CN108615125B - 一种制动能量回收***综合性能评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制动能量回收***综合性能评价方法，该方法包括获取制动效能量化指标，获取安全性量化指标，所述安全性量化指标为通过计算实车的横摆角速度和跑偏量与目标横摆角速度和规定的跑偏量比较而获得；获取能量回收率量化指标，所述能量回收率量化指标为通过计算能量回收率的峰值和平均值的加权平均与驱动制动比作商而获得；获取主观评价量化指标，所述主观评价量化指标为通过计算驾驶员对踏板感觉、方向盘拖曳力和车辆方向稳定性的主观评价评分而获得；本申请提供的方法，从安全性，制动效能，回收率评价，主观评价四个方面对制动能量回收***做出评价，最后按照四个性能的评价进行加权，得到该车辆的制动能量回收的性能。

Description

一种制动能量回收***综合性能评价方法

技术领域

本发明涉及车辆性能评价方法技术领域，特别是涉及一种制动能量回收***综合性能评价方法。

背景技术

纯电动汽车或混合动力汽车与传统燃油车相比最大的优势在于能够节省能源，同时在制动过程中能够回收制动能量，从而提高能量利用率，但是现在对于制动能量回收***的评价体系不够完善，不能对一套制动能量回收***做出全面准确的评价。

发明内容

本发明提供了一种制动能量回收***综合性能评价方法。

本发明提供了如下方案：

一种制动能量回收***综合性能评价方法，包括：

获取制动效能量化指标χ₁，所述制动效能量化指标χ₁为通过计算实车的制动强度与驾驶员期望制动强度的差与驾驶员期望制动强度的比值而获得；

获取安全性量化指标χ₂，所述安全性量化指标χ₂为通过计算实车的横摆角速度和跑偏量与目标横摆角速度和规定的跑偏量比较而获得；

获取能量回收率量化指标χ₃，所述能量回收率量化指标χ₃为通过计算能量回收率的峰值和平均值的加权平均与驱动制动比作商而获得；

获取主观评价量化指标χ₄，所述主观评价量化指标χ₄为通过计算驾驶员对踏板感觉、方向盘拖曳力和车辆方向稳定性的主观评价评分而获得；

获取综合性能评价值χ，分别将所述制动效能量化指标χ₁、安全性量化指标χ₂、能量回收率量化指标χ₃、主观评价量化指标χ₄代入如下公式计算获得所述综合性能评价值χ；

χ＝0.3*(χ₁)+0.3*(χ₂)+0.25*(χ₃)+0.15*(χ₄)。

优选的：所述制动效能量化指标χ₁通过如下公式计算获得：

式中：Z_EM,Z_H,Z_D分别为电机制动强度、液压制动强度、驾驶员期望制动强度；t为时间；dt为时间微分。

优选的：所述Z_EM,Z_H,Z_D的计算公式分别为：

式中：T_EM,T_H,T_D分别为电机制动力矩、液压制动力矩、目标制动力矩；m为车辆质量、g为重力加速度、R为车轮半径。

优选的：所述安全性量化指标χ₂通过如下公式计算获得：

式中：

为目标横摆角速度、

为规定的跑偏量、

为实车的横摆角速度、Y为实车的跑偏量。

优选的：所述实车的横摆角速度

通过如下公式计算获得：

式中：

为横摆角速度；

为横摆角加速度；dt为时间微分。

所述实车的跑偏量Y通过如下公式计算获得：

式中：V_X为车辆的纵向速度；ΔM为车辆的横摆力偶矩；I_z为车辆绕z轴的转动惯量；dt为时间微分。

优选的：所述能量回收率量化指标χ₃通过如下公式计算获得：

式中：η₀为电机能量回收率的峰值、η为能量回收率的平均值、a_Drive，a_Brake分别为最大加速度和最大减速度。

优选的：所述电机能量回收率的峰值η₀通过如下公式计算获得：

式中：P_EM为电机制动的功率；P_D为需求的制动功率；T_EM为电机的制动力矩；T_D为需求的制动力矩；ω_R为车轮的转速；η_EM为电机制动的机械效率；η_D为液压制动***的机械效率。

所述能量回收率的平均值η通过如下公式计算获得：

式中：P_EM为电机制动的功率；P_D为需求的制动功率；T_EM为电机的制动力矩；T_D为需求的制动力矩；ω_R为车轮的转速；η_EM为电机制动的机械效率；η_D为液压制动***的机械效率；dt为时间微分。

优选的：所述主观评价量化指标χ₄通过如下公式计算获得：

χ₄＝0.4*(χ₄₁)+0.3*(χ₄₂)+0.3*(χ₄₃)

式中：χ₄₁，χ₄₂，χ₄₃分别为踏板感觉，方向盘拖曳力和车辆方向稳定性的评分。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

