一種后驅(qū)電動貨車的再生制動控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種后驅(qū)電動貨車的再生制動控制方法，在制動初期，采用最大的電機制動力矩進行能量回收制動，在電機轉(zhuǎn)速達到第一轉(zhuǎn)速時，逐漸減小電機制動力矩，在電機轉(zhuǎn)速達到第二轉(zhuǎn)速時，撤掉電機制動力。本發(fā)明的優(yōu)點在于，兼容不同的制動模式，適用雨天以及路面濕滑等路況，駕駛員還可根據(jù)路面實時工況，選擇適合當前路況的電機制動力；電機制動力矩平滑的變化，不會出現(xiàn)時有時無的情況，充分考慮駕駛員駕駛習(xí)慣。
【專利說明】
一種后驅(qū)電動貨車的再生制動控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及電動汽車制動能量回收領(lǐng)域，尤其是涉及一種后驅(qū)電動貨車的再生制 動控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著環(huán)境不斷加劇和政府對燃油貨車的限制，純電動貨車愈來愈受到人們的青 睞。整車廠為了節(jié)約成本，純電動貨車并未全部安裝ABS系統(tǒng)，這就使得電制動和機械制動 匹配比較困難，容易出現(xiàn)后輪先抱死和濕滑路面甩尾的問題。
[0003] 目前，解決電制動與機械制動匹配的主要方法有:傳統(tǒng)的原車制動和后輪并聯(lián)制 動。傳統(tǒng)的原車制動是根據(jù)汽車動力學(xué)理論，計算出后輪需要的總制動力，減去電機提供的 制動力，得到需要施加在后輪上機械制動力，最后通過調(diào)節(jié)分栗口徑使得施加在后輪的機 械制動力滿足需求，但是該方法由于設(shè)備尺寸的誤差、安裝的差異，可移植性較差。后輪并 聯(lián)制動是根據(jù)不同的制動強度，對電機制動力進行調(diào)節(jié)，能夠使得0曲線（實際的制動力分 配曲線)較好的擬合I曲線(前后輪同時抱死的制動力分配曲線），但是該方法沒能夠考慮到 不同的制動模式的影響以及駕駛員的駕駛體驗。
[0004] 以上的問題歸根到底是0曲線沒能較好的擬合I曲線。根據(jù)汽車理論，在汽車制動 過程中，當0曲線位于I曲線的下方時，前輪比后輪先抱死，是穩(wěn)定的工況，但會失去前輪的 轉(zhuǎn)向；當0曲線位于I曲線的上方時，后輪比前輪先抱死，可能會有橫向側(cè)滑的危險。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 本發(fā)明的目的在于:針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種后驅(qū)電動貨車的再生制 動控制方法，解決電制動和機械制動匹配的問題，提高車輛安全性和駕駛的舒適性。
[0006] 本發(fā)明的發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：
[0007] -種后驅(qū)電動貨車的再生制動控制方法，其特征在于，在制動初期，采用最大的電 機制動力矩進行能量回收制動，在電機轉(zhuǎn)速達到第一轉(zhuǎn)速時，逐漸減小電機制動力矩，在電 機轉(zhuǎn)速達到第二轉(zhuǎn)速時，撤掉電機制動力。
[0008] 作為進一步的技術(shù)方案，所述第一轉(zhuǎn)速為750r/min，所述第二轉(zhuǎn)速為300r/min。
[0009] 作為進一步的技術(shù)方案，所述最大的電機制動力矩得計算公式為：
其中Tmax為最大的電機制動力矩，F(xiàn)r為后輪抱死的臨界制動力，r為車輪半徑，i為傳速比。
[0010] 作為進一步的技術(shù)方案，根據(jù)踏板開度，實時修正電機制動力矩，具體修正方法 為:在踏板開度為1〇〇 %時，電機制動力矩修正系數(shù)為〇，隨著踏板開度降低，電機制動力矩 修正系數(shù)逐漸增加，直到當踏板開度為70%時，電機制動力矩修正系數(shù)增加到1，而后隨著 踏板開度降低，電機制動力矩修正系數(shù)逐漸減少，直到當踏板開度為〇時，電機制動力矩修 正系數(shù)減少為0。
