一種電動汽車制動力再分配的實現方法與流程
2024-03-10 01:09:15
本發明屬於電動汽車主動安全領域，具體的說是一種電動汽車制動力再分配的實現方法。
背景技術：
：車輛主動避撞系統控制器無論是採用直接式控制結構還是分層式控制結構，制動力分配策略的研究與開發都是不可或缺的。對於電動汽車的制動力分配策略研究來說，所要解決的問題為摩擦制動力與再生制動力的分配問題。這方面有很多學者提出了很多方法來解決這個問題，例如，非專利文獻1電動汽車再生制動控制算法研究，作者，李玉芳,林逸,何洪文,陳陸華；非專利文獻2汽車再生制動系統機電制動力分配，作者，陳慶樟,何仁；非專利文獻3VehicleStabilityControlwithRegenerativeBrakingandElectronicBrakeForceDistributionforAFour-wheelDriveHybridElectricVehicle[J].ProceedingsoftheInstitutionofMechanicalEngineers,PartD:JournalofAutomobileEngineering，作者，KimDH,KimH；非專利文獻4汽車制動能量再生系統制動力分配研究，作者，何仁,陳慶樟；以上四種非專利文獻中指出了用固定係數分配法、最優能量回收分配法和基於理想制動力分配曲線(I曲線)的分配方法；固定係數分配法雖然系統結構簡單，但是其能量回收率較低，而且制動切換時波動較大。最優能量回收分配法則是針對固定係數分配法存在能量回收率低的問題，在制動力分配時以能量回收率最大化為目標，但該方法消耗了一部分的制動效能，制動效果也比較差。基於理想制動力分配曲線(I曲線)的分配方法的地面附著條件利用率高，制動穩定性好，能量回收率較高，但其結構複雜，實時決策控制時需要精確獲得前後軸的垂直載荷方可進行。為了使前後輪制動力分配曲線逼近理想制動力分配曲線，基於防抱死制動系統(Anti-lockBrakingSystems,ABS)被提出，系統使用滑模控制算法來防止後輪被鎖死，從而實現制動力分配，例如非專利文獻4汽車制動能量再生系統制動力分配研究，作者，何仁,陳慶樟。針對前後輪獨立驅動的電動汽車的制動過程，一種通過前後輪制動力的比率來獲得前後輪的制動力的方法被提出(例如非專利文獻5ControlMethodsSuitableforElectricVehicleswithIndependentlyDrivenFrontandRearWheelStructure，作者，MutohN,YahagiH)。結合超級電容器的充電閾值電壓和電機特性，一種基於混合動力的新再生制動控制策略被提出(非專利文獻6ASeriesRegenerativeBrakingControlStrategyBasedonHybrid-Powe，作者，WangF,YinXM,LuoHQ,HuangY)。已有的制動力分配方法雖然在制動力分配和穩定性方面進展顯著，但仍然存在一些問題有待於進一步深入研究與解決。一方面，大多數的研究都是以前輪驅動方式的電動汽車或是混合動力電動汽車作為研究對象(非專利文獻6ASeriesRegenerativeBrakingControlStrategyBasedonHybrid-Powe，作者，WangF,YinXM,LuoHQ,HuangY、非專利文獻7StudyontheControlStrategyofHybridElectricVehicleRegenerativeBraking.，作者，CaiL,ZhangX、非專利文獻8純電動汽車電液複合再生制動控制，作者，劉志強,過學迅、非專利文獻9TheResearchofRegenerativeBrakingControlStrategyforAdvancedBrakingDistribution，作者，ZhangJM,RenDB,SongBY,CuiSM,SunG)。