通过本发明，可以实现一种制动能量回收***综合性能评价方法，在一种实现方式下，该方法可以包括获取制动效能量化指标χ₁，所述制动效能量化指标χ₁为通过计算实车的制动强度与驾驶员期望制动强度的差与驾驶员期望制动强度的比值而获得；获取安全性量化指标χ₂，所述安全性量化指标χ₂为通过计算实车的横摆角速度和跑偏量与目标横摆角速度和规定的跑偏量比较而获得；获取能量回收率量化指标χ₃，所述能量回收率量化指标χ₃为通过计算能量回收率的峰值和平均值的加权平均与驱动制动比作商而获得；获取主观评价量化指标χ₄，所述主观评价量化指标χ₄为通过计算驾驶员对踏板感觉、方向盘拖曳力和车辆方向稳定性的主观评价评分而获得；获取综合性能评价值χ，分别将所述制动效能量化指标χ₁、安全性量化指标χ₂、能量回收率量化指标χ₃、主观评价量化指标χ₄代入如下公式计算获得所述综合性能评价值χ；χ＝0.3*(χ₁)+0.3*(χ₂)+0.25*(χ₃)+0.15*(χ₄)。本申请提供的方法，从安全性，制动效能，回收率评价，主观评价四个方面对制动能量回收***做出评价，最后按照四个性能的评价进行加权，得到该车辆的制动能量回收的性能。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的制动强度的分配图；

图2是本发明实施例提供的电机MAP图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

参见图1，为本发明实施例提供的一种制动能量回收***综合性能评价方法，如图1所示，该方法包括获取制动效能量化指标χ₁，所述制动效能量化指标χ₁为通过计算实车的制动强度与驾驶员期望制动强度的差与驾驶员期望制动强度的比值而获得；

获取安全性量化指标χ₂，所述安全性量化指标χ₂为通过计算实车的横摆角速度和跑偏量与目标横摆角速度和规定的跑偏量比较而获得；

获取能量回收率量化指标χ₃，所述能量回收率量化指标χ₃为通过计算能量回收率的峰值和平均值的加权平均与驱动制动比作商而获得；

获取主观评价量化指标χ₄，所述主观评价量化指标χ₄为通过计算驾驶员对踏板感觉、方向盘拖曳力和车辆方向稳定性的主观评价评分而获得；

获取综合性能评价值χ，分别将所述制动效能量化指标χ₁、安全性量化指标χ₂、能量回收率量化指标χ₃、主观评价量化指标χ₄代入如下公式计算获得所述综合性能评价值χ；

χ＝0.3*(χ₁)+0.3*(χ₂)+0.25*(χ₃)+0.15*(χ₄)。

进一步的，所述制动效能量化指标χ₁通过如下公式计算获得：

式中：Z_EM,Z_H,Z_D分别为电机制动强度、液压制动强度、驾驶员期望制动强度；t为时间；dt为时间微分。

所述Z_EM,Z_H,Z_D的计算公式分别为：

式中：T_EM,T_H,T_D分别为电机制动力矩、液压制动力矩、目标制动力矩；m为车辆质量、g为重力加速度、R为车轮半径。

所述安全性量化指标χ₂通过如下公式计算获得：

式中：

为目标横摆角速度、

为规定的跑偏量、

为实车的横摆角速度、Y为实车的跑偏量。

所述实车的横摆角速度

通过如下公式计算获得：

式中：

为横摆角速度；

为横摆角加速度；dt为时间微分。

所述实车的跑偏量Y通过如下公式计算获得：

式中：V_X为车辆的纵向速度；ΔM为车辆的横摆力偶矩；I_z为车辆绕z轴的转动惯量；dt为时间微分。

所述能量回收率量化指标χ₃通过如下公式计算获得：

式中：η₀为电机能量回收率的峰值、η为能量回收率的平均值、a_Drive，a_Brake分别为最大加速度和最大减速度。

所述电机能量回收率的峰值η₀通过如下公式计算获得：

式中：P_EM为电机制动的功率；P_D为需求的制动功率；T_EM为电机的制动力矩；T_D为需求的制动力矩；ω_R为车轮的转速；η_EM为电机制动的机械效率；η_D为液压制动***的机械效率。

所述能量回收率的平均值η通过如下公式计算获得：

式中：P_EM为电机制动的功率；P_D为需求的制动功率；T_EM为电机的制动力矩；T_D为需求的制动力矩；ω_R为车轮的转速；η_EM为电机制动的机械效率；η_D为液压制动***的机械效率；dt为时间微分。

所述主观评价量化指标χ₄通过如下公式计算获得：

χ₄＝0.4*(χ₄₁)+0.3*(χ₄₂)+0.3*(χ₄₃)

