本發明涉及電動汽車技術領域,更具體地說,涉及一種電動汽車的制動能量回饋方法和制動能量回饋系統。
背景技術:
能源危機和環境惡化已成為制約全球經濟發展的重要因素,研究節能、環保的新能源汽車是緩解能源壓力、降低環境污染的有效手段之一。目前,新能源汽車主要為電動汽車,該電動汽車包括具備純電動驅動能力的插電式混合動力汽車以及純電動汽車。
電動汽車通常具備獨立的前驅動單元和后驅動單元,前驅動單元、后驅動單元均可以在0~1的占比范圍內進行駕駛員需求扭矩的分配,從而實現獨立前驅、獨立后驅或者前后同驅(四輪驅動),這就使得前驅動單元、后驅動單元的扭矩分配具備極大的靈活性。
但是,現有的一些電動汽車的制動能量回饋方法,未能較好地實現液壓制動系統與電回饋制動系統的協調配合,制動過程中車輛穩定性無保障、能量回饋效率較低、電回饋制動和液壓制動銜接過程中的駕駛平順性較差。
綜上所述,如何設計電動汽車的制動能量回饋,以保證制動過程中車輛的穩定性,提高能量回饋效率,提高電回饋制動和液壓制動銜接過程中的駕駛平順性,是目前本領域技術人員亟待解決的問題。
技術實現要素:
本發明的目的是提供一種電動汽車的制動能量回饋方法,以保證制動過程中車輛的穩定性,提高能量回饋效率,提高電回饋制動和液壓制動銜接過程中的駕駛平順性。本發明的另一目的是提供一種電動汽車的制動能量回饋系統。
為了實現上述目的,本發明提供如下技術方案:
一種電動汽車的制動能量回饋方法,包括步驟:
獲取駕駛員需求的需求制動力;
獲取電回饋系統的潛在回饋能力;
獲取基于車輛穩定性的前驅動軸制動力和后驅動軸制動力分配比的范圍a1:b1~a2:b2、以及前驅動軸制動力許可的占比范圍a1~a2,獲取基于經濟性的前驅動軸電回饋扭矩和后驅動軸電回饋扭矩的目標分配比a3∶b3;確定前驅動軸電回饋扭矩目標分配比a,a=MIN[MAX(a1,a3),a2]),后驅動軸電回饋扭矩目標分配比b,b=1-a,所述前驅動軸電回饋扭矩目標分配比a即為前驅動軸制動力目標分配比,所述后驅動軸電回饋扭矩目標分配比b即為后驅動軸制動力目標分配比;
根據車速、所述需求制動力以及所述潛在回饋能力,獲取期望電驅動系統執行的電回饋目標請求扭矩;
根據所述電回饋目標請求扭矩、所述前驅動軸電回饋扭矩目標分配占比a、所述后驅動軸電回饋扭矩目標分配占比b,計算前驅動電機的前目標需求扭矩、后驅動電機的后目標需求扭矩;
控制所述前驅動電機執行所述前目標需求扭矩,控制所述后驅動電機執行所述后目標需求扭矩;
檢測所述前驅動電機的實際執行扭矩、所述后驅動電機的實際執行扭矩;
根據需求制動力、前驅動軸制動力目標分配占比、后驅動軸制力目標分配占比,計算前驅動軸需求制動力和后驅動軸需求制動力;
將前驅動電機的實際執行扭矩換算為前驅動軸實際電回饋扭矩、將后驅動電機的實際執行扭矩換算為后驅動軸實際電回饋扭矩,根據前驅動軸實際電回饋扭矩和后驅動軸實際電回饋扭矩,控制液壓制動系統分別對前軸制動力和后軸制動力進行補償,以使前驅動軸的電回饋制動力和前驅動軸的液壓制動力之和為前驅動軸需求制動力、后驅動軸的電回饋制動力和后驅動軸的液壓制動力之和為后驅動軸需求制動力;
其中,1≥a2>a1>0,1>b1>b2≥0。
優選地,上述電動汽車的制動能量回饋方法中,獲取所述需求制動力,具體包括步驟:
檢測制動踏板的行程,
根據所述制動踏板的行程計算所述需求制動力。
優選地,上述電動汽車的制動能量回饋方法中,獲取所述潛在回饋能力,具體包括步驟:
根據所述需求制動力和車速獲取期望的期望電回饋扭矩;
獲取前驅動單元的前回饋能力、后驅動單元的后回饋能力;
計算電驅動系統的總回饋能力,所述總回饋能力為所述前回饋能力與所述后回饋能力之和;
確定潛在回饋能力,所述潛在回饋能力為所述總回饋能力和所述期望電回饋扭矩中較大的一者。
優選地,上述電動汽車的制動能量回饋方法中,
