一种电动汽车制动力分配方法组成比例

一种电动汽车制动力分配方法，属于电动汽车领域；本申请为了解决在低附着系数的路面电动汽车制动时，控制电机减少能量回收，增加了控制的复杂性，降低电动汽车的安全性的问题；本申请包括如下步骤：根据制动强度分配前、后轮制动力；将制动强度、电池SOC与总需求制动力作为输入，通过模糊控制器输出再生制动力占前轮制动力的比例；利用前轮制动力减去再生制动力得到前轮要承担的摩擦制动力；设定滑移率阈值，将实际滑移率作为输入，通过反步控制得到减少再生制动力的比例，当实际滑移率超过规定滑移率，反步控制减少分配驱动电机制动份额；本申请在低附着系数路面，既能提供尽可能多的能量回收，也能使电动汽车保持安全性。

A Braking Force Distribution Method for Electric Vehicles

An electric vehicle braking force distribution method belongs to the field of electric vehicles; this application solves the problem of reducing energy recovery, increasing the complexity of control and reducing the safety of electric vehicles when braking an electric vehicle on a road with low adhesion coefficient; the application includes the following steps: according to the braking strength score The braking force of front and rear wheels is matched; the braking strength, battery SOC and total demand braking force are taken as input, and the proportion of regenerative braking force to front wheel braking force is output by fuzzy controller; the friction braking force of front wheel is obtained by subtracting regenerative braking force from front wheel braking force; the threshold of slip rate is set, and the actual slip rate is taken as transmission. The proportion of regenerative braking force is reduced by backstepping control. When the actual slip rate exceeds the prescribed slip rate, the backstepping control reduces the braking share of the drive motor. This application can not only provide as much energy recovery as possible, but also ensure the safety of the electric vehicle on the road with low adhesion coefficient.

