本發(fā)明涉及一種電動(dòng)汽車的再生制動(dòng)控制策略，具體涉及一種再生制動(dòng)控制系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
：電動(dòng)汽車(ev)采用電動(dòng)機(jī)為牽引裝置，并應(yīng)用化學(xué)蓄電池組、燃料電池組、超級(jí)電容器組等為相應(yīng)的能源回收存儲(chǔ)裝置，再由能源回收存儲(chǔ)裝置在汽車驅(qū)動(dòng)時(shí)提供相應(yīng)的動(dòng)能。如圖1所示，電動(dòng)車的電動(dòng)機(jī)有如下的外特性：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高于基速時(shí)，以恒功率方式工作，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低于基速時(shí)，以恒轉(zhuǎn)矩方式工作，在電動(dòng)和發(fā)電兩種情況下，其外特性曲線具有對(duì)稱性。目前制動(dòng)能量回饋控制策略主要分為兩類：一類是“并聯(lián)式”，即對(duì)原車摩擦制動(dòng)力不做調(diào)節(jié)，將回饋制動(dòng)力直接疊加，其實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，對(duì)原有制動(dòng)系統(tǒng)不做改造，但制動(dòng)能量回饋效率低，制動(dòng)感覺較差；另一類是“串聯(lián)式”，即對(duì)電機(jī)回饋制動(dòng)力與摩擦制動(dòng)力進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，使二者之和滿足駕駛員總制動(dòng)力需求，此策略能量回饋效率較高，但需要對(duì)原有制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行改造，控制相對(duì)復(fù)雜。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：針對(duì)以上現(xiàn)有技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是基于純電動(dòng)轎車液壓制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)制動(dòng)能量回收系統(tǒng)，研究一種串聯(lián)式混合制動(dòng)系統(tǒng)的控制策略，發(fā)明一種再生制動(dòng)控制系統(tǒng)及方法。具體技術(shù)方案如下：一種再生制動(dòng)控制系統(tǒng)，基于車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)esc的執(zhí)行結(jié)構(gòu)，包括：制動(dòng)控制器、整車控制器；所述整車控制器通過數(shù)據(jù)總線連接esc電子控制單元、電池管理單元及電機(jī)控制單元；其特征在于：所述再生制動(dòng)控制系統(tǒng)在滿足制動(dòng)規(guī)程條件下，遵循總制動(dòng)力盡可能多的分配在前輪的準(zhǔn)則。進(jìn)一步地，制動(dòng)力的分配在滿足ece規(guī)程的條件下，制動(dòng)力分配系數(shù)為：其中，l為輪距；lb是從車輛重心至后軸的距離。進(jìn)一步地，所述esc的執(zhí)行結(jié)構(gòu)的降壓過程為：進(jìn)油閥關(guān)閉，出油閥開啟；保壓過程為進(jìn)油閥關(guān)閉，出油閥關(guān)閉；加壓過程為：進(jìn)油閥關(guān)閉，出油閥開啟，柱塞泵工作。進(jìn)一步地，所述制動(dòng)控制器輸出：9路pwm輸出，用于控制四個(gè)進(jìn)油閥、四個(gè)出油閥以及泵油電機(jī)；4路開關(guān)驅(qū)動(dòng)用于驅(qū)動(dòng)esc閥塊中的兩個(gè)主閥，兩個(gè)旁閥；和/或，所述制動(dòng)控制器的輸入：4路輪速信號(hào)采集；3路開關(guān)信號(hào)采集，用于采集回饋制動(dòng)開關(guān)、abs開關(guān)、制動(dòng)開關(guān)等信號(hào)；6路4-20ma電流信號(hào)采集，用于采集輪缸和主缸的制動(dòng)壓力。