前輪的摩擦制動力、再生制動力分配係數與後輪的摩擦制動力主要是通過查表來實現。所建立的制動力分配表主要依賴於實際經驗，沒有理論基礎，例如汽車仿真軟體ADVISOR2002中制動力分配策略。相比之下，以四輪驅動電動汽車或混合動力電動汽車作為研究對象的研究卻很少(非專利文獻3VehicleStabilityControlwithRegenerativeBrakingandElectronicBrakeForceDistributionforAFour-wheelDriveHybridElectricVehicle[J].ProceedingsoftheInstitutionofMechanicalEngineers,PartD:JournalofAutomobileEngineering，作者，KimDH,KimH、非專利文獻5ControlMethodsSuitableforElectricVehicleswithIndependentlyDrivenFrontandRearWheelStructure，作者，MutohN,YahagiH)。制動力分配策略也更加複雜，需要解決的不僅是前輪的摩擦制動力、再生制動力的分配問題，還要解決後輪的摩擦制動力、再生制動力的分配問題。另一方面，汽車結構的不同導致了制動力分配策略也大不相同，因此，對於四輪驅動電動汽車來說，其制動力分配策略的實用性和通用性較差。非專利文獻5ControlMethodsSuitableforElectricVehicleswithIndependentlyDrivenFrontandRearWheelStructure，作者，MutohN,YahagiH提出了一個電動汽車驅動系統。該系統為前後輪獨立驅動系統，前輪由一個永磁同步電機來驅動，後輪由一個感應電機來驅動。雖然所提出的制動力分配方法得以實現，但受系統機械結構所限，其通用性較差，很難移植到於此機械結構不同的電動汽車上。非專利文獻9TheResearchofRegenerativeBrakingControlStrategyforAdvancedBrakingDistribution，作者，ZhangJM,RenDB,SongBY,CuiSM,SunG將電子液壓制動系統應用在前輪驅動的電動汽車上，而沒有對四輪驅動的電動汽車進行研究。綜上所述，對於四輪獨立驅動的電動汽車來說，研究具有理論性、實用性和通用性的制動力分配策略對電動汽車主動避撞系統的研究與發展至關重要。受非專利文獻10純電動汽車能量管理關鍵技術問題的研究，作者，石慶升的啟發，以四輪獨立驅動輪轂電機電動汽車為研究對象，申請人首先提出了基於再生制動強度連續性的制動力分配策略(非專利文獻11ANewBrakingForceDistributionStrategyforElectricVehicleBasedonRegenerativeBrakingStrengthContinuity，作者，LIANYF,TIANYT,HULL,YINC)，有效地解決了四輪獨立驅動電動汽車前後輪制動力的分配問題。隨後，為解決所提出的基於再生制動強度連續性的制動力分配策略中制動力的方向問題，申請人提出了基於約束的再生制動強度連續性的制動力分配策略(非專利文獻12LongitudinalCollisionAvoidanceControlofElectricVehiclesBasedonaNewSafetyDistanceModelandConstrained-Regenerative-Braking-Strength-ContinuityBrakingForceDistributionStrategy，作者，Y.Lian,Y.Zhao,L.HuandY.Tian)，有效地解決了制動分配過程中力的方向問題。