一种车用电制动系统动态负载模拟方法技术方案

本发明专利技术涉及一种车用电制动系统动态负载模拟方法，它通过测量电制动系统实际输出的转矩，结合车辆动力学方程计算电制动系统目标运动状态，在将车辆正常制动过程中制动分配系数的变化等效为对系统惯量的扰动的二次型最佳控制问题中，计算得出加载电机的目标电磁转矩，实现电制动系统动态负载的模拟。本发明专利技术能够精确地模拟电制动系统的动态负载的问题，保证了车辆制动的安全性能和能量的经济性的测试，它可以广泛地用于电制动系统的制动分配的测试，包括固定制动分配系数与动态分配系数。本发明专利技术可以广泛地用于电制动系统的制动分配研究测试中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种动态负载模拟方法，特别是关于一种能够在台架上进行的车用电制动系统动态负载模拟方法。
技术介绍
充分利用电制动力矩是改善电动汽车燃油经济性重要途径之一，如何能有效而安全地利用电制动力矩是其中的关键问题，这一问题也可以表述为车辆的电制动力矩和摩擦制动力矩如何分配和切换，以保证车辆的经济性和安全性的问题。在实车测试前，利用台架进行测试是行之有效的方法，这需要解决如何在台架上精确模拟电制动系统动态负载的问题，即保证台架能提供车辆实车运行条件下电制动系统的负载问题，尤其要能够提供用于电制动力矩和摩擦制动力矩切换过程研究的动态负载。目前国内拥有电动汽车或混合动力汽车驱动电机的测试设备，其是以测试车载电机性能及其控制性能为试验目的，由于未涉及如何满足电制动力矩和摩擦制动力矩的动态切换过程的研究，这样的试验台在测试电制动与摩擦制动协调控制方面有所欠缺。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种在能够在台架上进行的车用电制动系统动态负载模拟方法。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案:，其是在一电动汽车电制动系统测试装置上进行的，且包括以下步骤:1)由实时仿真平台发送驾驶员意图给车辆制动控制器；2)车辆制动控制器根据步骤I)发送的驾驶员意图，通过运行设置在其内的制动协调控制策略，计算出目标电制动力矩，并通过信号处理单元分别发送给车载电机控制系统和实时仿真平台；3)车载电机控制系统根据目标电制动力矩和电流传感器测量反馈的电流值，控制车载电机运行；4)转速转矩传感器测量车载电机实际输出的转矩和转速，并经信号处理单元分别反馈给实时仿真平台和加载电机控制系统；5)转矩传感器测量摩擦制动系统的实际摩擦制动力矩，并发送给实时仿真平台；6)实时仿真平台根据步骤5)得到的实际摩擦制动力矩和步骤4)得到的实际输出转矩，通过预置在其内的车辆动力学方程，计算得到电制动系统的目标转速；7)实时仿真平台根据步骤6)得到的电制动系统目标转速和步骤4)得到的实际输出转速，计算得到二者的差值；8)实时仿真平台的二次型最优控制器调用二次型最优控制参数，并根据步骤7)得到的差值，计算出加载电机的目标电磁转矩，且通过信号处理单元发送到加载电机控制系统；9)加载电机控制系统根据步骤8)得到的目标电磁转矩和电流传感器测量反馈的电流值，控制加载电机运行，实现电制动系统负载的模拟，再现电制动系统的受力与运动状态。所述步骤I)中，由实时仿真平台发送的驾驶员意图为仿真平台内设置的程序，或来自于外部驾驶员输入到实时仿真平台的指令。其中步骤8)中，所述二次型最优控制参数采用以下方法预置在实时仿真平台内:①将电制动系统测试平台动力学方程，与实时仿真平台中的车辆动力学方程联立，得到加载系统动力学方程；②假设车轮的摩擦阻力和滚动阻力相对微弱，忽略加载系统动力学方程中的摩擦阻力和滚动阻力，定义加载系统动力学方程中的电制动力矩和摩擦制动力矩的比值为制动分配系数；③将制动分配系数等效为加载系统动力学方程中惯量的变化，将加载系统动力学方程转化为状态空间方程；④根据状态空间方程建立二次型最优控制问题，对二次型最优控制问题设定性能指标，求解得出二次型最优控制参数。步骤②中，所述制动分配系数是利用转速转矩传感器测量的实际电制动力矩和转矩传感器测量的摩擦制动力矩计算得到的。步骤②中，所述制动分配系数是利用车辆制动控制器计算的目标电制动力矩和转矩传感器测量的摩擦制动力矩估算得到的。本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点:1、本专利技术通过测量电制动系统实际输出的转矩和实际摩擦制动力矩，结合车辆动力学方程计算电制动系统目标运动状态，在将车辆正常制动过程中制动分配系数的变化等效为对系统惯量的扰动的二次型最佳控制问题中，计算得出加载电机的目标电磁转矩，因此本专利技术是基于制动分配系数变化的负载模拟方法，可以优化车用电制动系统动态负载的模拟精度。2、本专利技术由于将车辆正常制动过程中制动分配系数的变化等效为对系统惯量的扰动，在测试车载电机性能及其控制性能时，考虑了电制动力矩和摩擦制动力矩的分配变化过程，因此本专利技术具有较好的动态性能。