進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)總線的通訊接口：can接口，用于與整車控制器、電機(jī)控制器和電池管理系統(tǒng)通訊；bdm接口，用于下載和調(diào)試程序；和/或，所述制動(dòng)控制器的硬件系統(tǒng)架構(gòu)包括：信號(hào)采集電路、驅(qū)動(dòng)電路；故障診斷電路、過載保護(hù)電路；通訊電路。進(jìn)一步地，包括如下步驟：判斷原車esp系統(tǒng)判斷是否在正常制動(dòng)，若是正常制動(dòng)，則可進(jìn)入再生制動(dòng)模式；若是非正常制動(dòng)則放棄再生制動(dòng)。進(jìn)一步地，所述再生制動(dòng)分為兩個(gè)階段：第一階段為松開加速踏板未踩制動(dòng)踏板時(shí)；第二階段為松開加速踏板且踩制動(dòng)踏板時(shí)；將第一階段松開加速踏板回饋的電機(jī)制動(dòng)力平滑地過渡到第二階段協(xié)調(diào)控制施加的電機(jī)制動(dòng)力，之后進(jìn)入?yún)f(xié)調(diào)控制部分。進(jìn)一步地，制動(dòng)控制器根據(jù)前輪輪缸壓力、后輪輪缸壓力和βhb-max計(jì)算出前輪所需制動(dòng)力矩值m1,后輪所需制動(dòng)力矩值m2，將該值通過數(shù)據(jù)總線發(fā)送到整車控制器；整車控制器將驅(qū)動(dòng)電機(jī)實(shí)際回饋制動(dòng)力矩值m3發(fā)送到制動(dòng)控制器，制動(dòng)控制器對(duì)m1、m2和m3進(jìn)行比較：當(dāng)m1＝m3時(shí)，即電機(jī)實(shí)際回饋制動(dòng)力矩值正好等于前輪所需制動(dòng)力矩值，制動(dòng)控制器對(duì)壓力調(diào)節(jié)器發(fā)出前輪保壓指令；當(dāng)m1>m3時(shí)，即前輪所需制動(dòng)力矩大于電機(jī)實(shí)際回饋制動(dòng)力矩值，前輪所需液壓制動(dòng)力的補(bǔ)充，制動(dòng)控制器對(duì)壓力調(diào)節(jié)器發(fā)出前輪液壓制動(dòng)力增壓指令；當(dāng)m1<m3時(shí)，即前輪所需制動(dòng)力矩小于電機(jī)實(shí)際回饋制動(dòng)力矩值，此時(shí)應(yīng)減小前輪輪缸的制動(dòng)壓力，制動(dòng)控制器對(duì)壓力調(diào)節(jié)器發(fā)出前輪減壓指令。進(jìn)一步地，當(dāng)m1＝m3時(shí)，如果后輪實(shí)際制動(dòng)力矩mrf大于m2則制動(dòng)控制器對(duì)壓力調(diào)節(jié)器發(fā)出后輪減壓指令；如果后輪實(shí)際制動(dòng)力矩mrf等于m2則制動(dòng)控制器對(duì)壓力調(diào)節(jié)器發(fā)出后輪保壓指令；如果后輪實(shí)際制動(dòng)力矩mrf小于m2則制動(dòng)控制器對(duì)壓力調(diào)節(jié)器發(fā)出后輪增壓指令；和/或，當(dāng)m1>m3時(shí)，如果后輪實(shí)際制動(dòng)力矩mrf大于m2則制動(dòng)控制器對(duì)壓力調(diào)節(jié)器發(fā)出后輪減壓指令；如果后輪實(shí)際制動(dòng)力矩mrf等于m2則制動(dòng)控制器對(duì)壓力調(diào)節(jié)器發(fā)出后輪保壓指令；如果后輪實(shí)際制動(dòng)力矩mrf小于m2則制動(dòng)控制器對(duì)壓力調(diào)節(jié)器發(fā)出后輪增壓指令；和/或，當(dāng)m1<m3時(shí)，如果后輪實(shí)際制動(dòng)力矩mrf大于m2則制動(dòng)控制器對(duì)壓力調(diào)節(jié)器發(fā)出后輪減壓指令；如果后輪實(shí)際制動(dòng)力矩mrf等于m2則制動(dòng)控制器對(duì)壓力調(diào)節(jié)器發(fā)出后輪保壓指令；如果后輪實(shí)際制動(dòng)力矩mrf小于m2則制動(dòng)控制器對(duì)壓力調(diào)節(jié)器發(fā)出后輪增壓指令。