申請人的前期研究工作均在理想的條件下進行的，沒有考慮電動汽車中能源存儲系統對制動力分配的影響，因此，在所提出的制動力分配策略的基礎上，申請人結合能源存儲系統的功率需求效率，提出了電動汽車制動力再分配策略，使其更加符合實際情況，提高制動力分配的有效性與實用性，增強其理論依據支撐性。另外，基於制動強度的制動力分配策略的研究主要集中在雙驅結構的電動汽車制動系統當中，而對於四輪獨立驅動的電動汽車的制動力分配策略的研究則很少。四輪獨立驅動的電動汽車的制動力分為前輪的摩擦制動力和再生制動力與後輪的摩擦制動力和再生制動力，分配的自由度要比雙驅結構的電動汽車要多，制動力分配起來更加複雜。因此，研究多自由度，即四輪獨立驅動的電動汽車的制動力分配策略的研究與實現對電動汽車動力學控制系統的研發有著極其重要的意義。電動汽車制動力分配策略的研究目前大都在理想的條件下進行的，即不考慮能量存儲系統(蓄電池組)對再生能量回收的影響，其理論研究雖然取得一定進展，但離實際應用還具有一定的距離。一些學者提出了考慮電池荷電狀態(SOC)的制動力分配策略，其使用了模糊算法進行制動力分配。模糊規則的確定帶有一定的主觀性和經驗，通用性較差，因此，考慮能量存儲系統的同時給出制動力分配的精確計算規則是十分必要的。而現有的制動力分配策略都存在以下的缺點：1、制動力分配策略大都以前驅或後驅電動汽車為研究對象，而四輪獨立驅動電動汽車研究的較少；2、制動力分配策略大都在理想的條件下進行，沒有考慮約束條件，與實際應用距離較大；3、制動力分配策略大都帶有一定的主觀性和經驗性，通用性較差。技術實現要素：本發明提供了一種動汽車制動力再分配策略，在考慮了永磁同步電機的銅耗和鐵耗的同時，將功率需求效率引入了制動力分配策略當中，使所提出的制動力分配策略更加符合實際情況，提高了制動力分配的有效性與實用性，增強了理論依據支撐性，解決了現有制動力分配策略的上述不足。本發明技術方案結合附圖說明如下：一種電動汽車制動力再分配的實現方法，該實現方法包括以下步驟：步驟一、簡化安全制動範圍；簡化後的安全制動範圍的函數表達式所對應的方程如下：式中，xA為A時刻前輪摩擦制動力的值，單位為N；yA為A時刻後輪摩擦制動力的值，單位為N；xB為B時刻前輪摩擦制動力的值，單位為N；yB為B時刻後輪摩擦制動力的值；為路面附著係數；G＝mg；m為車輛的質量；g為重力加速度，單位為m/s2；Fxb1為前輪制動力，單位為N；Fxb2為後輪制動力，單位為N；Fμ1為前輪摩擦制動力，單位為N；Fμ2為後輪摩擦制動力，單位為N；kFD為前輪抱死時後輪所提供最小制動力時的曲線的切線的斜率；bFD為前輪抱死時後輪所提供最小制動力時的曲線的切線與縱軸的截距；L＝lf+lr；lr為車輛重心到後輪軸的距離，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、制動力第一次分配；基於簡化的安全制動範圍，根據制動強度大小，完成在理想條件下，即不考慮能量存儲系統約束，對四輪獨立驅動電動汽車四自由度制動力進行分配；具體步驟如下：21)、制動力根據制動強度的大小進行分配；制動強度z的大小分為三種模式：弱制動強度、中等制動強度和強制動強度；即，當z∈[0,0.1]時，制動系統處於純電制動模式；當z∈(0.7,1]時，制動系統處於純摩擦制動模式；當z∈(0.1,0.7]時，制動系統處於電制動和摩擦制動的複合制動模式；在制動力分配過程中，前後輪制動力的關係如下：Fxb1+Fxb2＝Gz式中，Fxb1為前輪制動力，單位為N；Fxb2為後輪制動力，單位為N；G＝mg；