[0011] 作為進一步的技術(shù)方案，根據(jù)踏板開度的變化率，實時修正電機制動力矩，具體方 法為：當踏板開度的變化率小于第一設(shè)定值時，電機制動力矩修正系數(shù)為1，當踏板開度的 變化率大于第二設(shè)定值時，電機制動力矩修正系數(shù)為A，A小于1，當踏板開度的變化率從第 一設(shè)定值變化到第二設(shè)定值時，電機制動力矩修正系數(shù)從1線性減少到A。
[0012] 作為進一步的技術(shù)方案，根據(jù)電池單體的電壓，實時修正電機制動力矩，具體方法 為：當電池單體電壓未達到設(shè)定值時，電機制動力矩修正系數(shù)為1，當電池單體電壓達到電 池允許最高電壓時，電機制動力矩修正系數(shù)為〇,當電池單體電壓從設(shè)定值變化到電池允許 最高電壓時，電機制動力矩修正系數(shù)從1線性減少到〇。
[0013] 作為進一步的技術(shù)方案，根據(jù)電池單體的溫度，實時修正電機制動力矩，具體方法 為：當電池單體溫度未達到設(shè)定值時，電機制動力矩修正系數(shù)為1，當電池單體溫度達到電 池允許最高溫度時，電機制動力矩修正系數(shù)為0,當電池單體溫度從設(shè)定值變化到電池允許 最高溫度時，電機制動力矩修正系數(shù)從1線性減少到0。
[0014] 作為進一步的技術(shù)方案，在下雨天時，根據(jù)雨量大小，實時修正電機制動力矩，具 體方法為：當雨量為0時，電機制動力矩修正系數(shù)為1，隨著雨量逐漸增加到設(shè)定值，電機制 動力矩修正系數(shù)由1線性減為0。
[0015] 作為進一步的技術(shù)方案，同時根據(jù)踏板開度、踏板開度的變化率、電池單體的電 壓、電池單體的溫度和雨量大小實時修正電機制動力矩。
[0016] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于，兼容不同的制動模式，適用雨天以及路面濕 滑等路況，駕駛員還可根據(jù)路面實時工況，選擇適合當前路況的電機制動力；電機制動力矩 平滑的變化，不會出現(xiàn)時有時無的情況，充分考慮駕駛員駕駛習(xí)慣。
【附圖說明】
[0017]圖1為電機轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的map圖；
[0018]圖2為制動力矩系數(shù)與踏板開度的map圖；
[0019]圖3為制動力矩系數(shù)與踏板開度變化率的map圖；
[0020]圖4為制動力矩系數(shù)隨單體電壓變化曲線；
[0021]圖5為制動力矩系數(shù)隨單體溫度變化的曲線；
[0022]圖6為雨量大小與制動力矩系數(shù)的關(guān)系曲線。
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。
[0024] 實施例
[0025]本發(fā)明結(jié)合了不同的制動模式以及雨天的工況，確定了一種綜合不同制動模式的 制動方法。該方法首先根據(jù)汽車動力學(xué)，確定后輪只有電機制動的臨界抱死的制動力，在制 動的初期，以最大的電機制動力進行能量回收，待電機轉(zhuǎn)速在750r/min開始，逐漸減小電機 制動力，在轉(zhuǎn)速300r/min時，完全撤掉電機制動力，采用機械制動。
[0026]根據(jù)汽車動力學(xué)理論，求出地面附著系數(shù)為0.4時后輪臨界抱死的制動力Fr，而后 依據(jù)制動力與傳動比，車輪半徑之間的關(guān)系，得到電機需要輸出的最大制動力矩。在恒轉(zhuǎn)矩 區(qū)，電機以最大制動力矩輸出，保證能量回收最大化;在轉(zhuǎn)速為750r/min時，此時機械制動 力已經(jīng)開始建立，逐漸減小電機制動力;轉(zhuǎn)速為300r/min時，可從電機發(fā)電效率map圖得知， 此時的發(fā)電效率僅為60%，且全部能量用于發(fā)電，僅有0.0015kW* h的回收能量，因而在此 時把電機制動力完全撤銷，此后階段完全使用機械制動。
[0027]利用汽車動力學(xué)理論，求得只有電機制動力情況下，后輪抱死需要的最大制動力 矩，即：
式中，Tmax為需要電機輸出的最大制動力矩;Fr為后輪抱死的臨界制 $ 動力;r為車輪半徑;i為傳速比。
