本發(fā)明涉及一種電動汽車的再生制動控制策略，具體涉及一種再生制動控制系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
：電動汽車(ev)采用電動機為牽引裝置，并應(yīng)用化學(xué)蓄電池組、燃料電池組、超級電容器組等為相應(yīng)的能源回收存儲裝置，再由能源回收存儲裝置在汽車驅(qū)動時提供相應(yīng)的動能。如圖1所示，電動車的電動機有如下的外特性：電動機轉(zhuǎn)速高于基速時，以恒功率方式工作，電動機轉(zhuǎn)速低于基速時，以恒轉(zhuǎn)矩方式工作，在電動和發(fā)電兩種情況下，其外特性曲線具有對稱性。目前制動能量回饋控制策略主要分為兩類：一類是“并聯(lián)式”，即對原車摩擦制動力不做調(diào)節(jié)，將回饋制動力直接疊加，其實現(xiàn)簡單，對原有制動系統(tǒng)不做改造，但制動能量回饋效率低，制動感覺較差；另一類是“串聯(lián)式”，即對電機回饋制動力與摩擦制動力進行協(xié)調(diào)控制，使二者之和滿足駕駛員總制動力需求，此策略能量回饋效率較高，但需要對原有制動系統(tǒng)進行改造，控制相對復(fù)雜。技術(shù)實現(xiàn)要素：針對以上現(xiàn)有技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是基于純電動轎車液壓制動系統(tǒng)設(shè)計制動能量回收系統(tǒng)，研究一種串聯(lián)式混合制動系統(tǒng)的控制策略，發(fā)明一種再生制動控制系統(tǒng)及方法。具體技術(shù)方案如下：一種再生制動控制系統(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控制單元；其特征在于：所述再生制動控制系統(tǒng)在滿足制動規(guī)程條件下，遵循總制動力盡可能多的分配在前輪的準則。進一步地，制動力的分配在滿足ece規(guī)程的條件下，制動力分配系數(shù)為：其中，l為輪距；lb是從車輛重心至后軸的距離。進一步地，所述esc的執(zhí)行結(jié)構(gòu)的降壓過程為：進油閥關(guān)閉，出油閥開啟；保壓過程為進油閥關(guān)閉，出油閥關(guān)閉；加壓過程為：進油閥關(guān)閉，出油閥開啟，柱塞泵工作。進一步地，所述制動控制器輸出：9路pwm輸出，用于控制四個進油閥、四個出油閥以及泵油電機；4路開關(guān)驅(qū)動用于驅(qū)動esc閥塊中的兩個主閥，兩個旁閥；和/或，所述制動控制器的輸入：4路輪速信號采集；3路開關(guān)信號采集，用于采集回饋制動開關(guān)、abs開關(guān)、制動開關(guān)等信號；6路4-20ma電流信號采集，用于采集輪缸和主缸的制動壓力。進一步地，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，所述制動控制器的硬件系統(tǒng)架構(gòu)包括：信號采集電路、驅(qū)動電路；故障診斷電路、過載保護電路；通訊電路。進一步地，包括如下步驟：判斷原車esp系統(tǒng)判斷是否在正常制動，若是正常制動，則可進入再生制動模式；若是非正常制動則放棄再生制動。進一步地，所述再生制動分為兩個階段：第一階段為松開加速踏板未踩制動踏板時；第二階段為松開加速踏板且踩制動踏板時；將第一階段松開加速踏板回饋的電機制動力平滑地過渡到第二階段協(xié)調(diào)控制施加的電機制動力，之后進入?yún)f(xié)調(diào)控制部分。進一步地，制動控制器根據(jù)前輪輪缸壓力、后輪輪缸壓力和βhb-max計算出前輪所需制動力矩值m1,后輪所需制動力矩值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)動電機實際回饋制動力矩值m3發(fā)送到制動控制器，制動控制器對m1、m2和m3進行比較：當m1＝m3時，即電機實際回饋制動力矩值正好等于前輪所需制動力矩值，制動控制器對壓力調(diào)節(jié)器發(fā)出前輪保壓指令；當m1>m3時，即前輪所需制動力矩大于電機實際回饋制動力矩值，前輪所需液壓制動力的補充，制動控制器對壓力調(diào)節(jié)器發(fā)出前輪液壓制動力增壓指令；當m1<m3時，即前輪所需制動力矩小于電機實際回饋制動力矩值，此時應(yīng)減小前輪輪缸的制動壓力，制動控制器對壓力調(diào)節(jié)器發(fā)出前輪減壓指令。