m為車輛的質量；g為重力加速度，單位為m/s2；制動強度ax為車輛縱向加速度，單位為m/s2；22)、制動力則根據電動汽車制動力分配原理及制動強度的強弱程度進行分配；將整個制動過程的制動強度劃分為5個等級，即j＝1,2，L，5，在每個制動強度等級中，制動力矢量中的四個制動力均為一次線性表達式，因此，在每個制動強度等級中分別用兩個待定係數來表示制動力的斜率參數和截距參數，即αj和βj，其具體分配過程如下：①、當0≤z≤zF,(z1＝zF，j＝1)，制動系統處於純電制動模式；式中，zF為F時刻對應的制動強度；假設α1和β1為該制動強度等級中制動力分配待定係數，則F1,μ1，F1,re1，F1,μ2，F1,re2分別為α1和β1的函數；結合式Fxb1+Fxb2＝Gz和方程OA，可獲得此時的制動力矢量，即：F1＝[F1,μ1(α1,β1),F1,re1(α1,β1),F1,μ2(α1,β1),F1,re2(α1,β1)]T式中,②、當zF＜z≤zD,(z2＝zD，j＝2)，制動系統處於電制動和摩擦制動的複合制動模式；式中，zD為D時刻對應的制動強度；假設α2和β2為該制動強度等級中制動力分配待定係數，則F2,μ1，F2,re1，F2,μ2，F2,re2分別為α2和β2的函數；結合Fxb1+Fxb2＝Gz和方程OA、DF，可獲得此時的制動力矢量，即：F2＝[F2,μ1(α2,β2),F2,re1(α2,β2),F2,μ2(α2,β2),F2,re2(α2,β2)]T式中,③、當zD＜z≤zC,(z3＝zC，j＝3)，制動系統處於電制動和摩擦制動的複合制動模式；式中，zC為C時刻對應的制動強度；假設α3和β3為該制動強度等級中制動力分配待定係數，則F3,μ1，F3,re1，F3,μ2，F3,re2分別為α3和β3的函數，結合式Fxb1+Fxb2＝Gz和方程OA、BD，可獲得此時的制動力矢量，即：F3＝[F3,μ1(α3,β3),F3,re1(α3,β3),F3,μ2(α3,β3),F3,re2(α3,β3)]T式中,④、當zC＜z≤zB,(z4＝zB，j＝4)，制動系統處於電制動和摩擦制動的複合制動模式；式中，zB為B時刻對應的制動強度；假設α4和β4為該制動強度等級中制動力分配待定係數，則F4,μ1，F4,re1，F4,μ2，F4,re2分別為α4和β4的函數，結合式Fxb1+Fxb2＝Gz和方程AB、BD，可獲得此時的制動力矢量，即：F4＝[F4,μ1(α4,β4),F4,re1(α4,β4),F4,μ2(α4,β4),F4,re2(α4,β4)]T式中,⑤、當zB＜z≤1,j＝5，制動系統處於純摩擦制動模式；假設α5和β5為該制動強度等級中制動力分配待定係數，則F5,μ1，F5,re1，F5,μ2，F5,re2分別為α5和β5的函數，結合式Fxb1+Fxb2＝Gz和方程AB，可獲得此時的制動力矢量，即：F5＝[F5,μ1(α5,β5),F5,re1(α5,β5),F5,μ2(α5,β5),F5,re2(α5,β5)]T式中,23)、根據再生制動強度函數fj(z)＝[Fj,re1(αj,βj)+Fj,re2(αj,βj)]/G，j＝1,2，L，5，得在不同制動強度下的再生制動強度函數表達式：f1(z)＝z,0≤z≤zF；f5(z)＝0,zB＜z≤1；考慮汽車制動過程的舒適性與穩定性，含有未知參數的再生制動強度函數fj(z)在不同制動強度區間上應具有連續性，則可以通過再生制動強度函數的連續性來確定其餘的6個待定係數，即：步驟三、功率需求效率計算；結合實際行駛工況，考慮能量存儲系統對再生制動能量的需求，計算車輛行駛中實際的功率需求效率，為制動力再分配提供分配比例係數。