[0029] 依據(jù)電機外特性曲線，在恒轉(zhuǎn)矩區(qū)域，電機以最大的制動力矩Tmax作為輸出，保證 能量回收的最大化。待電機轉(zhuǎn)速降為750r/min(機械制動建立)時，逐漸減小電機制動力矩； 待發(fā)電效率較低時(300r/min時的發(fā)電效率僅為62%)，此時能夠回收的能量較低，因此在 此時完全撤銷電機制動力，減小施加在后輪的制動力防止后輪先抱死。
[0030] 電機制動力矩的大小與踏板開度有關(guān)，機械制動與踏板開度呈線性關(guān)系。由于電 機制動的介入，需要在制動的后期減小電機制動力，以防止后輪抱死。在機械制動建立之 前，電機制動力矩隨踏板開度呈線性增加，液壓傳感器測得機械制動建立后，電機制動力矩 隨踏板開度線性遞減，使電機制動力雙重削弱。如圖2所示，根據(jù)踏板開度，實時修正電機制 動力矩:在踏板開度為100%時，電機制動力矩修正系數(shù)為0,隨著踏板開度降低，電機制動 力矩修正系數(shù)逐漸增加，直到當踏板開度為70%時，電機制動力矩修正系數(shù)增加到1，而后 隨著踏板開度降低，電機制動力矩修正系數(shù)逐漸減少，直到當踏板開度為〇時，電機制動力 矩修正系數(shù)減少為0。
[0031] 該系統(tǒng)要兼容普通制動、緊急制動和長下坡制動三種模式，緊急制動主要考慮車 輛的安全，以機械制動為主，電機制動只起微弱的輔助作用。踏板開度的變化率越大，緊急 制動的強度就越大，需要電機提供的制動力就越小。如圖3所示，可以根據(jù)踏板開度的變化 率，實時修正電機制動力矩，具體方法為：當踏板開度的變化率小于第一設(shè)定值時，電機制 動力矩修正系數(shù)為1，當踏板開度的變化率大于第二設(shè)定值時，電機制動力矩修正系數(shù)為A， A小于1，當踏板開度的變化率從第一設(shè)定值變化到第二設(shè)定值時，電機制動力矩修正系數(shù) 從1線性減少到A。
[0032] 長下坡制動充電時間長，需考慮電池的安全，防止單體過壓，過溫的情況出現(xiàn)。當 單體電壓或者溫度達到設(shè)定值時，逐漸減小電機的制動力，以磷酸鐵鋰電池為例。如圖4所 示，根據(jù)電池單體的電壓，實時修正電機制動力矩當電池單體電壓未達到設(shè)定值時，電機制 動力矩修正系數(shù)為1，當電池單體電壓達到電池允許最高電壓時，電機制動力矩修正系數(shù)為 0,當電池單體電壓從設(shè)定值變化到電池允許最高電壓時，電機制動力矩修正系數(shù)從1線性 減少到0。
[0033] 如圖5所示，根據(jù)電池單體的溫度，實時修正電機制動力矩，具體方法為：當電池單 體溫度未達到設(shè)定值時，電機制動力矩修正系數(shù)為1，當電池單體溫度達到電池允許最高溫 度時，電機制動力矩修正系數(shù)為〇，當電池單體溫度從設(shè)定值變化到電池允許最高溫度時， 電機制動力矩修正系數(shù)從1線性減少到〇。
[0034] 雨天的工況地面附著系數(shù)較小，需要的電機制動力隨之減小。由于雨量的大小與 地面的附著系數(shù)存在一定的關(guān)聯(lián)性，采用雨滴傳感器測量雨量的大小。如圖6所示，在下雨 天時，根據(jù)雨量大小，實時修正電機制動力矩，具體方法為：當雨量為〇時，電機制動力矩修 正系數(shù)為1，隨著雨量逐漸增加到設(shè)定值，電機制動力矩修正系數(shù)由1線性減為0。
[0035] 路面濕滑不全是下雨造成的，駕駛員還可以通過大屏界面選擇路面的工況，路面 干燥、濕滑、比較濕滑、很濕滑四種不同的工況，每種工況對應(yīng)不同的制動力矩系數(shù)，路面越 濕滑，制動力矩系數(shù)就越小。
[0036] 另外，也可以將前述各情況全部考慮，則得到電機輸出的目標制動力矩為：
[0037] T = TN ?系數(shù)(踏板開度）?系數(shù)(踏板開度變化率）?系數(shù)(單體電壓與溫度）?系 數(shù)(工況）
[0038] 式中T為電機輸出的目標制動力矩;Tn為根據(jù)電機外特性曲線的轉(zhuǎn)速對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩。