獲取所述前回饋能力具體為:根據當前電池最大允許可用充電功率、高低壓直流轉換器實際耗電功率、當前前驅動電機最大允許發電扭矩以及當前前驅動電機轉速下的外特性扭矩,實時估算出當前前驅動電機系統的最大可用發電扭矩,所述前驅動電機系統的最大可用發電扭矩即為所述前回饋能力;
獲取所述后回饋能力具體為:根據當前電池最大允許可用充電功率、高低壓直流轉換器實際耗電功率、前驅動電機實際輸出功率、當前后驅動電機最大允許發電扭矩以及當前后驅動電機轉速下的外特性扭矩,實時估算出當前后驅動電機系統的最大可用發電扭矩,所述后驅動電機系統的最大可用發電扭矩即為所述后回饋能力。
優選地,上述電動汽車的制動能量回饋方法中,
獲取基于車輛穩定性的前驅動軸制動力和后驅動軸制動力分配比的范圍a1∶b1~a2∶b2,具體為:
根據車速、方向盤轉角、縱向加速度以及橫擺角速度,獲取基于車輛穩定性的前驅動軸制動力和后驅動軸制動力分配比的范圍a1:b1~a2:b2;
獲取基于經濟性的前驅動軸電回饋扭矩和后驅動軸電回饋扭矩的目標分配比a3:b3,具體為:
根據前驅動電機的效率MAP圖、后驅動電機的效率MAP圖、前驅動電機的轉速、后驅動電機的轉速以及電回饋目標請求扭矩,獲取基于經濟性的前驅動軸電回饋扭矩和后驅動軸電回饋扭矩的目標分配比a3:b3。
本發明提供的電動汽車制動能量回饋方法,通過獲取前驅動軸實際電回饋扭矩、后驅動軸實際電回饋扭矩、前驅動軸需求制動力和后驅動軸需求制動力,并根據前驅動軸需求制動力和前驅動軸實際電回饋扭矩控制液壓制度系統對前軸制動力進行補償,以及根據后驅動軸實際電回饋扭矩和后驅動軸需求制動力對后軸制動力進行補償,以保證前驅動軸的電回饋制動力和前驅動軸的液壓制動力之和為前驅動軸需求制動力、后驅動軸的電回饋制動力和后驅動軸的液壓制動力之和為后驅動軸需求制動力,從而保證了制動過程中車輛的穩定性,提高了能量回饋效率,也提高了電回饋制動和液壓制動銜接過程中的駕駛平順性。
基于上述電動汽車的制動能量回饋方法,本發明還提供了一種電動汽車的制動能量回饋系統包括:動力電池單元,前驅動單元,后驅動單元,整車控制模塊,和再生制動系統控制模塊;
其中,所述再生制動系統控制模塊與所述整車控制模塊信號連接,所述整車控制模塊與所述前驅動單元、所述后驅動單元、所述動力電池單元信號連接;
所述再生制動系統控制模塊包括:第一獲取單元,第二獲取單元,第三獲取單元,第四獲取單元,和第一控制單元;所述整車控制模塊包括:第五獲取單元,第六獲取單元,第七獲取單元,第八獲取單元,和第二控制單元;
第一獲取單元,用于獲取駕駛員需求的需求制動力;
第五獲取單元,用于獲取電回饋系統的潛在回饋能力;
第二獲取單元,用于獲取基于車輛穩定性的前驅動軸制動力和后驅動軸制動力分配比的范圍a1:b1~a2:b2、以及前驅動軸制動力許可的占比范圍a1~a2;
第六獲取單元,用于獲取基于經濟性的前驅動軸電回饋扭矩和后驅動軸電回饋扭矩的目標分配比a3:b3;
第七獲取單元,用于確定前驅動軸電回饋扭矩目標分配占比a,a=MIN[MAX(a1,a3),a2]),后驅動軸電回饋扭矩目標分配占比b,b=1-a,所述前驅動軸電回饋扭矩目標分配比a即為前驅動軸制動力目標分配比,所述后驅動軸電回饋扭矩目標分配比b即為后驅動軸制動力目標分配比;
第三獲取單元,用于根據車速、所述需求制動力以及潛在回饋能力,獲取期望電驅動系統執行的電回饋目標請求扭矩;
第四獲取單元,根據所述需求制動力、所述前驅動軸制動力目標分配占比、所述后驅動軸制力目標分配占比,計算前驅動軸需求制動力和后驅動軸需求制動力;
第二控制單元,用于控制所述前驅動電機執行所述前目標需求扭矩、所述后驅動電機執行所述后目標需求扭矩,并用于接收所述前驅動單元反饋的前驅動電機的實際執行扭矩,用于接收所述后驅動單元反饋的后驅動電機的實際執行扭矩,用于將前驅動電機的實際執行扭矩換算為前驅動軸實際電回饋扭矩、將后驅動電機的實際執行扭矩換算為后驅動軸實際電回饋扭矩;