進一步地，當m1＝m3時，如果后輪實際制動力矩mrf大于m2則制動控制器對壓力調(diào)節(jié)器發(fā)出后輪減壓指令；如果后輪實際制動力矩mrf等于m2則制動控制器對壓力調(diào)節(jié)器發(fā)出后輪保壓指令；如果后輪實際制動力矩mrf小于m2則制動控制器對壓力調(diào)節(jié)器發(fā)出后輪增壓指令；和/或，當m1>m3時，如果后輪實際制動力矩mrf大于m2則制動控制器對壓力調(diào)節(jié)器發(fā)出后輪減壓指令；如果后輪實際制動力矩mrf等于m2則制動控制器對壓力調(diào)節(jié)器發(fā)出后輪保壓指令；如果后輪實際制動力矩mrf小于m2則制動控制器對壓力調(diào)節(jié)器發(fā)出后輪增壓指令；和/或，當m1<m3時，如果后輪實際制動力矩mrf大于m2則制動控制器對壓力調(diào)節(jié)器發(fā)出后輪減壓指令；如果后輪實際制動力矩mrf等于m2則制動控制器對壓力調(diào)節(jié)器發(fā)出后輪保壓指令；如果后輪實際制動力矩mrf小于m2則制動控制器對壓力調(diào)節(jié)器發(fā)出后輪增壓指令。進一步地，當m1<m3時，前腔主閥usv2，后腔主閥usv1上電關(guān)閉，使得兩前輪制動輪缸與制動踏板解耦。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點和效果：在進行制動能量回收時根據(jù)電機回饋制動力和駕駛員制動需求對液壓制動力進行調(diào)節(jié)，保證總的制動力與駕駛員的制動需求相符，此策略能量回饋效率較高。附圖說明圖1為電動車的電動機轉(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為前后輪制動力分配圖圖5為動力分配策略示意圖圖6為制動控制器的硬件系統(tǒng)架構(gòu)圖7制動壓力調(diào)節(jié)算法流程圖具體實施方式下面根據(jù)附圖對本發(fā)明進行詳細描述，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)被認為在本質(zhì)上是例證性的而不是限制性的。本發(fā)明針對純電動轎車液壓制動系統(tǒng)設(shè)計制動能量回收系統(tǒng)，基于esc執(zhí)行機構(gòu)，重新設(shè)計控制軟件架構(gòu)實現(xiàn)制動能量回收功能和制動防抱死功能。車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)(esc)是目前應(yīng)用于傳統(tǒng)車輛的主動安全系統(tǒng)，設(shè)計的制動能量回收系統(tǒng)在esc的基礎(chǔ)上進行改進，對原車制動系統(tǒng)改造較小且便于實施。在滿足制動規(guī)程(此處應(yīng)用ece規(guī)程)條件下，設(shè)計和控制原理講遵循總制動力盡可能多的分配在前輪的準則。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)行機構(gòu)部分，其實物為整體閥塊結(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)閉各油路制動輪缸進油閥ev開啟各油路制動輪缸出油閥av關(guān)閉降壓(目標為各輪缸)過程為：進油閥ev關(guān)閉，出油閥av開啟；保壓過程為進油閥ev關(guān)閉，出油閥av關(guān)閉；加壓過程為：進油閥ev關(guān)閉，出油閥av開啟，柱塞泵srp工作。制動控制器輸出：9路pwm輸出，用于控制四個進油閥、四個出油閥以及泵油電機。4路開關(guān)驅(qū)動用于驅(qū)動esc閥塊中的兩個主閥，兩個旁閥。制動控制器的輸入：4路輪速信號采集。3路開關(guān)信號采集，用于采集回饋制動開關(guān)、abs開關(guān)、制動開關(guān)等信號。6路4-20ma電流信號采集，用于采集輪缸和主缸的制動壓力。通訊接口：can接口，用于與整車控制器、電機控制器和電池管理系統(tǒng)通訊；bdm接口，用于下載和調(diào)試程序制動控制器的硬件系統(tǒng)架構(gòu)如圖六車輛在進行制動能量回收時需要實時調(diào)節(jié)液壓制動力以保證總之動力與駕駛員需求相符，若液壓制動力的調(diào)節(jié)不夠準確則會導(dǎo)致駕駛感覺變差。制動壓力調(diào)節(jié)算法流程如圖七。其中pm為制動主缸壓力，pw_act為輪缸壓力實際值，pw_tgt為輪缸壓力目標值。pwm_ref為前輪進油閥和出油閥pwm占空比參考值。pwm_cmd為四個進油閥和前輪兩個出油閥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pwm占空比命令值。四個進油閥pwm頻率為200hz，出油閥和泵油電機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)液壓制動系統(tǒng)的實際測試結(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值。系統(tǒng)策略分為兩個階段的再生制動：第一階段為松開加速踏板未踩制動踏板時；第二階段為松開加速踏板且踩制動踏板時。