式中：χ₄₁，χ₄₂，χ₄₃分别为踏板感觉，方向盘拖曳力和车辆方向稳定性的评分。

制动能量回收***在车辆***中，首先需要满足制动效能的要求，其次，它是一套回收能量的***，因此也需要从能量回收率方面做出评价。由于***中存在电机制动和液压制动的串并联形式，所以两者的过渡与转换也需要满足一定的条件，即从安全性与主观评价方面做出评价，综合四个性能的评价进行加权，得到该车辆的制动能量回收***的综合性能。

首先是制动效能。定义制动强度的定义，即制动减速度取反与重力加速度作比值。不同的制动减速度对应不同的制动强度。

在轻微制动条件下，如图1中的原点到A点的过程，车辆的制动力矩应该由电机提供，且电机提供的制动力矩应该满足驾驶员制动强度需求Z_D。

在中等制动强度下，如图1中的A点到B点的过程，电机的制动力矩由于受到最大力矩T_A的限制，不满足驾驶员的制动强度需求，此时需要液压制动配合制动，以满足驾驶员对于制动强度Z_D的需求。

在重度制动条件下，如图1中的B点到D点的过程，由于需求的制动力矩很大，且可能触发ABS功能，此时电机需要退出制动，退出过程中的液压制动力补偿与电机制动力矩减小应该相互协调，满足总的制动强度符合驾驶员的需求Z_D，在此过程中，由于驾驶员施加于制动踏板的力达到最大值，如图1中C点所示，液压制动强度Z_H应该随之改变。

其中，m-车辆质量，kg

g-重力加速度,m/s2

R-车轮半径，m

T_EM,T_H,T_D-分别为电机制动力矩，液压制动力矩，目标制动力矩，Nm

Z_EM,Z_H,Z_D-分别为电机制动强度，液压制动强度，驾驶员期望制动强度。

此量化指标χ₁计算方法为实车的制动强度与驾驶员期望制动强度的差与驾驶员期望制动强度的比值:

从安全性角度出发，轻微制动过程中，制动对于车辆的稳定性影响较小，不会产生大的车身横摆角速度

和车身偏移量Y。

在中等制动过程中，由于制动器或者路面的影响，车身可能产生横摆角速度

和车身偏移Y，此过程中，电机制动力矩和液压制动力矩应该相互协调，保证车身的稳定性，将横摆角速度

和车身偏移量Y控制在一定的范围内。

在重度制动条件下，电机制动和液压制动要做切换控制，此时两种制动模式切换的有效性需要保证，必须成功切换。

在制动工况下，轮胎纵向力极大，甚至达到路面附着极限，此时轮胎侧向力可忽略不计。制动过程中，作用在四个车轮上轮胎的纵向力分别为F_xfl,F_xfr,F_xrl,F_xrr，则作用在整车上的横摆力偶矩为ΔM：

ΔM＝F_xfll_w/2-F_xfrl_w/2+F_xrll_w/2-F_xrrl_w/2 (5)

式中l_w为左右轮胎间的距离。

作用于车辆的横摆力偶矩使车辆产生横摆角加速度：

根据车辆运动学关系知跑偏量：

车身横摆角速度可通过横摆角加速度积分得到：

车身横摆角可通过横摆角加速度积分得到：

综合上述(5)-(8)公式可得简化车辆模型理论分析制动跑偏量：

此量化指标χ₂计算方法为实车的横摆角速度

和跑偏量Y与规定值

Y_D的比较:

从能量回收率角度出发，在轻微制动时，电机制动力矩能够满足驾驶员对于制动减速度的需求，不需要液压制动参与，此时的电机制动的能量回收率的峰值η₀是最大的。在中等制动强度下，由于电机的功率限制，电机的制动力矩不能满足制动减速度需求，此时，液压制动参与，电机的能量回收率的峰值η₀减小。在重度制动条件下，为保证安全起见，电机制动将退出，此时的电机能量回收率的峰值η₀为0，综合整个工况，将电机制动回收的总能量与制动过程中的总能量作商，得到能量回收率的平均值η。

P_EM＝T_EM·ω_R·η_EM (11)

P_D＝T_D·ω_R·η_D (12)

由于能量回收率与电机的功率有关，所以需要将电机功率的影响消除，此处提出驱动制动比的概念，即纯电机驱动的最大加速度与制动过程的最大减速度作商。

此量化指标χ₃计算方法为能量回收率的峰值和平均值的加权平均与驱动制动比作商:

其中，a_Drive，a_Brake分别为最大加速度和最大减速度。

从主观评价角度出发，在轻微制动过程中，踏板感觉与传统液压制动一样，且方向盘的拖曳力比传统液压制动的要小。在中等制动强度下，踏板感觉与传统液压制动一样，且方向盘的拖曳力与传统液压制动一样。在重度制动条件下，电机制动退出时，踏板感觉不能有明显的变化，车辆方向要有较好的稳定性。