進(jìn)一步地，當(dāng)m1<m3時(shí)，前腔主閥usv2，后腔主閥usv1上電關(guān)閉，使得兩前輪制動(dòng)輪缸與制動(dòng)踏板解耦。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和效果：在進(jìn)行制動(dòng)能量回收時(shí)根據(jù)電機(jī)回饋制動(dòng)力和駕駛員制動(dòng)需求對(duì)液壓制動(dòng)力進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證總的制動(dòng)力與駕駛員的制動(dòng)需求相符，此策略能量回饋效率較高。附圖說明圖1為電動(dòng)車的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩特性圖圖2為esc液壓調(diào)節(jié)閥塊其管路結(jié)構(gòu)圖3為控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖4為前后輪制動(dòng)力分配圖圖5為動(dòng)力分配策略示意圖圖6為制動(dòng)控制器的硬件系統(tǒng)架構(gòu)圖7制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)算法流程圖具體實(shí)施方式下面根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，通過例證的方式來示出和描述發(fā)明的某些方面，附圖和說明應(yīng)被認(rèn)為在本質(zhì)上是例證性的而不是限制性的。本發(fā)明針對(duì)純電動(dòng)轎車液壓制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)制動(dòng)能量回收系統(tǒng)，基于esc執(zhí)行機(jī)構(gòu)，重新設(shè)計(jì)控制軟件架構(gòu)實(shí)現(xiàn)制動(dòng)能量回收功能和制動(dòng)防抱死功能。車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)(esc)是目前應(yīng)用于傳統(tǒng)車輛的主動(dòng)安全系統(tǒng)，設(shè)計(jì)的制動(dòng)能量回收系統(tǒng)在esc的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，對(duì)原車制動(dòng)系統(tǒng)改造較小且便于實(shí)施。在滿足制動(dòng)規(guī)程(此處應(yīng)用ece規(guī)程)條件下，設(shè)計(jì)和控制原理講遵循總制動(dòng)力盡可能多的分配在前輪的準(zhǔn)則。esc液壓調(diào)節(jié)閥塊其管路結(jié)構(gòu)見圖二，虛線框內(nèi)是esc執(zhí)行機(jī)構(gòu)部分，其實(shí)物為整體閥塊結(jié)構(gòu)。常態(tài)下，各電磁閥的開閉狀態(tài)如下表：電磁閥復(fù)位狀態(tài)前腔主閥usv2、后腔主閥usv1開啟前腔旁閥hsv2、后腔旁閥hsv1關(guān)閉各油路制動(dòng)輪缸進(jìn)油閥ev開啟各油路制動(dòng)輪缸出油閥av關(guān)閉降壓(目標(biāo)為各輪缸)過程為：進(jìn)油閥ev關(guān)閉，出油閥av開啟；保壓過程為進(jìn)油閥ev關(guān)閉，出油閥av關(guān)閉；加壓過程為：進(jìn)油閥ev關(guān)閉，出油閥av開啟，柱塞泵srp工作。制動(dòng)控制器輸出：9路pwm輸出，用于控制四個(gè)進(jìn)油閥、四個(gè)出油閥以及泵油電機(jī)。4路開關(guān)驅(qū)動(dòng)用于驅(qū)動(dòng)esc閥塊中的兩個(gè)主閥，兩個(gè)旁閥。制動(dòng)控制器的輸入：4路輪速信號(hào)采集。3路開關(guān)信號(hào)采集，用于采集回饋制動(dòng)開關(guān)、abs開關(guān)、制動(dòng)開關(guān)等信號(hào)。6路4-20ma電流信號(hào)采集，用于采集輪缸和主缸的制動(dòng)壓力。