本专利技术可以广泛地用于电制动系统的制动分配研究测试中。附图说明图1是一种现有的电动汽车电制动系统测试装置的结构示意图具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细的描述。如图1所示，本专利技术方法是通过一种现有的电动汽车电制动系统测试装置(台架)来实现的，该测试装置包括实时仿真平台1、信号处理单元2、转速转矩传感器3、电流传感器4、车载电机控制系统5、车载电机6、加载电机7、加载电机控制系统8、车辆制动控制器9、电流传感器10、摩擦制动系统11和转矩传感器12。摩擦制动系统11既可以是液压制动系统，也可以是气压制动系统；摩擦制动系统11既可以是以模块形式包含在实时仿真平台I中的系统，也可以是单独分立的系统。车载电机控制系统5与车载电机6连接组成电动汽车的电制动系统；加载电机7和加载电机控制系统8连接组成加载系统,加载系统可以是直流电机加载系统，也可以是交流电机加载系统；车载电机6和加载电机7组成电制动系统测试平台。上述实时仿真平台I中预置了已有技术的车辆动力学方程和二次型最优控制器，以及二次型最优控制参数。其中二次型最优控制参数采用以下方法预置:首先将现有技术中的电制动系统测试平台动力学方程，与实时仿真平台I中的车辆动力学方程联立，得到加载系统动力学方程；由于车轮的摩擦阻力和滚动阻力相对都比较微弱，所以将加载系统动力学方程中的摩擦阻力和滚动阻力忽略；其次，定义加载系统动力学方程中的电制动力矩和摩擦制动力矩的比值为制动分配系数，制动分配系数可以利用转速转矩传感器3测量的实际电制动力矩和转矩传感器12测量的摩擦制动力矩来计算，也可以利用目标电制动力矩与摩擦制动力矩来估算；然后将制动分配系数等效为加载系统动力学方程中惯量的变化；再将加载系统动力学方程转化为状态空间方程；最后根据状态空间方程建立二次型最优控制问题，对二次型最优控制问题设定性能指标，求解得出二次型最优控制参数。如图1所示，本专利技术方法包括以下步骤:I)由实时仿真平台I发送驾驶员意图给车辆制动控制器9，驾驶员意图可以是实时仿真平台I内设置的程序，也可以是来自于外部驾驶员输入到实时仿真平台I的指令；2)车辆制动控制器9根据驾驶员意图，通过运行设置在其内的制动协调控制策略，计算出目标电制动力矩，并通过信号处理单元2分别发送给车载电机控制系统5和实时仿真平台I ;3)车载电机控制系统5根据目标电制动力矩和电流传感器10测量反馈的电流值，控制车载电机6运行；4)转速转矩传感器3测量车载电机6实际输出的转矩和转速，并经信号处理单元2分别反馈给实时仿真平台I和加载电机控制系统8 ；5)转矩传感器12测量摩擦制动系统11的实际摩擦制动力矩，并发送给实时仿真平台I ;6)实时仿真平台I根据步骤5)得到的实际摩擦制动力矩和步骤4)得到的实际输出转矩，通过预置在其内的车辆动力学方程，计算得到电制动系统的目标转速；7)实时仿真平台I根据步骤6)得到的电制动系统目标转速和步骤4)得到的实际输出转速，计算得到二者的差值；8)实时仿真平台I的二次型最优控制器调用二次型最优控制参数，并根据步骤7)得到的差值，计算出加载电机7的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车用电制动系统动态负载模拟方法，其是在一电动汽车电制动系统测试装置上进行的，且包括以下步骤：1）由实时仿真平台发送驾驶员意图给车辆制动控制器；2）车辆制动控制器根据步骤1）发送的驾驶员意图，通过运行设置在其内的制动协调控制策略，计算出目标电制动力矩，并通过信号处理单元分别发送给车载电机控制系统和实时仿真平台；3）车载电机控制系统根据目标电制动力矩和电流传感器测量反馈的电流值，控制车载电机运行；4）转速转矩传感器测量车载电机实际输出的转矩和转速，并经信号处理单元分别反馈给实时仿真平台和加载电机控制系统；5）转矩传感器测量摩擦制动系统的实际摩擦制动力矩，并发送给实时仿真平台；6）实时仿真平台根据步骤5）得到的实际摩擦制动力矩和步骤4）得到的实际输出转矩，通过预置在其内的车辆动力学方程，计算得到电制动系统的目标转速；7）实时仿真平台根据步骤6）得到的电制动系统目标转速和步骤4）得到的实际输出转速，计算得到二者的差值；8)实时仿真平台的二次型最优控制器调用二次型最优控制参数，并根据步骤7）得到的差值，计算出加载电机的目标电磁转矩，且通过信号处理单元发送到加载电机控制系统；9）加载电机控制系统根据步骤8）得到的目标电磁转矩和电流传感器测量反馈的电流值，控制加载电机运行，实现电制动系统负载的模拟，再现电制动系统的受力与运动状态。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张俊智，何承坤，吕辰，岳小伟，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：