发明内容
本公开的目的是提供一种简单易行的用于双轴驱动车辆的制动回馈控制方法和装置。
为了实现上述目的,本公开提供一种用于双轴驱动车辆的制动回馈控制方法。所述车辆包括电池、前轴、前轴电机、后轴和后轴电机。所述方法包括:当所述车辆制动时,获取所述车辆的制动加速度;根据所述制动加速度,确定所述前轴可承受的最大制动力矩和所述后轴可承受的最大制动力矩;根据所述前轴可承受的最大制动力矩和所述后轴可承受的最大制动力矩,确定所述前轴电机的目标回馈力矩和所述后轴电机的目标回馈力矩;控制所述前轴电机对所述前轴施加所述前轴电机的目标回馈力矩,并控制所述后轴电机对所述后轴施加所述后轴电机的目标回馈力矩,以回馈所述电池。
可选地,所述根据所述制动加速度,确定所述前轴可承受的最大制动力矩和所述后轴可承受的最大制动力矩的步骤包括:通过以下公式确定所述前轴可承受的最大制动力矩和所述后轴可承受的最大制动力矩:
Txb1=Fxb1·r
Txb2=Fxb2·r
Fxb1+Fxb2=μ·mg
Fz1·Lcar=mg·L2-m·ax·hg
Fz2·Lcar=mg·L1+m·ax·hg
其中,Txb1为所述前轴可承受的最大制动力矩,Txb2为所述后轴可承受的最大制动力矩,Fxb1为所述前轴电机承受的制动力,Fxb2为所述后轴电机承受的制动力,r为车轮半径,Fz1为路面对前车轮的法向作用力,Fz2为路面对后车轮的法向作用力,m为所述车辆的质量,g为重力加速度,μ为路面的附着系数,Lcar为所述前轴和所述后轴之间的轴距,L1为所述车辆的质心到所述前轴之间的水平距离,L2为所述车辆的质心到所述后轴之间的水平距离,hg为所述车辆的质心距离路面的高度,ax为所述制动加速度的绝对值。
可选地,所述根据所述前轴可承受的最大制动力矩和所述后轴可承受的最大制动力矩,确定所述前轴电机的目标回馈力矩和所述后轴电机的目标回馈力矩的步骤包括:根据所述前轴电机的状态参数确定所述前轴电机的最大回馈力矩,根据所述后轴电机的状态参数确定所述后轴电机的最大回馈力矩;当所述前轴可承受的最大制动力矩小于或等于所述前轴电机的最大回馈力矩时,将所述前轴可承受的最大制动力矩确定为所述前轴电机的目标回馈力矩;当所述后轴可承受的最大制动力矩小于或等于所述后轴电机的最大回馈力矩时,将所述后轴可承受的最大制动力矩确定为所述后轴电机的目标回馈力矩。
可选地,所述根据所述前轴可承受的最大制动力矩和所述后轴可承受的最大制动力矩,确定所述前轴电机的目标回馈力矩和所述后轴电机的目标回馈力矩的步骤包括:根据所述电池的状态参数,确定所述电池允许的最大回馈力矩;当所述前轴可承受的最大制动力矩与所述后轴可承受的最大制动力矩之和小于或等于所述电池允许的最大回馈力矩时,将所述前轴可承受的最大制动力矩确定为所述前轴电机的目标回馈力矩,将所述后轴可承受的最大制动力矩确定为所述后轴电机的目标回馈力矩。
可选地,所述根据所述前轴可承受的最大制动力矩和所述后轴可承受的最大制动力矩,确定所述前轴电机的目标回馈力矩和所述后轴电机的目标回馈力矩的步骤还包括:当所述前轴可承受的最大制动力矩与所述后轴可承受的最大制动力矩之和大于所述电池允许的最大回馈力矩时,根据以下公式确定所述前轴电机的目标回馈力矩和所述后轴电机的目标回馈力矩:
其中,T1为所述前轴电机的目标回馈力矩,T2为所述后轴电机的目标回馈力矩,Txb1为所述前轴可承受的最大制动力矩,Txb2为所述后轴可承受的最大制动力矩,Tc为所述电池允许的最大回馈力矩。