忽略逆變器損耗和永磁同步電機機械損耗，功率需求效率定義為：式中，Pout為實際功率需求；Pin為不包括永磁同步電機的銅耗和鐵耗的功率需求，其計算公式如下：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為前輪再生制動力，單位為N；Fre2為後輪再生制動力，單位為N；vx為車輛行駛速度，單位為m/s；f為前輪；r為後輪；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為電機的電角速度，單位為rad/s；ψ為永磁產生的磁鏈，單位為Wb；步驟四、制動力再分配；根據計算獲得的功率需求效率可得到實際需要的再生制動力，即再生制動力的實際值正比於第一次分配的再生制動力，再生制動力若不能滿足車輛制動要求，則餘下的制動力由摩擦制動力提供，從而完成實際四自由度的制動力分配；根據功率需求效率來獲得實際需要的再生制動力，即能源存儲系統所需要的再生制動力，即能源存儲系統所需要的再生制動力，其餘制動力由摩擦制動系統來提供；與第一次制動力分配相區別，制動力再分配過程中制動力矢量表示為式中αj,βj為已知常數，由步驟二計算獲得，具體分配過程如下：41)當0≤z≤zF,j＝1式中，42)當zF＜z≤zD,j＝2式中，43)當zD＜z≤zC,j＝3式中，44)zC＜z≤zB,j＝4式中，45)當zB＜z≤1,j＝5式中，本發明的有益效果為：1、本發明所述的電動汽車制動力再分配策略是針對四輪獨立驅動電動汽車提出的，在理論推導與分析上是最複雜的，在此基礎上進行簡化即可獲得雙驅電動汽車制動力的分配策略，即涵蓋了雙驅電動汽車(前驅或後驅)的制動力分配方法，因此，該分配策略既適用於四驅電動汽車，也適用於雙驅電動汽車，通用性強；2、本發明慮了永磁同步電機的銅耗和鐵耗的同時，將功率需求效率引入了制動力分配策略當中，使所提出的制動力分配策略更加符合實際情況，提高了制動力分配的有效性與實用性；3、本發明所提出的制動力再分配策略給出了制動力分配的理論推導過程和參數計算方法，理論性強，計算簡單，是以往具有主觀性和經驗性的制動力分配策略所不能及的。附圖說明圖1為傳統安全制動範圍曲線圖；圖2為本發明簡化後的安全制動範圍曲線圖；圖3a為永磁同步電機d軸等效電路圖；圖3b為永磁同步電機q軸等效電路圖；圖4為本發明制動力再分配策略結構圖；圖5為本發明制動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下的行駛過程制動強度曲線圖；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下的後輪摩擦制動力第一次分配曲線圖；圖6f為車輛功率需求功率為0.93下的後輪再生制動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下的前輪再生制動力再分配曲線圖；圖6i為車輛功率需求功率為0.93下的後輪摩擦制動力再分配曲線圖；圖6j為車輛功率需求功率為0.93下的後輪再生制動力再分配曲線圖。具體實施方式參閱圖4圖5，一種電動汽車制動力再分配的實現方法，該方法可以簡化為以下步驟：S1:安全制動範圍函數表達式簡化S11：計算線性安全制動範圍邊界上關鍵點的坐標；S12：計算線性安全制動範圍的具體數學表達式；S2:制動力第一次分配S21：推導不同制動強度下含有待定係數的制動力矢量；S22：計算不同制動強度下再生制動強度函數；S23：根據再生制動強度連續性計算待定係數；S24：將計算得到的待定係數代入制動力矢量，即可得到具體的制動力矢量；S3：功率需求效率計算S31：計算永磁同步電機的銅耗和鐵耗；S32：計算不包含永磁同步電機銅耗和鐵耗的功率需求；S33：計算實際功率需求；S34：計算功率需求效率；S4：制動力再分配根據功率需求效率重新計算制動力矢量。