通訊接口：can接口，用于與整車控制器、電機(jī)控制器和電池管理系統(tǒng)通訊；bdm接口，用于下載和調(diào)試程序制動(dòng)控制器的硬件系統(tǒng)架構(gòu)如圖六車輛在進(jìn)行制動(dòng)能量回收時(shí)需要實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)液壓制動(dòng)力以保證總之動(dòng)力與駕駛員需求相符，若液壓制動(dòng)力的調(diào)節(jié)不夠準(zhǔn)確則會(huì)導(dǎo)致駕駛感覺變差。制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)算法流程如圖七。其中pm為制動(dòng)主缸壓力，pw_act為輪缸壓力實(shí)際值，pw_tgt為輪缸壓力目標(biāo)值。pwm_ref為前輪進(jìn)油閥和出油閥pwm占空比參考值。pwm_cmd為四個(gè)進(jìn)油閥和前輪兩個(gè)出油閥pwm占空比命令值。usv_cmd為主閥開關(guān)命令值，pump_cmd為泵油電機(jī)pwm占空比命令值。四個(gè)進(jìn)油閥pwm頻率為200hz，出油閥和泵油電機(jī)pwm頻率為100hz，主閥為開關(guān)控制。其中查表函數(shù)的輸出主要根據(jù)液壓制動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)際測(cè)試結(jié)果確定，目的是在不同的輪缸壓力下獲得合適的減壓或增壓速率基準(zhǔn)值。系統(tǒng)策略分為兩個(gè)階段的再生制動(dòng)：第一階段為松開加速踏板未踩制動(dòng)踏板時(shí)；第二階段為松開加速踏板且踩制動(dòng)踏板時(shí)。將一階段松開加速踏板回饋的電機(jī)制動(dòng)力平滑地過渡到第二階段協(xié)調(diào)控制施加的電機(jī)制動(dòng)力。力矩為正表示驅(qū)動(dòng)力矩，力矩為負(fù)表示制動(dòng)力矩。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖三所示。在滿足ece規(guī)程的條件下，制動(dòng)力盡可能多的分配在前輪上?？傊畡?dòng)力分布將遵循由ece規(guī)程約定的最大前制動(dòng)力曲線(最小后制動(dòng)力)，如圖四曲線0-a-b-c所描述。由圖四可見，ece規(guī)程展現(xiàn)了呈非線性的制動(dòng)力分布曲線。這一非線性可導(dǎo)致復(fù)雜的設(shè)計(jì)和控制，可應(yīng)用單純的直線(圖四中的βhb-max)代替ece規(guī)程，βhb-max線的生成如下所述：當(dāng)前輪制動(dòng)住時(shí)，由ece規(guī)程約定的后輪最小制動(dòng)力(最大制動(dòng)力在前輪上)可表示為fbf/wf≤(q+0.07)/0.85fbf為前輪上總制動(dòng)力；wf為前輪上鉛垂方向的載荷，q為制動(dòng)強(qiáng)度，前輪制動(dòng)力fbf＝βhbfb,其中fb為車輛的總制動(dòng)力，fb＝mj＝mgq。制動(dòng)強(qiáng)度q和前輪上鉛垂方向的載荷wf之間的關(guān)聯(lián)式為wf＝(mg/l)(lb+qhg)。m為車輛的質(zhì)量；l為輪距；lb是從車輛重心至后軸的距離可得fbf/wf＝βhbql/(lb+qhg)應(yīng)有βhb≤(q+0.07)(lb+qhg)/0.85ql由此可得βhb的最大值對(duì)應(yīng)的從而得到表明制動(dòng)力分布比僅取決與車輛參數(shù)，在βhb-max的情況下，前后輪上制動(dòng)力分布描繪于圖四中。這一直線可以替代ece規(guī)程曲線。且制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和控制可得以簡(jiǎn)化。整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行周期為10ms，保證系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性(舉例但不受此限制)。