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专利号: 2021114435827
申请人: 江苏大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-27
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种电动汽车制动换挡控制方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤S1、计算总需求制动力:

在制动开始时,由车速传感器采集到的车速u,制动踏板传感器采集到制动强度z,输入到制动力计算模块中,得到总需求制动力,以及前后轴制动器制动力分配曲线;

步骤S2、根据步骤S1所述前后轴制动器制动力分配曲线确定制动力分配策略,计算再生制动力:首先得到M点坐标和N点的坐标,然后进行前后轴再生制动力与液压制动力的具体分配,首先分配前轴电机再生制动力、满足最小前轴制动力限值的初始前轴液压制动力,再对前轴液压制动力、后轴液压制动力进行分配,其中,M点为制动强度线与I曲线的交点,N点为制动强度线与f轴交点、制动强度线与CEC法规线的交点或制动强度线与X轴的交点;

步骤S3、速比优化:

根据所述步骤2得到再生制动力计算得到再生制动转矩及再生制动功率,再进一步得到匀减速工况下一段制动时间内的可回收能量,以可回收能量为目标函数,主减速器及变速器速比为决策变量,以车辆动力性经济性为约束条件,得到速比的优化结果;

步骤S4、等加速度换挡控制:在所述步骤S3速比的优化结果基础上根据等加速度换挡策略进行换挡;

所述步骤1制动力计算模块在运算过长中,若车辆再减速过程中以车速u1匀减速至车速u2,减速时间为t,加速度 将t分为m个等分,则第k时刻的速度为:式中,i0是主减速器速比,igi是第i档变速器速比,r是车轮半径;

在速度为uk时电机转速为:

由汽车纵向动力学方程:

结合具体车辆参数,得到前后轴制动器制动力分配曲线,其中,Ff是滚动阻力,Fw是空气阻力,Fi是坡度阻力,Fb是地面制动力;

所述步骤2中M点受I曲线限制,因此M点坐标为:式中:Fμf_I为制动强度为z时I轴上前轴制动器制动力,Fμr_I为制动强度为z时I轴上后轴制动器制动力,Fμf_M,Fμr_M分别为M点横纵坐标;

所述步骤2中当前制动强度z线与f轴交点后轴制动力大于0,并且当前制动强度z线与f轴交点的前轴制动力小于当前制动强度z线与ECE轴交点的前轴制动力,则N点处于f轴上,N点坐标为:若N点不在f线上,如果当前制动强度z线与ECE轴交点的后轴制动力大于0,则N点处于ECE曲线上,N点坐标为:排除N点在f线以及ECE线上,N点就在x轴上,此时N点坐标为:其中,G车辆重力,L轴距,b质心到后轴水平距离,z是制动强度,hg是质心高度;

经分配后再生制动力:

其中Fmf_max为电机能够提供的最大再生制动力,Fμf_N为N点横坐标;

所述步骤3速比优化具体为:

电机再生制动转矩:

再生制动功率:

汽车回收能量为:

整个制动过程消耗的能量:

所回收能量关于速比的目标函数:W(i0,ig1,ig2)其中,ηT是电机效率,ηe是传动系统效率,t是减速时间,uk是车速,n是电机转速,i0是主减速器速比,ig1是第1档变速器速比,ig2是第2档变速器速比;

再以车辆的动力性经济性定义约束条件得到速比的优化结果。

2.根据权利要求1所述的电动汽车制动换挡控制方法,其特征在于,所述步骤4的等加速度降档策略中,换挡前后加速度一致,得到前后电机制动转矩的关系,电机转矩又是制动强度与电机转速的函数,得到在同一制动强度下电机转矩和转速的函数关系,电机效率是电机转矩和转速的目标函数,根据降档判别公式一档效率大于二档效率的要求进行换挡。

3.根据权利要求1所述的电动汽车制动换挡控制方法,其特征在于,所述步骤4中在优化的速比基础上根据等加速度换挡策略进行换挡具体为:假设换当前电机转速为n,制动强度为z,轮胎滚动半径r,传动比为igi,此时的车速为u,电机输出转矩为Ttq,车速表示为:

汽车行驶时加速度:

假设汽车处于水平路面,忽略坡度引起的阻力,换挡后电机转速:换挡前后加速度:

式中a1为换挡后一档加速度,a2换挡时二档的加速度,CD为风阻系数,A为迎风面积,ηe,ηe'分别为换挡前后的传动系统效率,Ttq,Ttq'分别为换挡前后的电机转矩;

对于轿车来说,旋转质量系数δ利用下面的经验公式进行估算:2

δn=1+δ1'+δ2'igi

上式中,igi是i档变速器传动比,δ1′取0.04,δ2′表示与动力装置有关的旋转部件的作用,取0.025,为了保证换挡前后车辆加速度相等有a1=a2,代入得到:Ttq′=αTtq+q

其中q是关于车速u的函数,代入制动过程中的上下限车速得出值波动不大,故取β,得到:Ttq′=αTtq+β

其中,α、β通过代入车辆基本参数得到;

在前述的制动力分配策略下,电机制动转矩也是制动强度z和转速n的函数:Ttq=f1(z,n)

即对应于某一制动强度下Ttq,n及Ttq',n'的函数关系;

又知电机效率η是电机转矩Ttq和转速n的函数:ηT=f3(Ttq,n)

其中ηT1为一档的电机效率,ηT2为二档的电机效率,制动时降档的判别公式:ηT1≥ηT2

即:

得到降档后的电机特性图,验证电机工作在高效区,经济性得到改善。

4.一种实现权利要求1‑3任意一项所述电动汽车制动换挡控制方法的系统,其特征在于,包括车速传感器、制动踏板传感器和控制器,所述控制器包括需求制动力预估模块、制动力分配模块、速比优化模块、电机模块、变速器模块和电池模块;

所述需求制动力预估模块用于计算总需求制动力,以及得到前后轴制动器制动力分配曲线;

所述制动力分配模块根据需求制动力预估模块得到的前后轴制动器制动力分配曲线确定制动力分配策略,计算再生制动力;

所述速比优化模块用于根据制动力分配模块得到的再生制动力计算得到再生制动转矩及再生制动功率,再进一步得到匀减速工况下一段制动时间内的可回收能量,以可回收能量为目标函数,主减速器及变速器速比为决策变量,以车辆动力性经济性为约束条件,得到速比的优化结果;

所述电机模块与变速器模块用于等加速度换挡控制,在速比的优化结果基础上根据等加速度换挡策略进行换挡;

所述电池模块用于接收等加速度换挡策略换挡后电机的电流。