[0039] 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，應(yīng)當指出的是，凡 在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保 護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種后驅(qū)電動貨車的再生制動控制方法，其特征在于，在制動初期，采用最大的電機 制動力矩進行能量回收制動，在電機轉(zhuǎn)速達到第一轉(zhuǎn)速時，逐漸減小電機制動力矩，在電機 轉(zhuǎn)速達到第二轉(zhuǎn)速時，撤掉電機制動力。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種后驅(qū)電動貨車的再生制動控制方法，其特征在于，所述第 一轉(zhuǎn)速為750r/min，所述第二轉(zhuǎn)速為300r/min。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種后驅(qū)電動貨車的再生制動控制方法，其特征在于，所述最 大的電機制動力矩得計算公式為其中Tmax為最大的電機制動力矩，F(xiàn) r為后輪 抱死的臨界制動力，r為車輪半徑，i為傳速比。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種后驅(qū)電動貨車的再生制動控制方法，其特征在于，根據(jù)踏 板開度，實時修正電機制動力矩，具體修正方法為:在踏板開度為100%時，電機制動力矩修 正系數(shù)為〇,隨著踏板開度降低，電機制動力矩修正系數(shù)逐漸增加，直到當踏板開度為70% 時，電機制動力矩修正系數(shù)增加到1，而后隨著踏板開度降低，電機制動力矩修正系數(shù)逐漸 減少，直到當踏板開度為0時，電機制動力矩修正系數(shù)減少為0。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種后驅(qū)電動貨車的再生制動控制方法，其特征在于，根據(jù)踏 板開度的變化率，實時修正電機制動力矩，具體方法為：當踏板開度的變化率小于第一設(shè)定 值時，電機制動力矩修正系數(shù)為1，當踏板開度的變化率大于第二設(shè)定值時，電機制動力矩 修正系數(shù)為A，A小于1，當踏板開度的變化率從第一設(shè)定值變化到第二設(shè)定值時，電機制動 力矩修正系數(shù)從1線性減少到A。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種后驅(qū)電動貨車的再生制動控制方法，其特征在于，根據(jù)電 池單體的電壓，實時修正電機制動力矩，具體方法為：當電池單體電壓未達到設(shè)定值時，電 機制動力矩修正系數(shù)為1，當電池單體電壓達到電池允許最高電壓時，電機制動力矩修正系 數(shù)為〇,當電池單體電壓從設(shè)定值變化到電池允許最高電壓時，電機制動力矩修正系數(shù)從1 線性減少到0。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種后驅(qū)電動貨車的再生制動控制方法，其特征在于，根據(jù)電 池單體的溫度，實時修正電機制動力矩，具體方法為：當電池單體溫度未達到設(shè)定值時，電 機制動力矩修正系數(shù)為1，當電池單體溫度達到電池允許最高溫度時，電機制動力矩修正系 數(shù)為〇,當電池單體溫度從設(shè)定值變化到電池允許最高溫度時，電機制動力矩修正系數(shù)從1 線性減少到0。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種后驅(qū)電動貨車的再生制動控制方法，其特征在于，在下雨 天時，根據(jù)雨量大小，實時修正電機制動力矩，具體方法為：當雨量為〇時，電機制動力矩修 正系數(shù)為1，隨著雨量逐漸增加到設(shè)定值，電機制動力矩修正系數(shù)由1線性減為0。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種后驅(qū)電動貨車的再生制動控制方法，其特征在于，同時根 據(jù)踏板開度、踏板開度的變化率、電池單體的電壓、電池單體的溫度和雨量大小實時修正電 機制動力矩。
【文檔編號】B60L7/18GK106004461SQ201610488714
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月27日
【發(fā)明人】陳俊兵, 盛旺, 李建剛, 張龍
【申請人】成都雅駿新能源汽車科技股份有限公司