第一控制單元,根據所述前驅動軸實際電回饋扭矩和所述后驅動軸實際電回饋扭矩,控制液壓制動系統分別對前軸制動力和后軸制動力進行補償,以使前驅動軸的電回饋制動力和前驅動軸的液壓制動力之和為所述前驅動軸需求制動力、后驅動軸的電回饋制動力和后驅動軸的液壓制動力之和為所述后驅動軸需求制動力;
其中,1≥a2>a1>0,1>b1>b2≥0。
優選地,上述電動汽車的制動能量回饋系統中,
所述再生制動系統控制模塊,用于通過對制動液壓力的調節實時調整制動卡鉗作用到制動盤上的制動力;
其中,所述制動卡鉗通過液壓制動管路與再生制動系統控制模塊相連,所述制動卡鉗用于設置在車輪上。
優選地,上述電動汽車的制動能量回饋系統中,
所述第一獲取單元與電動汽車的制動踏板位置傳感器相連,所述第一獲取單元用于獲取所述制動踏板的行程并根據所述制動踏板的行程計算所述需求制動力。
優選地,上述電動汽車的制動能量回饋系統中,
所述第五獲取單元包括:
第一獲取元件,用于根據所述需求制動力和車速獲取期望的期望電回饋扭矩;
第二獲取元件,用于獲取前驅動單元的前回饋能力、后驅動單元的后回饋能力;
第一計算元件,用于計算電驅動系統的總回饋能力,所述總回饋能力為所述前回饋能力與所述后回饋能力之和;
第三獲取元件,用于確定潛在回饋能力;
其中,所述潛在回饋能力為所述總回饋能力和所述期望電回饋扭矩中較大的一者;
第二獲取元件,具體用于根據當前電池最大允許可用充電功率、高低壓直流轉換器實際耗電功率、當前前驅動電機最大允許發電扭矩以及當前前驅動電機轉速下的外特性扭矩,實時估算出當前前驅動電機系統的最大可用發電扭矩,所述前驅動電機系統的最大可用發電扭矩即為所述前回饋能力;根據當前電池最大允許可用充電功率、高低壓直流轉換器實際耗電功率、前驅動電機實際輸出功率、當前后驅動電機最大允許發電扭矩以及當前后驅動電機轉速下的外特性扭矩,實時估算出當前后驅動電機系統的最大可用發電扭矩,所述后驅動電機系統的最大可用發電扭矩即為所述后回饋能力。
優選地,上述電動汽車的制動能量回饋系統中,
第二獲取單元,具體用于根據車速、方向盤轉角、縱向加速度以及橫擺角速度,獲取基于車輛穩定性的前驅動軸制動力和后驅動軸制動力分配比的范圍a1:b1~a2:b2;
第六獲取單元,具體用于根據前驅動電機的效率MAP圖、后驅動電機的效率MAP圖、前驅動電機的轉速、后驅動電機的轉速以及電回饋目標請求扭矩,獲取基于經濟性的前驅動軸電回饋扭矩和后驅動軸電回饋扭矩的目標分配比a3:b3。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案,下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖僅僅是本發明的實施例,對于本領域普通技術人員來講,在不付出創造性勞動的前提下,還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發明實施例提供的電動汽車的制動能量回饋方法的流程示意圖;
圖2為本發明實施例提供的電動汽車的制動能量回饋系統的結構示意圖;
圖3為本發明實施例提供的電動汽車的制動能量回饋系統的控制流程示意圖。
具體實施方式
下面將結合本發明實施例中的附圖,對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例,而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例,本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例,都屬于本發明保護的范圍。
如圖1所示,本發明實施例提供的電動汽車的制動能量回饋方法,具體包括步驟:
S01:獲取駕駛員需求的需求制動力:
獲取需求制動力存在多種方式,為了方便獲取,優先選擇,獲取需求制動力具體包括步驟:檢測制動踏板的行程,根據制動踏板的行程計算需求制動力。當然,也可選擇其他方式獲取,本發明實施例對此不做限定。
為了方便回饋,上述需求制動力應解釋到車輪端,即上述需求制動力為車輪端需求的制動力。
S02:獲取電回饋系統的潛在回饋能力:
獲取潛在回饋能力,存在多種方式。為了便于獲取,優先選擇上述獲取潛在回饋能力具體包括步驟:
根據需求制動力和車速獲取期望的期望電回饋扭矩;
獲取前驅動單元的前回饋能力、后驅動單元的后回饋能力;
計算電驅動系統的總回饋能力,總回饋能力為前回饋能力與后回饋能力之和;
確定潛在回饋能力,潛在回饋能力為總回饋能力和期望電回饋扭矩中較大的一者。
需要說明的是,前回饋能力、后回饋能力、和期望電回饋扭矩應解釋到車輪端。在行業內通常將回饋扭矩定義為負,驅動扭矩定義為正,總回饋能力和期望電回饋扭矩均為負值,潛在回饋能力為總回饋能力和期望電回饋扭矩中較大的一者。
上述獲取前回饋能力具體為:根據當前電池最大允許可用充電功率、高低壓直流轉換器實際耗電功率、當前前驅動電機最大允許發電扭矩以及當前前驅動電機轉速下的外特性扭矩,實時估算出當前前驅動電機系統的最大可用發電扭矩,前驅動電機系統的最大可用發電扭矩即為前回饋能力。
上述獲取后回饋能力具體為:根據當前電池最大允許可用充電功率、高低壓直流轉換器實際耗電功率、前驅動電機實際輸出功率、當前后驅動電機最大允許發電扭矩以及當前后驅動電機轉速下的外特性扭矩,實時估算出當前后驅動電機系統的最大可用發電扭矩,后驅動電機系統的最大可用發電扭矩即為后回饋能力。
可以理解的是,前驅動電機系統的最大可用發電扭矩,即前驅動電機系統的發電能力;后驅動電機系統的最大可用發電扭矩即為后驅動電機系統的發電能力。當前電池最大允許可用充電功率,可由動力電池控制單元獲得;當前前驅動電機最大允許發電扭矩以及當前前驅動電機轉速下的外特性扭矩,可由前驅動電機逆變器獲得;當前后驅動電機最大允許發電扭矩以及當前后驅動電機轉速下的外特性扭矩,可由后驅動電機逆變器獲得。
當前電池最大允許可用充電功率、高低壓直流轉換器實際耗電功率、當前前驅動電機最大允許發電扭矩以及當前前驅動電機轉速下的外特性扭矩、當前電池最大允許可用充電功率、高低壓直流轉換器實際耗電功率、前驅動電機實際輸出功率、當前后驅動電機最大允許發電扭矩以及當前后驅動電機轉速下的外特性扭矩,這些參數均為本領域技術人員所熟知的參數,獲取這些參數的方法也為本領域技術人員所熟知,本文不再贅述。
S03:獲取基于車輛穩定性的前驅動軸制動力許可的占比范圍、期望電驅動系統執行的電回饋目標請求扭矩:
具體地,獲取基于車輛穩定性的前驅動軸制動力和后驅動軸制動力分配比的范圍a1:b1~a2:b2,則獲得基于車輛穩定性的前驅動軸制動力許可的占比范圍為a1~a2。
獲取基于車輛穩定性的前驅動軸制動力和后驅動軸制動力分配比的范圍a1∶b1~a2∶b2,具體為:根據車速、方向盤轉角、縱向加速度以及橫擺角速度,獲取基于車輛穩定性的前驅動軸制動力和后驅動軸制動力分配比的范圍a1:b1~a2:b2。
其中,1≥a2>a1>0,1>b1>b2≥0。例如,a1=0.6,b1=0.4,a2=1,b2=0。
獲取期望電驅動系統執行的電回饋目標請求扭矩,具體為:根據車速、需求制動力以及潛在回饋能力,獲取期望電驅動系統執行的電回饋目標請求扭矩。
可以理解的是,電回饋目標請求扭矩應解釋到車輪端。
S04:獲取前驅動軸電回饋扭矩目標分配占比、后驅動軸電回饋扭矩目標分配占比:
具體地,獲取基于經濟性的前驅動軸電回饋扭矩和后驅動軸電回饋扭矩的目標分配比a3:b3;確定前驅動軸電回饋扭矩目標分配占比a,a=MIN[MAX(a1,a3),a2]),后驅動軸電回饋扭矩目標分配占比b,b=1-a,前驅動軸電回饋扭矩目標分配比a即為前驅動軸制動力目標分配比,后驅動軸電回饋扭矩目標分配比b即為后驅動軸制動力目標分配比。
