CN112406825B - 一种制动能量回收控制方法 - Google Patents

一种制动能量回收控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及汽车控制方法技术领域，具体地指一种制动能量回收控制方法。汽车在制动工况下，相关信号，判断对汽车上一周期的总制动力矩是否进行调节，以此来确定本周期的总制动力矩；当整车控制器没有收到工作标志位信号时，获取车辆当前目标制动减速度和当前制动减速度，通过当前目标制动减速度得到本制动周期的第一限值和第二限值，对比当前制动减速度与第一限值和第二限值，整车控制器根据对比结果在优先加载电制动的前提下分配本周期电制动和本周期液压制动；第一限值小于第二限值。本发明的制动能量回收优先加载电制动，不足部分由液压制动补充，最大程度回收制动过程中的能量，能量回收更加高效，汽车在制动过程中更加平顺。

Description

一种制动能量回收控制方法
技术领域
本发明涉及汽车控制方法技术领域，具体地指一种制动能量回收控制方法。
背景技术
我国在制动能量回收技术领域的研究起步晚，自主技术目前还未取得实质性突破，核心技术依然掌握外商手中。为获取最大利益，外商结成联盟，定价一致严重虚高，且拒绝公开软件代码，拒绝接受软件测评，我们只能得到“黑盒”实物。
为避免技术上受制于人，降低采购成本，对控制策略进行自主发明意义重大。
发明内容
本发明的目的就是要解决上述背景自主技术的不足，提供一种制动能量回收控制方法。
本发明的技术方案为：一种制动能量回收控制方法，其特征在于：汽车在制动工况下，相关信号，判断对汽车上一周期的总制动力矩是否进行调节，以此来确定本周期的总制动力矩；
当整车控制器没有收到制动防抱死***工作标志位信号时，采集车辆运行信息，获取车辆当前目标制动减速度和当前制动减速度，通过当前目标制动减速度得到本制动周期的第一限值和第二限值，对比当前制动减速度与第一限值和第二限值，整车控制器根据对比结果在优先加载电制动的原则下分配本周期电制动功率和本周期主缸制动液压；
所述第一限值小于第二限值。
进一步的当整车控制器没有收到制动防抱死***工作标志位信号时，若本周期的总制动力矩≥当前时刻允许的最大回馈电制动功率P能力的制动力矩折算值，则输出当前时刻允许的最大回馈电制动功率P能力为本周期电制动功率，输出本周期的总制动力矩主缸制动压力折算值与当前时刻允许的最大回馈电制动功率P能力的主缸制动压力折算值的差值为本周期主缸制动压力；
若本周期的总制动力矩＜当前时刻允许的最大回馈电制动功率的制动力矩折算值，则输出本周期的总制动力矩的功率折算值为本周期电制动功率，输出0为本周期液压制动压力。
进一步的若当前制动减速度＞第二限值，则对上一周期的总制动力矩减小第二设定梯度M2以获得本周期的总制动力矩。
进一步的若当前制动减速度＞第一限值且≤第二限值，本周期总制动力矩维持上一周期的总制动力矩不变。
进一步的若当前制动减速度≤第一限值，则对上一周期的总制动力矩增加第一设定梯度M1以获得本周期的总制动力矩。
进一步的若整车控制器收到制动防抱死***工作标志位信号，将上一周期电制动功率与标定获得的第三设定梯度进行比对，在保持本周期总制动力矩与上一周期总制动力矩不变的情况下，根据比对结果对本周期主缸制动液压和本周期电制动功率进行分配。
进一步的若上一周期电制动功率≤第三设定梯度，计算上一个周期电制动功率的主缸制动液压折算值，输出上一个周期的主缸制动液压与折算值之和为本周期液压制动压力，输出0为本周期电制动功率。
进一步的若上一周期电制动功率＞第三设定梯度，且上一周期电制动功率与第三设定梯度的差值≤当前时刻允许的最大回馈电制动功率时，对上一周期电制动功率减小第三设定梯度获得本周期电制动功率，对上一周期液压制动压力增加第三设定梯度P0的主缸制动压力折算值获得本周期液压制动压力。
进一步的若上一周期电制动功率＞第三设定梯度，且上一周期电制动功率与第三设定梯度的差值＞当前时刻允许的最大回馈电制动功率P能力时，则输出当前时刻允许的最大回馈电制动功率为本周期电制动功率，计算上一个周期电制动功率与P能力的差值，再分别计算该差值与本周期的总制动力矩的主缸制动液压换算值，输出两个换算值的和值为本周期液压制动压力。
进一步的所述当前时刻允许的最大回馈电制动功率为电机当前时刻最大发电功率和电池当前时刻最大充电功率中的较小值。