本公开还提供一种用于双轴驱动车辆的制动回馈控制装置。所述车辆包括电池、前轴、前轴电机、后轴和后轴电机。所述装置包括:获取模块,用于当所述车辆制动时,获取所述车辆的制动加速度;第一确定模块,用于根据所述制动加速度,确定所述前轴可承受的最大制动力矩和所述后轴可承受的最大制动力矩;第二确定模块,用于根据所述前轴可承受的最大制动力矩和所述后轴可承受的最大制动力矩,确定所述前轴电机的目标回馈力矩和所述后轴电机的目标回馈力矩;控制模块,用于控制所述前轴电机对所述前轴施加所述前轴电机的目标回馈力矩,并控制所述后轴电机对所述后轴施加所述后轴电机的目标回馈力矩,以回馈所述电池。
通过上述技术方案,根据实时获取的车辆制动加速度,分别确定出前轴和后轴可承受的最大制动力矩,进一步确定出前轴电机和后轴电机分别用于回馈给电池的目标回馈力矩。这样,能够从车辆实际运动状态的角度出发,确定出前轴和后轴分别可承受的最大制动力矩,使所确定的用于回馈给电池以转化为电能的目标回馈力矩更加准确,从而使前轴和后轴的制动力矩能够得到较大程度的利用,节省了能源。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开,并不用于限制本公开。
目前在电动车辆中常用的回馈力矩计算方法中,首先由标定的最大制动力矩参数表格得到不同转速下的驾驶员制动力矩需求,同时根据电机、电池能力获得其最大允许的制动力矩,驾驶员制动力矩需求与最大允许的制动力矩中,取较小者作为回馈制动力矩。
发明人考虑到,可以根据车辆在制动时的实际运动状态来确定出前轴和后轴可承受的最大制动力矩,在此基础上,确定出回馈给电池的目标回馈力矩。这样就使前轴和后轴的制动力矩能够得到较大程度的利用。
图1是一示例性实施例示出的用于双轴驱动车辆的制动回馈控制方法的流程图。所述车辆包括电池、前轴、前轴电机、后轴和后轴电机。如图1所示,所述方法可以包括以下步骤。
在步骤S11中,当车辆制动时,获取车辆的制动加速度。其中,车辆的制动加速度可以通过加速度传感器来检测得到。
在步骤S12中,根据制动加速度,确定前轴可承受的最大制动力矩和后轴可承受的最大制动力矩。由于车辆的制动加速度反映了车辆实际的受力状况,因此,可以根据制动加速度对车辆进行受力分析,计算出前轴和后轴可承受的最大制动力矩。
其中,可承受的最大制动力矩可以理解为,当车轴受到的制动力矩大于该可承受的最大制动力矩时,车轮就会发生抱死现象。
在步骤S13中,根据前轴可承受的最大制动力矩和后轴可承受的最大制动力矩,确定前轴电机的目标回馈力矩和后轴电机的目标回馈力矩。也就是,可以在前轴和后轴可承受的最大制动力矩的基础上,考虑一些限制因素对回馈力矩给予一定的限制,最终确定出回馈给电池的目标回馈力矩。
在步骤S14中,控制前轴电机对前轴施加前轴电机的目标回馈力矩,并控制后轴电机对后轴施加后轴电机的目标回馈力矩,以回馈电池。
通过上述技术方案,根据实时获取的车辆制动加速度,分别确定出前轴和后轴可承受的最大制动力矩,进一步确定出前轴电机和后轴电机分别用于回馈给电池的目标回馈力矩。这样,能够从车辆实际运动状态的角度出发,确定出前轴和后轴分别可承受的最大制动力矩,使所确定的用于回馈给电池以转化为电能的目标回馈力矩更加准确,从而使前轴和后轴的制动力矩能够得到较大程度的利用,节省了能源。
在本公开的一实施例中,根据制动加速度,确定前轴可承受的最大制动力矩和后轴可承受的最大制动力矩的步骤(步骤S12)可以包括:通过以下公式确定前轴可承受最大的制动力矩和后轴可承受的最大制动力矩:
Txb1=Fxb1·r
Txb2=Fxb2·r
Fxb1+Fxb2=μ·mg
Fz1·Lcar=mg·L2-m·ax·hg
Fz2·Lcar=mg·L1+m·ax·hg