需要說明的是,扭矩T(Nm)=力F(N)*力矩L(m),文中所述的扭矩和力一直在強調車輪端,車輪端的扭矩即等于車輪端的力乘以力矩(即車輪半徑),而前、后車輪的半徑均相等,即力矩L相等,即T1/T2=F1/F2,因此文中所述的前驅動軸制動力許可的占比范圍,這個比例可以同時適用于力和扭矩,本文不再刻意的來進行區分和強調。具體地,前驅動軸制動力目標分配比,既可以用該比例來計算前驅動電機目標需求扭矩,又可以用它來計算前驅動軸需求的制動力。即電驅動系統前驅動軸電回饋扭矩目標分配比和前驅動軸制動力目標分配占比,是同一個比例值。
獲取基于經濟性的前驅動軸電回饋扭矩和后驅動軸電回饋扭矩的目標分配比a3:b3,具體為:
根據前驅動電機的效率MAP圖、后驅動電機的效率MAP圖、前驅動電機的轉速、后驅動電機的轉速以及電回饋目標請求扭矩,獲取基于經濟性的前驅動軸電回饋扭矩和后驅動軸電回饋扭矩的目標分配比a3:b3。
效率MAP圖,是指電機在給定轉速和轉矩下的效率分布圖。效率MAP圖通過MATLAB繪制。
S05:計算前驅動電機的前目標需求扭矩、后驅動電機的后目標需求扭矩:
具體地,根據電回饋目標請求扭矩、前驅動軸電回饋扭矩目標分配比a、后驅動軸電回饋扭矩目標分配比b,計算前驅動電機的前目標需求扭矩、后驅動電機的后目標需求扭矩。
例如,電回饋目標請求扭矩為W,則前驅動電機的前目標需求扭矩為a×W,后驅動電機的后目標需求扭矩為b×W。
S06:控制前驅動電機執行前目標需求扭矩,控制后驅動電機執行后目標需求扭矩:
具體地,通過前驅動電機逆變器控制前驅動電機執行前目標需求扭矩,通過后驅動電機逆變器控制后驅動電機執行后目標需求扭矩。
S07:檢測前驅動電機的實際執行扭矩、后驅動電機的實際執行扭矩:
可以理解的是,前驅動電機的實際執行扭矩應解釋到車輪端,即前驅動電機的實際執行扭矩換算至車輪端扭矩;后驅動電機的實際執行扭矩應解釋到車輪端,即后驅動電機的實際執行扭矩換算至車輪端扭矩。
S08:獲取前驅動軸需求制動力和后驅動軸需求制動力:
具體的,根據需求制動力、前驅動軸制動力目標分配比、后驅動軸制力目標分配比,計算前驅動軸需求制動力和后驅動軸需求制動力;
S09:控制液壓制度系統進行補償:
具體地,將前驅動電機的實際執行扭矩換算為前驅動軸實際電回饋扭矩、將后驅動電機的實際執行扭矩換算為后驅動軸實際電回饋扭矩,根據前驅動軸實際電回饋扭矩和后驅動軸實際電回饋扭矩,控制液壓制動系統分別對前軸制動力和后軸制動力進行補償,以使前驅動軸的電回饋制動力和前驅動軸的液壓制動力之和為前驅動軸需求制動力、后驅動軸的電回饋制動力和后驅動軸的液壓制動力之和為后驅動軸需求制動力。
控制液壓制動系統分別對前軸制動力和后軸制動力進行補償,確保電回饋制動與液壓制動的總和等于駕駛員需求的制動力,從而滿足整車的制動需求。
需要說明的是,在進行制動力補償的過程中會將電回饋扭矩換算為制動力的,僅電回饋扭矩除以力矩(車輪半徑)即可獲得制動力,這是本領域技術人員能夠理解的。
本發明實施例提供的電動汽車制動能量回饋方法,通過獲取前驅動軸實際電回饋扭矩、后驅動軸實際電回饋扭矩、前驅動軸需求制動力和后驅動軸需求制動力,并根據前驅動軸需求制動力和前驅動軸實際電回饋扭矩控制液壓制度系統對前軸制動力進行補償,以及根據后驅動軸實際電回饋扭矩和后驅動軸需求制動力對后軸制動力進行補償,以保證前驅動軸的電回饋制動力和前驅動軸的液壓制動力之和為前驅動軸需求制動力、后驅動軸的電回饋制動力和后驅動軸的液壓制動力之和為后驅動軸需求制動力,從而保證了制動過程中車輛的穩定性,提高了能量回饋效率,也提高了電回饋制動和液壓制動銜接過程中的駕駛平順性。
