jù)功率需求效率來(lái)獲得實(shí)際需要的再生制動(dòng)力，即能源存儲(chǔ)系統(tǒng)所需要的再生制動(dòng)力，即能源存儲(chǔ)系統(tǒng)所需要的再生制動(dòng)力，其余制動(dòng)力由摩擦制動(dòng)系統(tǒng)來(lái)提供；與第一次制動(dòng)力分配相區(qū)別，制動(dòng)力再分配過(guò)程中制動(dòng)力矢量表示為式中αj,βj為已知常數(shù)，由步驟二計(jì)算獲得，具體分配過(guò)程如下：41)當(dāng)0≤z≤zF,j＝1式中，42)當(dāng)zF＜z≤zD,j＝2式中，43)當(dāng)zD＜z≤zC,j＝3式中，44)zC＜z≤zB,j＝4式中，45)當(dāng)zB＜z≤1,j＝5式中，參閱圖4，制動(dòng)力第一次分配是根據(jù)制動(dòng)強(qiáng)度的大小將總制動(dòng)力進(jìn)行初步分配；分配后的前后輪再生制動(dòng)力用來(lái)參與功率需求效率的計(jì)算；制動(dòng)力第二次分配則是根據(jù)第一次分配的結(jié)果和功率需求效率的大小進(jìn)行制動(dòng)力的再分配。實(shí)施例本發(fā)明所提出的制動(dòng)力再分配策略采用仿真實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，車輛參數(shù)如表1所示。實(shí)驗(yàn)以高速路況HWFET(HighWayFuelEconomyTest)和城市路況UDDS(UrbanDynamometerDrivingSchedule)作為車輛行駛路況，如圖6a所示。根據(jù)制動(dòng)強(qiáng)度的定義，可計(jì)算對(duì)應(yīng)的制動(dòng)強(qiáng)度，如圖6b所示。根據(jù)車輛制動(dòng)時(shí)的制動(dòng)強(qiáng)度，可得到前后輪制動(dòng)力的第一次分配，其分配結(jié)果如圖6c、6d、6e、6f所示。再根據(jù)功率需求效率，可對(duì)前后輪制動(dòng)力進(jìn)行二次分配，其分配結(jié)構(gòu)如圖6g、6h、6i、6j所示。由前后輪制動(dòng)力的兩次分配結(jié)果可以看出，車輛在制動(dòng)過(guò)程中，再生制動(dòng)力的實(shí)際需求量如果少于第一次分配的再生制動(dòng)力，使用第一次分配的制動(dòng)力進(jìn)行制動(dòng)的話，一部分再生制動(dòng)能量將被消耗掉，而且當(dāng)再生制動(dòng)能量較大時(shí)有過(guò)充的可能，對(duì)能量存儲(chǔ)系統(tǒng)影響較大。而考慮功率需求效率后，實(shí)際需要多少再生制動(dòng)力就控制系統(tǒng)就提供多少再生制動(dòng)力，余下的由摩擦制動(dòng)力提供，不僅能夠完成預(yù)期的制動(dòng)效果，而且不會(huì)對(duì)能量存儲(chǔ)系統(tǒng)產(chǎn)生影響，延長(zhǎng)電池的使用壽命。表2中列出的兩次制動(dòng)力分配數(shù)據(jù)。足以說(shuō)明所提出的制動(dòng)力再分配方法可行、切合實(shí)際。由此可見(jiàn)，所提出的制動(dòng)力再分配方法切合實(shí)際、有理論依據(jù)做支撐、適合四驅(qū)和雙驅(qū)結(jié)構(gòu)的電動(dòng)汽車，具有很好的應(yīng)用性和推廣性。表1四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車整車參數(shù)表2兩次制動(dòng)力分配數(shù)據(jù)對(duì)照表由上述數(shù)組足以說(shuō)明本發(fā)明所提出的制動(dòng)力再分配方法可行、切合實(shí)際。由此可見(jiàn)，所提出的制動(dòng)力再分配方法切合實(shí)際、有理論依據(jù)做支撐、適合四驅(qū)和雙驅(qū)結(jié)構(gòu)的電動(dòng)汽車，具有很好的應(yīng)用性和推廣性。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3