【技术实现步骤摘要】
一种电动汽车制动力分配方法
一种汽车制动力分配方法，属于电动汽车领域，具体涉及一种电动汽车制动力分配方法。
技术介绍
由于现有汽车利用机械摩擦力进行机械制动，而电动汽车则可以通过惯性驱动的方式使电机工作在发电状态，此状态下电机提供的制动转矩，可以减少部分机械制动。虽然电机提供的制动转矩不是机械制动，但也能形成车轮轮胎与地面的摩擦力并向电动汽车提供减速制动力的效果。目前能量回收控制策略主要采用模糊控制器，把电池的荷电状态SOC，总需求制动力和制动强度作为输入，而输出为再生制动的比例。模糊控制分配策略主要是尽可能让电机提供制动转矩，然而却无法保证前、后轮分配曲线满足理想I曲线和ECE法规。人们仅以提高能量回收率为目标，忽略电动汽车制动时的安全性与稳定性。传统的ABS系统主要考虑车辆的制动效率和车轮的抱死情况，当出现复杂的工况时，过大的制动力会使汽车在ABS系统起作用前出现车轮抱死现象。特别电动汽车在低附着路面驾驶时，因为汽车在冰雪路面制动时，大多数制动力分配方案以再生制动为主要制动力，而电动汽车传统防抱死系统能减少机械制动力。此时很有可能发生抱死现象，从而降低了汽车驾驶稳定性。从整车层面分析，制动能量回收系统主要包括电制动系统和液压制动系统两个子系统，同时涉及整车控制器、变速器、差速器和车轮等相关部件。电制动系统包含驱动电机及其控制器、动力电池和电池管理系统。电机控制器用于控制驱动电机工作于发电状态，施加回馈制动力；电池管理系统控制电能回收于电池；液压控制系统包括液压制动执行机构和制动控制器(BCU)，用于控制摩擦制动力的建立与调节。目前分配电动汽车制动力主要根据固定比例的分配方式，即前、后轮按照固定比例进行制动力分配，随着再生制动的发展，大众普遍认识到再生制动是一种有效提高电动汽车的行驶里程的方式。优先使用再生制动扭矩，实现高效的制动能量回收。而且再生制动相比液压制动具有反应速度快，可重复性高的优势。目前主要有串联式和并联式的再生制动力分配方案。但在低附着系数的路面(积水，冰雪)电动汽车制动时，由于制动力大部分是再生制动力提供，车轮极易出现抱死现象，而电动汽车传统防抱死系统会减少机械制动力，此时再控制电机减少能量回收，反而增加了控制的复杂性，也降低电动汽车的安全性。
技术实现思路
为了解决本现有技术中的问题，本申请提出了一种电动汽车制动力分配方法，在低附着系数(冰、雪)路面，既能提供尽可能多的能量回收，也能使电动汽车保持安全性，不会发生翻车、甩尾、抱死。本专利技术的一种电动汽车制动力分配方法，包括如下步骤：根据制动强度分配前、后轮制动力；将制动强度、电池SOC与总需求制动力作为输入，通过模糊控制器输出再生制动力占前轮制动力的比例；利用前轮制动力减去再生制动力得到前轮要承担的摩擦制动力；设定滑移率阈值，将实际滑移率作为输入，通过反步控制得到减少再生制动力的比例，当实际滑移率超过规定滑移率，反步控制减少分配驱动电机制动份额。进一步的，所述反动控制过程包括如下步骤：a.构建驱动电机电压方程、力矩方程、车轮纵向动力学模型、车轮力矩平衡模型和地面制动力模型；b.通过步骤a构建电动汽车制动时驱动电机模型和车轮动力模型；c.构建附着系数与滑移率的双线性模型，通过外部滑移率得到相应的附着系数；d.通过反步控制结合步骤c的附着系数得到调节再生制动力比例。进一步的，所述驱动电机的电压方程为：所述力矩方程为：Te＝ktia；所述车轮纵向动力学模型为：所述车轮力矩平衡模型为：所述地面制动力模型为：Fxb＝mgμ(s)；式中ia为电枢电流；R为电枢回路电阻；La为电枢电感；ke为电机电势常数；kt为电机转矩常数；m为车辆质量；v为车辆行驶速度；Fxb为地面制动力；g重力加速度；μ(s)为附着系数，s为制动时车轮滑移率；Jw为车轮转动惯量；ww为车轮角速度；ww＝wm/ig，ig为传动系传动比；Tbm为驱动轮上电机制动力矩；Te为电机电磁转矩；r为车轮滚动半径。进一步的，所述电动汽车制动时驱动电机模型和车轮动力模型为：式中，为预分配再生制动力；u为调节再生制动力的比例。进一步的，所述反步控制步骤包括：令x1＝ia，x2＝ww，f1＝-R/La，f2＝-keig/La，f3＝Ua/La，f4＝Frer/Jw，f5＝mgrμ(s)/Jw，将电动汽车制动时电机模型和车轮动力学模型转化为二阶系统：引入误差式中，x1为虚拟输入电流；Id为期望输出电流值；定义V函数V1，虚拟控制x1，并对V函数V1求导得：定义V函数V2，V2＝V1+0.5(x1-α0)2，对V2求导得：定义V函数V3，V3＝V2+0.5(x2-α1)2，对V3求导得：得到调节再生制动力的比例u：进一步的，所述附着系数与滑移率的双线性模型为：式中sopt为最佳滑移率；μh为峰值附着系数；μg为滑移率是100％时的附着系数。本专利技术在制动力分配过程中引入滑移率，从制动源头控制既能达到控制的效果又能减少了电机控制的困难，运用反步控制法，将移滑率作为反步控制的输入量，结合模糊控制输出的比例，输出量为减少再生制动的比例，在输出再生制动力之前已经确定了前、后轮摩擦制动力，一旦在小制动强度时的滑移率超过规定滑移率，反步控制器将会减少分配驱动电机制动份额，这样既不影响传统液压防抱死系统的工作，也达到了驱动轮的防抱死的状态；本申请使电动汽车的制动效果与传统的汽车达到近似的平顺性，改进原有的制动力分策略，使在反步控制策略下也满足理想I曲线和ECE法规，在低附着系数(冰、雪)路面，既要提供尽可能多的能量回收，也要使电动汽车保持安全性，不会发生翻车、甩尾、抱死等。前、后轮制动力分配更加合理和科学，将再生制动力占前轮制动力的比值作为模糊控制器输出，这样使实际前、后轮分配的曲线符合ECE法规。在原有的模糊控制分配策略上，以滑移率为条件，用反步控制器来控制，达到电动汽车制动时稳定性和能量回收效率的双目标要求。与模糊控制策略和ADVISOR2002控制策略相比，滑移率控制策略更加重视电动汽车在实际路况上行驶情况。附图说明图1为现有技术中的ADVISOR2002纯电动汽车模型的分配控制策略；图2为改进型制动力分配策略示意图；图3为制动力分配曲线；图4为本申请实施例的制动力分配策略示意图；图5为UDDS工况下SOC曲线图；图6为地附着路面的滑移率曲线。具体实施方式电动汽车上的能量回馈制动给其制动系统的设计带来两个基本问题：一是如何在回馈制动和摩擦制动之间分配所需的制动力，并尽可能多地回收制动能量；二是如何在前后轴上分配总制动力，以实现稳定的制动性能。通常回馈制动仅对驱动轴有效，为回收尽可能多的制动能量，必须控制电动机产生特定量的制动力。为满足来自驾驶人的车辆减速指令，同时必须有足够的总制动力。以ADVISOR2002纯电动汽车模型为例，电动汽车再生制动受到诸如电机功率、储能器荷电状态SOC、母线最大电流、制动强度等众多因素影响。所以目前采用模糊控制器把制动强度、电池组荷电状态SOC和需求制动力作为输入，再生制动力占总制动力的比例作为输出，分配策略如图1所示。再生制动是一种由驱动电机提供制动转矩的电气制动，经过传动系作用到车轮上，同时再生制动也是作为驱动轮制动的一部分，因为ECE法规在确保前轮在发生抱死情况本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电动汽车制动力分配方法，其特征在于：包括如下步骤：根据制动强度分配前、后轮制动力；将制动强度、电池SOC与总需求制动力作为输入，通过模糊控制器输出再生制动力占前轮制动力的比例；利用前轮制动力减去再生制动力得到前轮要承担的摩擦制动力；设定滑移率阈值，将实际滑移率作为输入，通过反步控制得到减少再生制动力的比例，当实际滑移率超过规定滑移率，反步控制减少分配驱动电机制动份额。