本发明的优点有：1、本发明通过对比当前制动减速度和当前目标制动减速度，来确定对总制动力矩进行梯度衰减或是增加或是维持不变的调节措施，能够在保证最大程度回收制动能量的前提下，完美协调控制液压制动和电制动的关系，不会出现制动力过调的问题，解决了现有技术的制动能量回收存在制动粗暴或是迟钝的问题；
2、本发明在当前制动减速度大于第二限值时，证明此时汽车制动超出制动目标，通过对总的制动力矩进行梯度衰减，避免出现过调问题，使制动能量回收的过程中汽车更加平顺的完成制动；
3、本发明在当前制动减速度小于第一限值时，证明此时汽车制动达不到制动目标，通过对总的制动力矩进行梯度增加，使汽车在制动能量回收过程中能够快速平顺的增加总制动力矩，制动过程更加稳定流畅；
4、本发明在当前制动减速度处于第一限值和第二限值之间时，证明此时汽车制动符合制动目标需求，维持总的制动力矩不变，然后对本周期主缸制动液压和本周期电制动功率进行分配，优先加载电制动力，即最大程度回收制动能量；
5、本发明在制动防抱死***介入后，使电制动功率按梯度卸载，同时按本循环与上个循环的总制动力保持不变，增大液压制动压力，这样即能保证在高附着系数路面有足够的制动力，又可解决在低附着系数路面、由于电制动的作用使车轮发生抱死问题；按梯度卸载电制动功率，可以最大程度减小“过调”问题，防止车辆出现顿挫感。
本发明的制动能量回收优先加载电制动，最大程度回收制动过程中的能量，能量回收更加高效，优化的电制动和液压制动分配及控制方法有效解决制动过程中顿挫的问题，汽车在制动过程中更加平顺，具有极大的推广价值。
附图说明
图1：本发明的制动能量回收控制策略图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，为本实施例的控制策略图，汽车启动后，若没有进入制动工况，则此时的汽车总制动力矩为0，其中电制动功率为0、主缸制动液压为0，当出现制动信号时，汽车进入到制动工况，就需要对总制动力矩进行调节。
制动灯开关信号输入整车控制器(以下简称VCU)，VCU据此判断是否处于制动工况；制动踏板转角传感器电压信号输入VCU，VCU据此计算出制动踏板行程，并依据基于制动踏板感觉设定的目标制动减速度a目标与制动踏板行程的函数关系式，计算出驾驶员需求的目标制动减速度a目标；制动防抱死***(以下简称ABS)工作标志位信号输入VCU，VCU据此判断ABS是否激活；ABS控制器将车辆当前制动减速度a当前发送至VCU；电控分动箱及自动变速器实时档位信号输入VCU，VCU根据自动变速器实时速比i1、电控分动箱实时速比i2及主减速器速比i3，计算出整个传动***的实时速比；VCU根据电机当前时刻最大发电功率Pmotor-max、电池当前时刻最大充电功率Pbatter-max，计算出当前时刻允许的最大回馈电制动功率P能力，P能力＝min(Pmotor-max，Pbatter-max)；电机控制器将电机实时转速n发送VCU。
如果VCU没有接收到ABS工作标志位信号，根据当前目标制动减速度a目标确定第一限值和第二限值，本实施例的第一限值为0.9a目标，第二限值为1.1a目标，对比当前制动减速度与第一限值和第二限值。根据对比结果，判断是对上一周期的总制动力矩进行增加、减小或是维持不变，以获得本周期的总制动力矩，然后根据本周期的总制动力矩进行分配确定本周期电制动功率和本周期主缸制动液压，为了最大程度回收制动能量，需要优先加载电制动，当本周期的总制动力矩≥当前时刻允许的最大回馈电制动功率P能力的制动力矩折算值，则输出当前时刻允许的最大回馈电制动功率为本周期电制动功率，计算出总制动力矩与当前时刻允许的最大回馈电制动功率P能力各自的主缸制动液压折算值，输出两者的差值为本周期主缸制动液压；当本周期的总制动力矩＜当前时刻允许的最大回馈电制动功率的制动力矩折算值，输出总制动力矩的电制动功率折算值为本周期电制动功率，输出0为本周期液压制动压力。
具体对比时会出现以下三种情况：
若当前制动减速度a当前＞第二限值，证明此时制动情况超出预设目标，需要对上一周期的总制动力矩进行削减，即本周期的总制动力矩为上一周期的总制动力矩与第二设定梯度M2的差值，具体电制动功率与主缸制动液压如何分配，需要进行进一步的分析判断；