具體步驟如下：步驟一、簡化安全制動範圍；由於制動力分配是基於安全制動範圍進行計算與分配的，因此在不改變傳統安全制動範圍的前提下，簡化其表達式可降低制動力分配的計算量、提高制動力分配器的運算速度，從而提高整車控制器的實時性。參閱圖1，圖1為傳統的安全制動範圍，車輛的安全制動範圍是由三條前後輪制動力分配曲線與橫軸所構成的多邊形OBDE。三條制動力分配曲線分別為：理想的前後輪制動力分配曲線(簡稱I曲線)、前輪抱死、後輪不抱死時前後輪制動力關係曲線(簡稱f線組)和最小後輪制動力分配曲線(簡稱M曲線)，其對應的函數表達式分別如下：式中，Fxb1為前輪制動力，單位為N；Fxb2為後輪制動力，單位為N；為路面附著係數；G＝mg；m為車輛的質量；g為重力加速度，單位為m/s2；L＝lf+lr；lr為車輛重心到後輪軸的距離，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。汽車多採用固定比值的前後輪制動力分配曲線來代替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)來替代直線OB以提高了附著利用率。優化折線OAB可以進一步逼近I曲線。直線OB與曲線OB的交點B對應的附著係數稱為同步附著係數。假設同步附著係數z(B)＝0.7，則B(xB,yB)可以確定。設A點坐標為A(xA,yA)，則變比例閥液壓分配曲線方程可表示為：式中，x表示前輪摩擦制動力，單位為N；y表示後輪摩擦制動力，單位為N。由折線OAB與曲線OB所夾面積最小，取所夾面積為目標函數：J＝S1-S2-S3(5)式中，優化目標函數，對xA求導，且令則A點坐標可獲得：此外，M曲線也具有非線性可用其切線來替代，既保證制動過程的安全性，又簡化了安全制動範圍的函數表達式。因此，簡化後的安全制動範圍是由四條前後輪制動力分配曲線(OA、AB、BD、DF)與橫軸所構成的多邊形OABDF，其函數表達式分別如下：式中，xA為A時刻前輪摩擦制動力的值，單位為N；yA為A時刻後輪摩擦制動力的值，單位為N；xB為B時刻前輪摩擦制動力的值，單位為N；yB為B時刻後輪摩擦制動力的值；為路面附著係數；G＝mg；m為車輛的質量；g為重力加速度，單位為m/s2；Fxb1為前輪制動力，單位為N；Fxb2為後輪制動力，單位為N；Fμ1為前輪摩擦制動力，單位為N；Fμ2為後輪摩擦制動力，單位為N；kFD為M曲線(即前輪抱死時後輪所提供最小制動力的曲線)切線的斜率；bFD為M曲線切線與縱軸的截距；L＝lf+lr；lr為車輛重心到後輪軸的距離，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：簡化後的線性安全制動範圍一方面包含於線性化之前的安全制動範圍，保證車輛制動過程的安全性；另一方面多邊形各個邊的表達式均可由直線方程描述，減輕了制動力分配時制動力的計算負擔，提高了整車控制器的實時性。步驟二、制動力第一次分配；基於簡化的安全制動範圍，根據制動強度大小，完成在理想條件下，即不考慮能量存儲系統約束，對四輪獨立驅動電動汽車四自由度制動力進行分配；具體步驟如下：21)、制動力根據制動強度的大小進行分配；制動強度z的大小分為三種模式：弱制動強度、中等制動強度和強制動強度；即，當z∈[0,0.1]時，制動系統處於純電制動模式；當z∈(0.7,1]時，制動系統處於純摩擦制動模式；當z∈(0.1,0.7]時，制動系統處於電制動和摩擦制動的複合制動模式；在制動力分配過程中，前後輪制動力的關係如下：Fxb1+Fxb2＝Gz(8)式中，Fxb1為前輪制動力，單位為N；Fxb2為後輪制動力，單位為N；G＝mg；m為車輛的質量；g為重力加速度，單位為m/s2；制動