基于上述實施例提供的電動汽車的制動能量回饋方法,本發明實施例還提供了一種電動汽車的制動能量回饋系統,如圖2和圖3所示,該電動汽車的制動能量回饋系統包括:動力電池單元1,前驅動單元,后驅動單元,整車控制模塊11,和再生制動系統控制模塊10;
其中,再生制動系統控制模塊10與整車控制模塊11信號連接,整車控制模塊11與前驅動單元、后驅動單元、動力電池單元1信號連接。具體地,再生制動系統控制模塊10與整車控制模塊11信號連接,是指二者的信號相互傳輸,例如,再生制動系統控制模塊10與整車控制模塊11通過CAN(Controller Area Network,控制器局域網絡)實現信號連接。
上述再生制動系統控制模塊10包括:第一獲取單元,第二獲取單元,第三獲取單元,第四獲取單元,和第一控制單元。
上述整車控制模塊11包括:第五獲取單元,第六獲取單元,第七獲取單元,第八獲取單元,和第二控制單元。
上述再生制動系統控制模塊10的第一獲取單元用于獲取駕駛員需求的需求制動力。具體地,上述第一獲取單元與電動汽車的制動踏板位置傳感器相連,第一獲取單元用于獲取制動踏板的行程并根據制動踏板的行程計算需求制動力。
具體地,第一獲取單元根據制動踏板位置傳感器的檢測數據實時解析出制動踏板的行程。第一獲取單元獲取到需求制動力后,將該需求制動力解釋到車輪端,并將該需求制動力發送給整車控制模塊。
上述整車控制模塊11的第五獲取單元,用于獲取電回饋系統的潛在回饋能力。該潛在回饋能力應解釋到車輪端,且該潛在回饋能力為當前電回饋系統的潛在回饋能力,上述整車控制模塊11的第五獲取單元將該潛在回饋能力發送給再生制動系統控制模塊10。
上述再生制動系統控制模塊10的第二獲取單元,用于獲取基于車輛穩定性的前驅動軸制動力和后驅動軸制動力分配比的范圍a1:b1~a2:b2、以及基于車輛穩定性的前驅動軸制動力許可的占比范圍a1~a2。上述再生制動系統控制模塊10的第二獲取單元將基于車輛穩定性的前驅動軸制動力許可的占比范圍a1~a2發送給上述整車控制模塊11。
上述整車控制模塊11的第六獲取單元,用于獲取基于經濟性的前驅動軸電回饋扭矩和后驅動軸電回饋扭矩的目標分配比a3:b3。
上述整車控制模塊11的第七獲取單元,用于確定前驅動軸電回饋扭矩目標分配比a,a=MIN[MAX(a1,a3),a2]),后驅動軸電回饋扭矩目標分配比b,b=1-a,前驅動軸電回饋扭矩目標分配比a即為前驅動軸制動力目標分配比,后驅動軸電回饋扭矩目標分配比b即為后驅動軸制動力目標分配比。
需要說明的是,扭矩T(Nm)=力F(N)*力矩L(m),文中所述的扭矩和力一直在強調車輪端,車輪端的扭矩即等于車輪端的力乘以力矩(即車輪半徑),而前、后車輪的半徑均相等,即力矩L相等,即T1/T2=F1/F2,因此文中所述的前驅動軸制動力許可的占比范圍,這個比例可以同時適用于力和扭矩,本文不再刻意的來進行區分和強調。具體地,前驅動軸制動力目標分配比,既可以用該比例來計算前驅動電機目標需求扭矩,又可以用它來計算前驅動軸需求的制動力。即電驅動系統前驅動軸電回饋扭矩目標分配比和前驅動軸制動力目標分配占比,是同一個比例值。
其中,1≥a2>a1>0,1>b1>b2≥0。例如,a1=0.6,b1=0.4,a2=1,b2=0。
上述整車控制模塊11的第七獲取單元將前驅動軸電回饋扭矩目標分配比a(前驅動軸制動力目標分配比)、后驅動軸電回饋扭矩目標分配比b(后驅動軸制動力目標分配比)發送給上述再生制動系統控制模塊10。
上述再生制動系統控制模塊10的第三獲取單元,用于根據車速、需求制動力以及潛在回饋能力,獲取期望電驅動系統執行的電回饋目標請求扭矩。上述電回饋目標請求扭矩應解釋到車輪端,上述再生制動系統控制模塊10的第三獲取單元將該電回饋目標請求扭矩發送給上述整車控制模塊11。