在当前制动减速度a当前＞第二限值的前提下，获取上一周期电制动功率与当前时刻允许的最大回馈电制动功率P能力的差值，根据差值、第二设定梯度M2和上一个周期的主缸制动液压，计算出本周期主缸制动液压P计算，本实施例的第二设定梯度值M2为标定值，单位为N.m；
其中，本周期主缸制动液压P计算的计算公式参见附图1所示，其中本实施例的本周期主缸制动液压P计算的单位MPa，而本实施例的电制动功率的单位为KW，两者计算时需要进行单位转换，功率转换压力的系数为9549i1i2i3k0/n，K0——1N.m制动力矩所需要的液压控制***的主缸液压、i1——自动变速器实时速比、i2——电控分动箱实时速比、i3——主减速器实时速比、n——电机实时转速(单位：rpm)，而压力转换为功率的系数为n/9549i1i2i3k0；
在当前制动减速度a当前＞1.1a目标时，需要进一步根据本周期主缸制动液压P计算，来最终确定如何分配本周期主缸制动液压P主缸和本周期电制动功率Pmotor，当本周期主缸制动液压P计算＞0，本周期电制动功率Pmotor为当前时刻允许的最大回馈电制动功率P能力，即优先加载电制动需求，进行能量回收，输出本周期主缸制动液压P计算为本周期主缸制动液压P主缸；
本周期主缸制动液压P计算≤0，优先满足电制动能量回收，输出0为本周期主缸制动液压P主缸，本周期电制动功率Pmotor为本周期主缸制动液压P计算的制动功率折算值与当前时刻允许的最大回馈电制动功率P能力的和值，具体计算如图1所示。
若当前制动减速度a当前≥0.9a目标且≤1.1a目标，证明此时的制动情况符合预设目标，可以维持本周期总制动力矩与上一周期的总制动力矩不变，获取上一周期电制动功率与当前时刻允许的最大回馈电制动功率P能力并计算两者的差值，根据差值和上一周期主缸制动液压计算出本周期主缸制动液压P计算，具体计算公式见附图1所示：
当本周期主缸制动液压P计算＞0，则输出当前时刻允许的最大回馈电制动功率P能力为本周期电制动功率Pmotor，输出本周期主缸制动液压P计算为本周期主缸制动液压P主缸；
当本周期主缸制动液压P计算≤0，本周期电制动功率Pmotor为本周期主缸制动液压P计算的制动功率折算值与当前时刻允许的最大回馈电制动功率P能力的和值，本周期液压制动压力P主缸为0。
若当前制动减速度a当前＜0.9a目标，证明当前制动情况小于预设目标，需要增加总制动力矩，本实施例在上一周期的总制动力矩的基础上增加第一设定梯度M1(梯度M1与梯度M2可以相同，也可以不同)，即本周期的总制动力矩为上一周期的总制动力矩与第一设定梯度M1的和值，具体如何分配本周期电制动和本周期液压制动，需要进行进一步分析判断：
获取上一周期电制动功率与当前时刻允许的最大回馈电制动功率P能力并计算两者的差值，根据差值、第一设定梯度M1和上一周期主缸制动液压，计算出本周期主缸制动液压P计算，具体计算公式如图1所示；
当本周期主缸制动液压P计算＞0，则输出当前时刻允许的最大回馈电制动功率P能力为本周期电制动功率Pmotor，输出本周期主缸制动液压P计算为本周期液压制动压力P主缸；
当本周期主缸制动液压P计算≤0，本周期电制动功率Pmotor为本周期主缸制动液压P计算制动功率折算值与当前时刻允许的最大回馈电制动功率P能力的和值，本周期液压制动压力P主缸为0。
以上情况为VCU没有接收到ABS工作标志位信号，如果VCU接收到ABS工作标志位信号，则有另外一套控制措施。当VCU接收到ABS工作标志位信号，表明此时ABS***介入到制动工况中，此时为了防止车轮抱死，需要卸载不受ABS调节的电制动力，同时增加主缸制动液压，使本周期维持上一周期的总制动力矩不变具体判断措施如下：
若上一周期电制动功率≤第三设定梯度P0，第三设定梯度P0为通过标定获得的设定值，本周期主缸制动液压P主缸为上一周期主缸制动液压和上一周期电制动功率的主缸制动液压折算值之和，本周期电制动功率Pmotor为0；
若上一周期电制动功率＞第三设定梯度P0，这样的情况又需要进行进一步分析判断，具体措施如下：
当上一周期电制动功率与第三设定梯度P0的差值≤当前时刻允许的最大回馈电制动功率P能力时，本周期电制动功率Pmotor为上一周期电制动功率与第三设定梯度P0的差值，本周期液压制动压力P主缸为上一周期液压制动压力与第三设定梯度P0的制动主缸液压折算值之和；