強度ax為車輛縱向加速度，單位為m/s2；22)、制動力根據電動汽車制動力分配原理及制動強度的強弱程度進行分配；將整個制動過程的制動強度劃分為5個等級，即j＝1,2，L，5，在每個制動強度等級中，制動力矢量中的四個制動力均為一次線性表達式，因此，在每個制動強度等級中分別用兩個待定係數來表示制動力的斜率參數和截距參數，即αj和βj，其具體分配過程如下：①、當0≤z≤zF,j＝1，制動系統處於純電制動模式；式中，zF為F時刻對應的制動強度；假設α1和β1為該制動強度等級中制動力分配待定係數，則F1,μ1，F1,re1，F1,μ2，F1,re2分別為α1和β1的函數；結合式Fxb1+Fxb2＝Gz和方程OA，可獲得此時的制動力矢量，即：F1＝[F1,μ1(α1,β1),F1,re1(α1,β1),F1,μ2(α1,β1),F1,re2(α1,β1)]T(9)式中,②、當zF＜z≤zD,j＝2，制動系統處於電制動和摩擦制動的複合制動模式；式中，zD為D時刻對應的制動強度；假設α2和β2為該制動強度等級中制動力分配待定係數，則F2,μ1，F2,re1，F2,μ2，F2,re2分別為α2和β2的函數；結合Fxb1+Fxb2＝Gz和方程OA、DF，可獲得此時的制動力矢量，即：F2＝[F2,μ1(α2,β2),F2,re1(α2,β2),F2,μ2(α2,β2),F2,re2(α2,β2)]T(10)式中,③、當zD＜z≤zC,j＝3，制動系統處於電制動和摩擦制動的複合制動模式；式中，zC為C時刻對應的制動強度；假設α3和β3為該制動強度等級中制動力分配待定係數，則F3,μ1，F3,re1，F3,μ2，F3,re2分別為α3和β3的函數，結合式Fxb1+Fxb2＝Gz和方程OA、BD，可獲得此時的制動力矢量，即：F3＝[F3,μ1(α3,β3),F3,re1(α3,β3),F3,μ2(α3,β3),F3,re2(α3,β3)]T(11)式中,④、當zC＜z≤zB,j＝4，制動系統處於電制動和摩擦制動的複合制動模式；式中，zB為B時刻對應的制動強度；假設α4和β4為該制動強度等級中制動力分配待定係數，則F4,μ1，F4,re1，F4,μ2，F4,re2分別為α4和β4的函數，結合式Fxb1+Fxb2＝Gz和方程AB、BD，可獲得此時的制動力矢量，即：F4＝[F4,μ1(α4,β4),F4,re1(α4,β4),F4,μ2(α4,β4),F4,re2(α4,β4)]T(12)式中,⑤、當zB＜z≤1,j＝5，制動系統處於純摩擦制動模式；假設α5和β5為該制動強度等級中制動力分配待定係數，則F5,μ1，F5,re1，F5,μ2，F5,re2分別為α5和β5的函數，結合式Fxb1+Fxb2＝Gz和方程AB，可獲得此時的制動力矢量，即：F5＝[F5,μ1(α5,β5),F5,re1(α5,β5),F5,μ2(α5,β5),F5,re2(α5,β5)]T(13)式中,23)、根據再生制動強度函數fj(z)＝[Fj,re1(αj,βj)+Fj,re2(αj,βj)]/G，j＝1,2,L,5，得在不同制動強度下的再生制動強度函數表達式：f1(z)＝z,0≤z≤zF；f5(z)＝0,zB＜z≤1；考慮汽車制動過程的舒適性與穩定性，含有未知參數的再生制動強度函數fj(z)在不同制動強度區間上應具有連續性，則可以通過再生制動強度函數的連續性來確定其餘的6個待定係數，即：步驟三、功率需求效率計算；結合實際行駛工況，考慮能量存儲系統對再生制動能量的需求，計算車輛行駛中實際的功率需求效率，為制動力再分配提供分配比例係數。