上述整車控制模塊11的第八獲取單元,用于根據電回饋目標請求扭矩、前驅動軸電回饋扭矩目標分配比a、后驅動軸電回饋扭矩目標分配比b,計算前驅動電機3的前目標需求扭矩、后驅動電機6的后目標需求扭矩。
上述整車控制模塊11的第八獲取單元將前驅動電機3的前目標需求扭矩發送給前驅動電機逆變器2、后驅動電機6的后目標需求扭矩發送給后驅動電機逆變器5。
再生制動系統控制模塊10的第四獲取單元,根據需求制動力、前驅動軸制動力目標分配占比、后驅動軸制力目標分配比,計算前驅動軸需求制動力和后驅動軸需求制動力。
上述整車控制模塊11的第二控制單元,用于控制前驅動電機執行前目標需求扭矩、后驅動電機執行后目標需求扭矩,并用于接收前驅動單元反饋的前驅動電機實際執行扭矩,用于接收后驅動單元反饋的后驅動電機實際執行扭矩,用于將前驅動電機的實際執行扭矩換算為前驅動軸實際電回饋扭矩、將后驅動電機的實際執行扭矩換算為后驅動軸實際電回饋扭矩。
具體地,上述整車控制模塊11的第二控制單元通過前驅動電機逆變器2控制前驅動電機執行前目標需求扭矩、后驅動電機逆變器5控制后驅動電機執行后目標需求扭矩。前驅動電機逆變器2將前驅動電機實際執行扭矩反饋給整車控制模塊11,后驅動電機逆變器5將后驅動電機實際執行扭矩反饋給整車控制模塊11。
整車控制模塊11將前驅動軸實際電回饋扭矩、后驅動軸實際電回饋扭矩反饋給再生制動系統控制模塊10。可以理解的是,前驅動軸實際電回饋扭矩、后驅動軸實際電回饋扭矩均為車輪端的電回饋扭矩。
再生制動系統控制模塊10的第一控制單元,根據前驅動軸實際電回饋扭矩和后驅動軸實際電回饋扭矩,控制液壓制動系統分別對前軸制動力和后軸制動力進行補償,以使前驅動軸的電回饋制動力和前驅動軸的液壓制動力之和為前驅動軸需求制動力、后驅動軸的電回饋制動力和后驅動軸的液壓制動力之和為后驅動軸需求制動力。
需要說明的是,再生制動系統控制模塊10在進行制動力補償的過程中會將電回饋扭矩換算為制動力的,僅電回饋扭矩除以力矩(車輪半徑)即可獲得制動力,這是本領域技術人員能夠理解的。
本發明實施例提供的電動汽車制動能量回饋系統,通過獲取前驅動軸實際電回饋扭矩、后驅動軸實際電回饋扭矩、前驅動軸需求制動力和后驅動軸需求制動力,并根據前驅動軸需求制動力和前驅動軸實際電回饋扭矩控制液壓制度系統對前軸制動力進行補償,以及根據后驅動軸實際電回饋扭矩和后驅動軸需求制動力對后軸制動力進行補償,以保證前驅動軸的電回饋制動力和前驅動軸的液壓制動力之和為前驅動軸需求制動力、后驅動軸的電回饋制動力和后驅動軸的液壓制動力之和為后驅動軸需求制動力,從而保證了制動過程中車輛的穩定性,提高了能量回饋效率,也提高了電回饋制動和液壓制動銜接過程中的駕駛平順性。
優選地,上述電動汽車的制動能量回饋系統中,第五獲取單元包括:
第一獲取元件,用于根據需求制動力和車速獲取期望的期望電回饋扭矩;
第二獲取元件,用于獲取前驅動單元的前回饋能力、后驅動單元的后回饋能力;
第一計算元件,用于計算電驅動系統的總回饋能力,總回饋能力為前回饋能力與后回饋能力之和;
第三獲取元件,用于確定潛在回饋能力;
其中,潛在回饋能力為總回饋能力和期望電回饋扭矩中較大的一者。
需要說明的是,前回饋能力、后回饋能力、和期望電回饋扭矩應解釋到車輪端。在行業內通常將回饋扭矩定義為負,驅動扭矩定義為正,總回饋能力和期望電回饋扭矩均為負值,潛在回饋能力為總回饋能力和期望電回饋扭矩中較大的一者。
進一步地,第二獲取元件,具體用于根據當前電池最大允許可用充電功率、高低壓直流轉換器實際耗電功率、當前前驅動電機最大允許發電扭矩以及當前前驅動電機轉速下的外特性扭矩,實時估算出當前前驅動電機系統的最大可用發電扭矩,前驅動電機系統的最大可用發電扭矩即為前回饋能力;根據當前電池最大允許可用充電功率、高低壓直流轉換器實際耗電功率、前驅動電機實際輸出功率、后驅動電機最大允許發電扭矩以及當前后驅動電機轉速下的外特性扭矩,實時估算出當前后驅動電機系統的最大可用發電扭矩,后驅動電機系統的最大可用發電扭矩即為后回饋能力。