当上一周期电制动功率与第三设定梯度P0的差值＞当前时刻允许的最大回馈电制动功率P能力时，输出当前时刻允许的最大回馈电制动功率P能力为本周期电制动功率Pmotor，计算出上周期电制动功率与当前时刻允许的最大回馈电制动功率P能力的差值，再计算出该差值的主缸制动液压折算值，本周期液压制动压力P主缸为上一周期主缸制动液压与折算值之和。
当VCU获取了本周期液压制动压力P主缸和本周期电制动功率Pmotor后，VCU向AT发送闭锁指令，发指令让K0离合器脱开，向电控液压制动***(以下简称EHB)控制器发送调压指令使其按照本周期主缸液压为P主缸进行调压，向电机控制器发送指令使其按照本周期电制动功率Pmotor进行发电。
完成本周期的控制后，然后按照上述步骤进行一下周期的制动控制，直至汽车脱离制动工况。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (9)

1.一种制动能量回收控制方法，其特征在于：汽车在制动工况下，相关信号，判断对汽车上一周期的总制动力矩是否进行调节，以此来确定本周期的总制动力矩；
当整车控制器没有收到制动防抱死***工作标志位信号时，采集车辆运行信息，获取车辆当前目标制动减速度和当前制动减速度，通过当前目标制动减速度得到本制动周期的第一限值和第二限值，对比当前制动减速度与第一限值和第二限值，整车控制器根据对比结果在优先加载电制动的原则下分配本周期电制动功率和本周期主缸制动液压；
所述第一限值小于第二限值；
若整车控制器收到制动防抱死***工作标志位信号，将上一周期电制动功率与标定获得的第三设定梯度进行比对，在保持本周期总制动力矩与上一周期总制动力矩不变的情况下，根据比对结果对本周期主缸制动液压和本周期电制动功率进行分配。
2.如权利要求1所述的一种制动能量回收控制方法，其特征在于：当整车控制器没有收到制动防抱死***工作标志位信号时，若本周期的总制动力矩≥当前时刻允许的最大回馈电制动功率P能力的制动力矩折算值，则输出当前时刻允许的最大回馈电制动功率P能力为本周期电制动功率，输出本周期的总制动力矩主缸制动压力折算值与当前时刻允许的最大回馈电制动功率P能力的主缸制动压力折算值的差值为本周期主缸制动压力；
若本周期的总制动力矩＜当前时刻允许的最大回馈电制动功率的制动力矩折算值，则输出本周期的总制动力矩的功率折算值为本周期电制动功率，输出0为本周期液压制动压力。
3.如权利要求2所述的一种制动能量回收控制方法，其特征在于：若当前制动减速度＞第二限值，则对上一周期的总制动力矩减小第二设定梯度M2以获得本周期的总制动力矩。
4.如权利要求2所述的一种制动能量回收控制方法，其特征在于：若当前制动减速度＞第一限值且≤第二限值，本周期总制动力矩维持上一周期的总制动力矩不变。
5.如权利要求2所述的一种制动能量回收控制方法，其特征在于：若当前制动减速度≤第一限值，则对上一周期的总制动力矩增加第一设定梯度M1以获得本周期的总制动力矩。
6.如权利要求1所述的一种制动能量回收控制方法，其特征在于：若上一周期电制动功率≤第三设定梯度，计算上一个周期电制动功率的主缸制动液压折算值，输出上一个周期的主缸制动液压与折算值之和为本周期液压制动压力，输出0为本周期电制动功率。
7.如权利要求1所述的一种制动能量回收控制方法，其特征在于：若上一周期电制动功率＞第三设定梯度，且上一周期电制动功率与第三设定梯度的差值≤当前时刻允许的最大回馈电制动功率时，对上一周期电制动功率减小第三设定梯度获得本周期电制动功率，对上一周期液压制动压力增加第三设定梯度P0的主缸制动压力折算值获得本周期液压制动压力。
8.如权利要求1所述的一种制动能量回收控制方法，其特征在于：若上一周期电制动功率＞第三设定梯度，且上一周期电制动功率与第三设定梯度的差值＞当前时刻允许的最大回馈电制动功率P能力时，则输出当前时刻允许的最大回馈电制动功率为本周期电制动功率，计算上一个周期电制动功率与P能力的差值，再分别计算该差值与本周期的总制动力矩的主缸制动液压换算值，输出两个换算值的和值为本周期液压制动压力。
9.如权利要求2、7或8任一所述的一种制动能量回收控制方法，其特征在于：所述当前时刻允许的最大回馈电制动功率为电机当前时刻最大发电功率和电池当前时刻最大充电功率中的较小值。
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