將一階段松開加速踏板回饋的電機制動力平滑地過渡到第二階段協(xié)調(diào)控制施加的電機制動力。力矩為正表示驅(qū)動力矩，力矩為負表示制動力矩。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖三所示。在滿足ece規(guī)程的條件下，制動力盡可能多的分配在前輪上。總之動力分布將遵循由ece規(guī)程約定的最大前制動力曲線(最小后制動力)，如圖四曲線0-a-b-c所描述。由圖四可見，ece規(guī)程展現(xiàn)了呈非線性的制動力分布曲線。這一非線性可導(dǎo)致復(fù)雜的設(shè)計和控制，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：當前輪制動住時，由ece規(guī)程約定的后輪最小制動力(最大制動力在前輪上)可表示為fbf/wf≤(q+0.07)/0.85fbf為前輪上總制動力；wf為前輪上鉛垂方向的載荷，q為制動強度，前輪制動力fbf＝βhbfb,其中fb為車輛的總制動力，fb＝mj＝mgq。制動強度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的最大值對應(yīng)的從而得到表明制動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。且制動系統(tǒng)的設(shè)計和控制可得以簡化。整個系統(tǒng)運行周期為10ms，保證系統(tǒng)的實時性(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(無抱死，無側(cè)滑狀態(tài))，若是正常制動，則可進入再生制動模式；若是非正常制動則放棄再生制動。系統(tǒng)策略分為兩個階段的再生制動：第一階段為松開加速踏板未踩制動踏板時；第二階段為松開加速踏板且踩制動踏板時。為兼顧踏板感覺在踩制動踏板的初期，不是將電機回饋制動力減為零，而是將一階段收加速踏板回饋的電機制動力平滑地過渡到第二階段協(xié)調(diào)控制施加的電機制動力。之后進入?yún)f(xié)調(diào)控制部分。動力分配策略見圖五。制動控制器bcu根據(jù)前輪輪缸壓力、后輪輪缸壓力和βhb-max計算出前輪所需制動力矩值m1,后輪所需制動力矩值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)動電機實際回饋制動力矩值m3發(fā)送到制動控制器bcu，制動控制器bcu對m1、m2和m3進行比較。m1＝m3時，即電機實際回饋制動力矩值正好等于前輪所需制動力矩值，制動控制器bcu對壓力調(diào)節(jié)器發(fā)出前輪保壓指令。如果后輪實際制動力矩mrf大于m2則制動控制器bcu對壓力調(diào)節(jié)器發(fā)出后輪減壓指令。如果后輪實際制動力矩mrf等于m2則制動控制器bcu對壓力調(diào)節(jié)器發(fā)出后輪保壓指令。如果后輪實際制動力矩mrf小于m2則制動控制器bcu對壓力調(diào)節(jié)器發(fā)出后輪增壓指令。當m1>m3時，即前輪所需制動力矩大于電機實際回饋制動力矩值，前輪所需液壓制動力的補充，bcu對壓力調(diào)節(jié)器發(fā)出前輪液壓制動力增壓指令。如果后輪實際制動力矩mrf大于m2則制動控制器bcu對壓力調(diào)節(jié)器發(fā)出后輪減壓指令。如果后輪實際制動力矩mrf等于m2則制動控制器bcu對壓力調(diào)節(jié)器發(fā)出后輪保壓指令。如果后輪實際制動力矩mrf小于m2則制動控制器bcu對壓力調(diào)節(jié)器發(fā)出后輪增壓指令。當m1<m3時，即前輪所需制動力矩小于電機實際回饋制動力矩值，此時應(yīng)減小前輪輪缸的制動壓力。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，使得兩前輪制動輪缸與制動踏板解耦。制動控制器bcu對壓力調(diào)節(jié)器發(fā)出前輪減壓指令。如果后輪實際制動力矩mrf大于m2則制動控制器bcu對壓力調(diào)節(jié)器發(fā)出后輪減壓指令。如果后輪實際制動力矩mrf等于m2則制動控制器bcu對壓力調(diào)節(jié)器發(fā)出后輪保壓指令。如果后輪實際制動力矩mrf小于m2則制動控制器bcu對壓力調(diào)節(jié)器發(fā)出后輪增壓指令。上面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行了示例性描述，顯然本發(fā)明具體實現(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)方案進行的各種改進，或未經(jīng)改進直接應(yīng)用于其它場合的，均在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。當前第1頁12