【技术特征摘要】
1.一种电动汽车制动力分配方法，其特征在于：包括如下步骤：根据制动强度分配前、后轮制动力；将制动强度、电池SOC与总需求制动力作为输入，通过模糊控制器输出再生制动力占前轮制动力的比例；利用前轮制动力减去再生制动力得到前轮要承担的摩擦制动力；设定滑移率阈值，将实际滑移率作为输入，通过反步控制得到减少再生制动力的比例，当实际滑移率超过规定滑移率，反步控制减少分配驱动电机制动份额。2.根据权利要求1所述一种电动汽车制动力分配方法，其特征在于：所述反动控制过程包括如下步骤：a.构建驱动电机电压方程、力矩方程、车轮纵向动力学模型、车轮力矩平衡模型和地面制动力模型；b.通过步骤a构建电动汽车制动时驱动电机模型和车轮动力模型；c.构建附着系数与滑移率的双线性模型，通过外部滑移率得到相应的附着系数；d.通过反步控制结合步骤c的附着系数得到调节再生制动力比例。3.根据权利要求2所述一种电动汽车制动力分配方法，其特征在于：所述驱动电机的电压方程为：所述力矩方程为：Te＝ktia；所述车轮纵向动力学模型为：所述车轮力矩平衡模型为：所述地面制动力模型为：Fxb＝mgμ(s)；式中ia为电枢电流；R为电枢回路电阻；La为电枢电感；ke为电机电势常数；kt为电机转矩常数；m为车辆质量；v为车辆行驶速度；Fxb...

【专利技术属性】
技术研发人员：于德亮，刘冬，赵鹏舒，王文嵩，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23