忽略逆變器損耗和永磁同步電機機械損耗，功率需求效率定義為：式中，Pout為實際功率需求，可由ADVISOR2002汽車軟體中的能量存儲模塊計算得到；Pin為不包括永磁同步電機的銅耗和鐵耗的功率需求，其計算公式如下：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為前輪再生制動力，單位為N；Fre2為後輪再生制動力，單位為N；vx為車輛行駛速度，單位為m/s；f為前輪；r為後輪；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為電機的電角速度，單位為rad/s；ψ為永磁產生的磁鏈，單位為Wb；四輪獨立驅動電動汽車前後輪輪轂電機均使用相同功率永磁同步電機，因此，前後輪永磁同步電機的等效電路相同，考慮鐵心損耗的兩相任意旋轉坐標軸(dq坐標軸)上的等效電路如圖3所示。交軸也叫q軸，直軸也叫d軸，它們實際上是坐標軸，而不是實際的軸。在永磁同步電機控制中，為了能夠得到類似直流電機的控制特性，在電機轉子上建立了一個坐標系，此坐標系與轉子同步轉動，取轉子磁場方向為d軸，垂直於轉子磁場方向為q軸，將電機的數學模型轉換到此坐標系下，可實現d軸和q軸的解耦，從而得到良好控制特性。步驟四、制動力再分配；根據計算獲得的功率需求效率可得到實際需要的再生制動力，即再生制動力的實際值正比於第一次分配的再生制動力，再生制動力若不能滿足車輛制動要求，則餘下的制動力由摩擦制動力提供，從而完成實際四自由度的制動力分配；根據功率需求效率來獲得實際需要的再生制動力，即能源存儲系統所需要的再生制動力，即能源存儲系統所需要的再生制動力，其餘制動力由摩擦制動系統來提供；與第一次制動力分配相區別，制動力再分配過程中制動力矢量表示為式中αj,βj為已知常數，由步驟二計算獲得，具體分配過程如下：41)當0≤z≤zF,j＝1式中，42)當zF＜z≤zD,j＝2式中，43)當zD＜z≤zC,j＝3式中，44)zC＜z≤zB,j＝4式中，45)當zB＜z≤1,j＝5式中，參閱圖4，制動力第一次分配是根據制動強度的大小將總制動力進行初步分配；分配後的前後輪再生制動力用來參與功率需求效率的計算；制動力第二次分配則是根據第一次分配的結果和功率需求效率的大小進行制動力的再分配。實施例本發明所提出的制動力再分配策略採用仿真實驗進行驗證，車輛參數如表1所示。實驗以高速路況HWFET(HighWayFuelEconomyTest)和城市路況UDDS(UrbanDynamometerDrivingSchedule)作為車輛行駛路況，如圖6a所示。根據制動強度的定義，可計算對應的制動強度，如圖6b所示。根據車輛制動時的制動強度，可得到前後輪制動力的第一次分配，其分配結果如圖6c、6d、6e、6f所示。再根據功率需求效率，可對前後輪制動力進行二次分配，其分配結構如圖6g、6h、6i、6j所示。由前後輪制動力的兩次分配結果可以看出，車輛在制動過程中，再生制動力的實際需求量如果少於第一次分配的再生制動力，使用第一次分配的制動力進行制動的話，一部分再生制動能量將被消耗掉，而且當再生制動能量較大時有過充的可能，對能量存儲系統影響較大。而考慮功率需求效率後，實際需要多少再生制動力就控制系統就提供多少再生制動力，餘下的由摩擦制動力提供，不僅能夠完成預期的制動效果，而且不會對能量存儲系統產生影響，延長電池的使用壽命。表2中列出的兩次制動力分配數據。足以說明所提出的制動力再分配方法可行、切合實際。由此可見，所提出的制動力再分配方法切合實際、有理論依據做支撐、適合四驅和雙驅結構的電動汽車，具有很好的應用性和推廣性。表1四輪獨立驅動電動汽車整車參數表2兩次制動力分配數據對照表由上述數組足以說明本發明所提出的制動力再分配方法可行、切合實際。由此可見，所提出的制動力再分配方法切合實際、有理論依據做支撐、適合四驅和雙驅結構的電動汽車，具有很好的應用性和推廣性。當前第1頁1 2 3