其中,Txb1为前轴可承受的最大制动力矩,Txb2为后轴可承受的最大制动力矩,Fxb1为前轴电机承受的制动力,Fxb2为后轴电机承受的制动力,r为车轮半径,Fz1为路面对前车轮的法向作用力,Fz2为路面对后车轮的法向作用力,m为车辆的质量,g为重力加速度,μ为路面的附着系数,Lcar为前轴和后轴之间的轴距,L1为车辆的质心到所述前轴之间的水平距离,L2为车辆的质心到后轴之间的水平距离,hg为车辆的质心距离路面的高度,ax为制动加速度的绝对值。
具体地,图2是一示例性实施例示出的双轴驱动车辆在水平路面制动时的受力示意图。在图2中,忽略了空气阻力和滚动阻力偶矩。O点为车辆的质心,质心位置可以预先设定。分别对前、后车轮与路面的接触点进行受力分析,由力矩公式,可以得到如下关系:
当车辆在附着系数为μ的路面行驶时,为了使制动时车辆的稳定性较好,并能保证最大的制动强度,可以使前、后车轮的制动力等于对应的附着力,这样,可以充分利用路面的附着系数产生的力。即有:
Fxb1+Fxb2=μ·mg (2)
Fxb1=μFz1 (3)
Fxb2=μFz2 (4)
根据公式(3)和(4),可以得到:
根据公式(1)、(2)、(5)、(6)可以计算出前轴电机承受的制动力矩和后轴电机承受的制动力矩。
其中,r、m、Lcar、L1、L2、hg可以是根据车辆的实际数据预先设定的固定值。μ可以为预定的值,例如,可以取常见的较好路面的附着系数0.7-0.8。也可以预先确定附着系数与滑移率之间的对应关系,根据实时检测的车轮轮速和车速计算出滑移率,再根据滑移率和上述对应关系得到路面的附着系数。
在该实施例中,通过车辆在水平路面上的受力分析,确定出前轴可承受的最大制动力矩和后轴可承受的最大制动力矩,使得车辆在水平路面上制动时,前轴和后轴的制动力矩能够得到较大程度的利用。
在确定前轴和后轴可承受的最大制动力矩之后,可以在此基础上,考虑一些限制因素,来决定最后用于回馈给电池的目标回馈力矩。这些限定因素,可以包括两个电机的最大回馈能力。在本公开的另一实施例中,根据前轴可承受的最大制动力矩和后轴可承受的最大制动力矩,确定前轴电机的目标回馈力矩和后轴电机的目标回馈力矩的步骤(步骤S13)可以包括以下步骤。
在步骤S131中,根据前轴电机的状态参数确定前轴电机的最大回馈力矩,根据后轴电机的状态参数确定后轴电机的最大回馈力矩。
其中,前、后轴电机的状态参数可以包括电机温度、转速等。简单地,可以预先通过实验建立电机的最大回馈力矩与其状态参数之间的对应关系,通过查表的方式来确定电机在当前状态下的最大回馈力矩。还可以通过其他方法来确定,于此不再详细描述。
在步骤S132中,当前轴可承受的最大制动力矩小于或等于前轴电机的最大回馈力矩时,将前轴可承受的最大制动力矩确定为前轴电机的目标回馈力矩。
在步骤S133中,当后轴可承受的最大制动力矩小于或等于后轴电机的最大回馈力矩时,将后轴可承受的最大制动力矩确定为后轴电机的目标回馈力矩。
即,当轴可承受的最大制动力矩小于或等于电机的最大回馈力矩时,可以不受电机回馈能力的限制,将其可承受的最大制动力矩都作为目标回馈力矩。可以理解的是,当轴可承受的最大制动力矩大于电机的最大回馈力矩时,可以将电机的最大回馈力矩作为目标回馈力矩。
该实施例中,根据电机的最大回馈力矩对目标回馈力矩进行了限制,使得所确定的目标回馈力矩更加符合电机实际的工况,因此更加准确,并且电机能力在保证整车安全的前提下能够得到较大程度的利用。
上述的限定因素还可以包括电池允许的最大回馈力矩。在本公开的又一实施例中,根据前轴可承受的最大制动力矩和后轴可承受的最大制动力矩,确定前轴电机的目标回馈力矩和后轴电机的目标回馈力矩的步骤(步骤S13)可以包括以下步骤。
在步骤S134中,根据电池的状态参数,确定电池允许的最大回馈力矩。