前回饋能力、后回饋能力、期望電回饋扭矩應解釋到車輪端,即前回饋能力為車輪端回饋能力,后回饋能力為車輪端回饋能力,期望電回饋扭矩為車輪端電回饋扭矩。
可以理解的是,前驅動電機系統的最大可用發電扭矩,即前驅動電機系統的發電能力;后驅動電機系統的最大可用發電扭矩即為后驅動電機系統的發電能力。當前電池最大允許可用充電功率,可由動力電池控制單元獲得;當前前驅動電機最大允許發電扭矩以及當前前驅動電機轉速下的外特性扭矩,可由前驅動電機逆變器2獲得;當前后驅動電機最大允許發電扭矩以及當前后驅動電機轉速下的外特性扭矩,可由后驅動電機逆變器5獲得。
當前電池最大允許可用充電功率、高低壓直流轉換器實際耗電功率、當前前驅動電機最大允許發電扭矩以及當前前驅動電機轉速下的外特性扭矩、當前電池最大允許可用充電功率、高低壓直流轉換器實際耗電功率、前驅動電機實際輸出功率、當前后驅動電機最大允許發電扭矩以及當前后驅動電機轉速下的外特性扭矩,這些參數均為本領域技術人員所熟知的參數,獲取這些參數的方法也為本領域技術人員所熟知,本文不再贅述。
優選地,上述電動汽車的制動能量回饋系統中,再生制動系統控制模塊10用于通過對制動液壓力的調節實時調整制動卡鉗8作用到制動盤上的制動力;其中,制動卡鉗8通過液壓制動管路9與再生制動系統控制模塊10相連,制動卡鉗8用于設置在車輪上。
優選地,上述電動汽車的制動能量回饋系統中,第二獲取單元具體用于:根據車速、方向盤轉角、縱向加速度以及橫擺角速度,獲取基于車輛穩定性的前驅動軸制動力和后驅動軸制動力分配比的范圍a1:b1~a2:b2;
第六獲取單元具體用于:根據前驅動電機3的效率MAP圖、后驅動電機6的效率MAP圖、前驅動電機3的轉速、后驅動電機6的轉速以及電回饋目標請求扭矩,獲取基于經濟性的前驅動軸電回饋扭矩和后驅動軸電回饋扭矩的目標分配比a3:b3。
效率MAP圖,是指電機在給定轉速和轉矩下的效率分布圖。效率MAP圖通過MATLAB繪制。
需要說明的是,電機的效率MAP圖,為本領域技術人員所熟知的圖,本文對此不再贅述。
再生制動系統控制模塊10與電動汽車的制動踏板位置傳感器相連,整車控制單元11與電動汽車的加速踏板位置傳感器、制動踏板位置傳感器相連,并與動力電池控制單元、前驅動電機逆變器2、后驅動電機逆變器5、高低壓直流轉換器、電子穩定程序等車載電子管理系統通過CAN網絡進行信息的交互。
上述前驅動單元包括:前驅動電機逆變器2、前驅動電機3和前橋變速箱4,前驅動電機3用于通過前橋變速箱4與前車輪連接,前驅動電機3通過前驅動電機逆變器2與動力電池1電連接。
可以理解的是,前橋變速箱4負責前驅動單元的動力耦合及傳動變速。優選地,前驅動電機3為ISG電機,
上述后驅動單元包括:后驅動電機逆變器5、后驅動電機6和后橋變速箱7,后驅動電機6用于通過后橋變速箱7與后車輪連接。后驅動電機6通過后驅動電機逆變器5與動力電池1電連接。
可以理解的是,后橋變速箱7負責后驅動單元的動力耦合及傳動變速。優選地,后驅動電機6也為ISG電機。
上述電動汽車的制動能量回饋系統所應用的電動汽車為四輪汽車,即該電動汽車包括:右前輪12、左前輪13、左后輪14、和右后輪15。當然,電動汽車的車輪還可為其他個,并不局限于上述實施例。
對所公開的實施例的上述說明,使本領域技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域技術人員來說將是顯而易見的,本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或范圍的情況下,在其它實施例中實現。因此,本發明將不會被限制于本文所示的這些實施例,而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。