此量化指标χ₄计算方法为驾驶员主观感受评价，包括:踏板感觉，方向盘拖曳力和车辆方向稳定性：

χ₄＝0.4*(χ₄₁)+0.3*(χ₄₂)+0.3*(χ₄₃) (16)

其中，χ₄₁，χ₄₂，χ₄₃分别为踏板感觉，方向盘拖曳力和车辆方向稳定性的评分。

按照上述评价指标对车辆的制动能量回收***进行主客观评价，并量化，最终加权得到制动能量回收***的综合性能。

χ＝0.3*(χ₁)+0.3*(χ₂)+0.25*(χ₃)+0.15*(χ₄) (17)

其中，χ为制动能量回收***的综合评价。

总之，本申请提供的方法，从安全性，制动效能，回收率评价，主观评价四个方面对制动能量回收***做出评价，最后按照四个性能的评价进行加权，得到该车辆的制动能量回收的性能。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种制动能量回收***综合性能评价方法，其特征在于，包括：

获取制动效能量化指标χ₁，所述制动效能量化指标χ₁为通过计算实车的制动强度与驾驶员期望制动强度的差与驾驶员期望制动强度的比值而获得；所述制动效能量化指标χ₁通过如下公式计算获得：

式中：Z_EM,Z_H,Z_D分别为电机制动强度、液压制动强度、驾驶员期望制动强度；t为时间；dt为时间微分；

获取安全性量化指标χ₂，所述安全性量化指标χ₂为通过计算实车的横摆角速度和跑偏量与目标横摆角速度和规定的跑偏量比较而获得；所述安全性量化指标χ₂通过如下公式计算获得：

式中：

为目标横摆角速度、Y_D为规定的跑偏量、

为实车的横摆角速度、Y为实车的跑偏量；

获取能量回收率量化指标χ₃，所述能量回收率量化指标χ₃为通过计算能量回收率的峰值和平均值的加权平均与驱动制动比作商而获得；所述能量回收率量化指标χ₃通过如下公式计算获得：

式中：η₀为电机能量回收率的峰值、η为能量回收率的平均值、a_Drive，a_Brake分别为最大加速度和最大减速度；

获取主观评价量化指标χ₄，所述主观评价量化指标χ₄为通过计算驾驶员对踏板感觉、方向盘拖曳力和车辆方向稳定性的主观评价评分而获得；

获取综合性能评价值χ，分别将所述制动效能量化指标χ₁、安全性量化指标χ₂、能量回收率量化指标χ₃、主观评价量化指标χ₄代入如下公式计算获得所述综合性能评价值χ；

χ＝0.3*(χ₁)+0.3*(χ₂)+0.25*(χ₃)+0.15*(χ₄)。

2.根据权利要求1所述的制动能量回收***综合性能评价方法，其特征在于，所述Z_EM,Z_H,Z_D的计算公式分别为：

式中：T_EM,T_H,T_D分别为电机制动力矩、液压制动力矩、目标制动力矩；m为车辆质量、g为重力加速度、R为车轮半径。

3.根据权利要求1所述的制动能量回收***综合性能评价方法，其特征在于，所述实车的横摆角速度

通过如下公式计算获得：

式中：

为横摆角速度；

为横摆角加速度；dt为时间微分。

所述实车的跑偏量Y通过如下公式计算获得：

式中：V_X为车辆的纵向速度；ΔM为车辆的横摆力偶矩；I_z为车辆绕z轴的转动惯量；dt为时间微分。

4.根据权利要求1所述的制动能量回收***综合性能评价方法，其特征在于，

所述电机能量回收率的峰值η₀通过如下公式计算获得：

式中：P_EM为电机制动的功率；P_D为需求的制动功率；T_EM为电机的制动力矩；T_D为需求的制动力矩；ω_R为车轮的转速；η_EM为电机制动的机械效率；η_D为液压制动***的机械效率。

所述能量回收率的平均值η通过如下公式计算获得：

式中：P_EM为电机制动的功率；P_D为需求的制动功率；T_EM为电机的制动力矩；T_D为需求的制动力矩；ω_R为车轮的转速；η_EM为电机制动的机械效率；η_D为液压制动***的机械效率；dt为时间微分。

5.根据权利要求1所述的制动能量回收***综合性能评价方法，其特征在于，所述主观评价量化指标χ₄通过如下公式计算获得：

χ₄＝0.4*(χ₄₁)+0.3*(χ₄₂)+0.3*(χ₄₃)

式中：χ₄₁，χ₄₂，χ₄₃分别为踏板感觉，方向盘拖曳力和车辆方向稳定性的评分。

Images