其中,电池的状态参数可以包括电池的温度、荷电状态等。简单地,可以预先通过实验建立电池允许的最大回馈力矩与其状态参数之间的对应关系,通过查表的方式来确定电池在当前状态下允许的最大回馈力矩。还可以通过其他方法来确定,于此不再详细描述。
在步骤S135中,当前轴可承受的最大制动力矩与后轴可承受的最大制动力矩之和小于或等于电池允许的最大回馈力矩时,将前轴可承受的最大制动力矩确定为前轴电机的目标回馈力矩,将后轴可承受的最大制动力矩确定为后轴电机的目标回馈力矩。
即,当轴可承受的最大制动力矩小于或等于电池允许的最大回馈力矩时,可以不受电池能力的限制,将其可承受的最大制动力矩作为目标回馈力矩。该实施例中,根据电池允许的最大回馈力矩对电机的目标回馈力矩进行了限制,使得所确定的目标回馈力矩更加符合电池实际的工况,因此更加准确,并且电池能力在保证整车安全的前提下能够得到较大程度的利用。
可以理解的是,还可以将上述两个实施例结合起来,同时考虑电池允许的最大回馈力矩和电机的最大回馈力矩,对电机的目标回馈力矩进行限制。这样,使得所确定的目标回馈力矩更加符合电池和电机的实际的工况,因此更加准确。
在上述实施例(考虑电池允许的最大回馈力矩对电机的目标回馈力矩进行限制)的基础上,当前轴可承受的最大制动力矩与后轴可承受的最大制动力矩之和大于电池允许的最大回馈力矩时,可以将电池允许的最大回馈力矩最为前轴和后轴电机的目标回馈力矩之和。那么,对于双轴驱动车辆来说,还可以考虑将电池允许的最大回馈力矩在两个电机之间较好地进行分配。
在本公开的又一实施例中,根据前轴可承受的最大制动力矩和后轴可承受的最大制动力矩,确定前轴电机的目标回馈力矩和后轴电机的目标回馈力矩的步骤(步骤S13)还可以包括以下步骤。
在步骤S136中,当前轴可承受的最大制动力矩与后轴可承受的最大制动力矩之和大于电池允许的最大回馈力矩时,根据以下公式确定前轴电机的目标回馈力矩和后轴电机的目标回馈力矩:
其中,T1为前轴电机的目标回馈力矩,T2为后轴电机的目标回馈力矩,Txb1为前轴可承受的最大制动力矩,Txb2为后轴可承受的最大制动力矩,Tc为电池允许的最大回馈力矩。
该实施例中,将电机的目标回馈力矩由电池的能力限制的情况下,将电池允许的最大回馈力矩,按照两个轴可承受的最大制动力矩的比例关系,分配给两个轴。这样,使电池允许的回馈能力得到了较大程度的发挥和较好的利用。
可以理解的是,上述对两个电机的目标回馈力矩的分配方法中,还可以预先根据电机的最大回馈能力对两个电机的目标回馈力矩进行限制。这种结合的实施例,此处不再详细描述。
本公开还提供一种用于双轴驱动车辆的制动回馈控制装置。图3是一示例性实施例示出的用于双轴驱动车辆的制动回馈控制装置的框图。所述车辆包括电池、前轴、前轴电机、后轴和后轴电机。如图3所示,所述用于双轴驱动车辆的制动回馈控制装置10可以包括获取模块11、第一确定模块12、第二确定模块13和控制模块14。
获取模块11用于当所述车辆制动时,获取所述车辆的制动加速度。
第一确定模块12用于根据所述制动加速度,确定所述前轴可承受的最大制动力矩和所述后轴可承受的最大制动力矩。
第二确定模块13用于根据所述前轴可承受的最大制动力矩和所述后轴可承受的最大制动力矩,确定所述前轴电机的目标回馈力矩和所述后轴电机的目标回馈力矩。
控制模块14用于控制所述前轴电机对所述前轴施加所述前轴电机的目标回馈力矩,并控制所述后轴电机对所述后轴施加所述后轴电机的目标回馈力矩,以回馈所述电池。
可选地,所述第一确定模块12可以包括第一确定子模块。
第一确定子模块用于通过以下公式确定所述前轴可承受的最大制动力矩和所述后轴可承受的最大制动力矩:
Txb1=Fxb1·r
Txb2=Fxb2·r
Fxb1+Fxb2=μ·mg
Fz1·Lcar=mg·L2-m·ax·hg
Fz2·Lcar=mg·L1+m·ax·hg
其中,Txb1为所述前轴可承受的最大制动力矩,Txb2为所述后轴可承受的最大制动力矩,Fxb1为所述前轴电机承受的制动力,Fxb2为所述后轴电机承受的制动力,r为车轮半径,Fz1为路面对前车轮的法向作用力,Fz2为路面对后车轮的法向作用力,m为所述车辆的质量,g为重力加速度,μ为路面的附着系数,Lcar为前轴和后轴之间的轴距,L1为所述车辆的质心到所述前轴之间的水平距离,L2为所述车辆的质心到所述后轴之间的水平距离,hg为所述车辆的质心距离路面的高度,ax为所述制动加速度的绝对值。
可选地,所述第二确定模块13可以包括第二确定子模块、第三确定子模块和第四确定子模块。
第二确定子模块用于根据所述前轴电机的状态参数确定所述前轴电机的最大回馈力矩,根据所述后轴电机的状态参数确定所述后轴电机的最大回馈力矩。
第三确定子模块用于当所述前轴可承受的最大制动力矩小于或等于所述前轴电机的最大回馈力矩时,将所述前轴可承受的最大制动力矩确定为所述前轴电机的目标回馈力矩。
第四确定子模块用于当所述后轴可承受的最大制动力矩小于或等于所述后轴电机的最大回馈力矩时,将所述后轴可承受的最大制动力矩确定为所述后轴电机的目标回馈力矩。
可选地,所述第二确定模块13可以包括第五确定子模块和第六确定子模块。
第五确定子模块用于根据所述电池的状态参数,确定所述电池允许的最大回馈力矩。
第六确定子模块用于当所述前轴可承受的最大制动力矩与所述后轴可承受的最大制动力矩之和小于或等于所述电池允许的最大回馈力矩时,将所述前轴可承受的最大制动力矩确定为所述前轴电机的目标回馈力矩,将所述后轴可承受的最大制动力矩确定为所述后轴电机的目标回馈力矩。
可选地,所述第二确定模块13还可以包括第七确定子模块。
第七确定子模块用于当所述前轴可承受的最大制动力矩与所述后轴可承受的最大制动力矩之和大于所述电池允许的最大回馈力矩时,根据以下公式确定所述前轴电机的目标回馈力矩和所述后轴电机的目标回馈力矩:
其中,T1为所述前轴电机的目标回馈力矩,T2为所述后轴电机的目标回馈力矩,Txb1为所述前轴可承受的最大制动力矩,Txb2为所述后轴可承受的最大制动力矩,Tc为所述电池允许的最大回馈力矩。
关于上述实施例中的装置,其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述,此处将不做详细阐述说明。
通过上述技术方案,根据实时获取的车辆制动加速度,分别确定出前轴和后轴可承受的最大制动力矩,进一步确定出前轴电机和后轴电机分别用于回馈给电池的目标回馈力矩。这样,能够从车辆实际运动状态的角度出发,确定出前轴和后轴分别可承受的最大制动力矩,使所确定的用于回馈给电池以转化为电能的目标回馈力矩更加准确,从而使前轴和后轴的制动力矩能够得到较大程度的利用,节省了能源。
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式,但是,本公开并不限于上述实施方式中的具体细节,在本公开的技术构思范围内,可以对本公开的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复,本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外,本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本公开的思想,其同样应当视为本公开所公开的内容。