判斷原車esp系統(tǒng)判斷是否在正常制動(dòng)(無抱死，無側(cè)滑狀態(tài))，若是正常制動(dòng)，則可進(jìn)入再生制動(dòng)模式；若是非正常制動(dòng)則放棄再生制動(dòng)。系統(tǒng)策略分為兩個(gè)階段的再生制動(dòng)：第一階段為松開加速踏板未踩制動(dòng)踏板時(shí)；第二階段為松開加速踏板且踩制動(dòng)踏板時(shí)。為兼顧踏板感覺在踩制動(dòng)踏板的初期，不是將電機(jī)回饋制動(dòng)力減為零，而是將一階段收加速踏板回饋的電機(jī)制動(dòng)力平滑地過渡到第二階段協(xié)調(diào)控制施加的電機(jī)制動(dòng)力。之后進(jìn)入?yún)f(xié)調(diào)控制部分。動(dòng)力分配策略見圖五。制動(dòng)控制器bcu根據(jù)前輪輪缸壓力、后輪輪缸壓力和βhb-max計(jì)算出前輪所需制動(dòng)力矩值m1,后輪所需制動(dòng)力矩值m2將該值通過can總線發(fā)送到整車控制器vms。整車控制器vms將驅(qū)動(dòng)電機(jī)實(shí)際回饋制動(dòng)力矩值m3發(fā)送到制動(dòng)控制器bcu，制動(dòng)控制器bcu對(duì)m1、m2和m3進(jìn)行比較。m1＝m3時(shí)，即電機(jī)實(shí)際回饋制動(dòng)力矩值正好等于前輪所需制動(dòng)力矩值，制動(dòng)控制器bcu對(duì)壓力調(diào)節(jié)器發(fā)出前輪保壓指令。如果后輪實(shí)際制動(dòng)力矩mrf大于m2則制動(dòng)控制器bcu對(duì)壓力調(diào)節(jié)器發(fā)出后輪減壓指令。如果后輪實(shí)際制動(dòng)力矩mrf等于m2則制動(dòng)控制器bcu對(duì)壓力調(diào)節(jié)器發(fā)出后輪保壓指令。如果后輪實(shí)際制動(dòng)力矩mrf小于m2則制動(dòng)控制器bcu對(duì)壓力調(diào)節(jié)器發(fā)出后輪增壓指令。當(dāng)m1>m3時(shí)，即前輪所需制動(dòng)力矩大于電機(jī)實(shí)際回饋制動(dòng)力矩值，前輪所需液壓制動(dòng)力的補(bǔ)充，bcu對(duì)壓力調(diào)節(jié)器發(fā)出前輪液壓制動(dòng)力增壓指令。如果后輪實(shí)際制動(dòng)力矩mrf大于m2則制動(dòng)控制器bcu對(duì)壓力調(diào)節(jié)器發(fā)出后輪減壓指令。如果后輪實(shí)際制動(dòng)力矩mrf等于m2則制動(dòng)控制器bcu對(duì)壓力調(diào)節(jié)器發(fā)出后輪保壓指令。如果后輪實(shí)際制動(dòng)力矩mrf小于m2則制動(dòng)控制器bcu對(duì)壓力調(diào)節(jié)器發(fā)出后輪增壓指令。當(dāng)m1<m3時(shí)，即前輪所需制動(dòng)力矩小于電機(jī)實(shí)際回饋制動(dòng)力矩值，此時(shí)應(yīng)減小前輪輪缸的制動(dòng)壓力。為保證踏板感覺，防止產(chǎn)生頂腳的感覺，前腔主閥usv2，后腔主閥usv1上電關(guān)閉，使得兩前輪制動(dòng)輪缸與制動(dòng)踏板解耦。制動(dòng)控制器bcu對(duì)壓力調(diào)節(jié)器發(fā)出前輪減壓指令。如果后輪實(shí)際制動(dòng)力矩mrf大于m2則制動(dòng)控制器bcu對(duì)壓力調(diào)節(jié)器發(fā)出后輪減壓指令。如果后輪實(shí)際制動(dòng)力矩mrf等于m2則制動(dòng)控制器bcu對(duì)壓力調(diào)節(jié)器發(fā)出后輪保壓指令。如果后輪實(shí)際制動(dòng)力矩mrf小于m2則制動(dòng)控制器bcu對(duì)壓力調(diào)節(jié)器發(fā)出后輪增壓指令。上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了示例性描述，顯然本發(fā)明具體實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)直接應(yīng)用于其它場(chǎng)合的，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁12