【CN109703375A】电动汽车再生制动能量协调回收控制方法【专利】

步骤一、建立再生制动控制系统模型：
忽略 车辆的 横向 特性 和垂向 特性 ，考虑车辆在进行 制动时所受到的 空 气阻 力、坡度阻
力以及滚动阻力，建立车辆纵向动力学模型，如式(1)所示；
mveh·a＝-Fcl-Fair-Froll-(Fxf+Fxr)
(1)
式 (1) 中mveh是车辆 质量 ，单位kg ；a是车辆加速度 ，单位m/s2 ；Fcl是车辆的 坡度阻 力 ，单
力，单位N；Fxr是车辆后轮纵向力，单位N；Thf是车辆前轮液压制动力矩，单位Nm；Thr是车辆后 轮液压 制动力矩 ，单位Nm ；Tmf是车辆前轮回馈力矩 ，单位Nm ；Tmr是车辆后轮回馈力矩 ，单位 Nm；Re是车轮的滚动半径，单位m；
其中Fxf ,Fxr可由Pacejka’89轮胎模型得到，如式(7)所示
式(8)中K是前轮制动力与后轮制动力之间的分配系数； 步骤二、对驱动电机及电池建模： 驾驶 员踩下 刹车时 ，车辆的驱 动电 机由电 动机变成发电 机 ，驱 动电 机的回馈力矩跟转 速有关 ，当驱动电 机转速低于驱动电 机的额定转速时 ，驱动电 机处于恒转矩状态 ；当驱动电 机转速高于驱动电 机额定转速时 ，驱动电 机处于恒功率状态 ，驱动电 机的回馈力矩随转速 增加而减小，驱动电机转速和驱动电机的回馈力矩的关系式如式(9)所示：
车辆 制动时 ，对车轮受 力建模 ，可以 得到车辆前轮的 力矩平衡方程 和车辆后轮的 力矩 平衡方程，如式(6)所示：
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CN 109703375 A
权 利 要 求 书
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式 (6) 中ωf为车辆前轮转速 ，单位rev/min ，ωr为车辆后轮转速 ，单位rev/min ，Jf是车
辆前轮的转动惯量，单位kg·m2；Jr是车辆后轮的转动惯量，单位kg·m2；Fxf是车辆前轮纵向
位N ；Fair是空气阻 力 ，单位N ；Froll是车辆的 滚动阻 力 ，单位N ；Fxf是车辆前轮纵向 力 ，单位N ；
Fxr是车辆后轮纵向力，单位N；
其中车辆的坡度阻力Fcl的模型如式(2)所示
Fcl＝mveh·g·sin(arctan(0 .01·α))
(2)
式(2)中g是重力加速度，单位m/s2，α是道路坡度，单位％；
空气阻力Fair的模型如式(3)所示：
式 (3) 中ρair是空气密度 ，单位kg/m3 ；Cx是空气阻 力系数 ；S是车辆的迎风面积 ，单位m2 ；v 是车速，单位m/s；vwind是风速，单位m/s；
车辆的滚动阻力Froll的模型如式(4)所示：
式(4)中f是车辆的滚动阻力系数，f0 ,f1 ,f4是车辆的滚动阻力系数f的拟合系数，f0的大 小为0 .0089，f1的大小为0 .0019，f4的大小为0 .0003，其中f ,f0 ,f1 ,f4是无量纲系数；
协调回收控制方法 ，基于一种纯电 动车线控制动 系统 ，线控制动系统的液压制动力矩与驱动电 机 的回 馈力矩协调控 制下回收能量 ：步骤一 、建立 再生 制动控制系统模型 ；步骤二 、对驱 动电 机及 电 池建模 ；步骤三 、车辆 制动能量回收 控 制器设 计；步骤四、选取控制量并完成控制；本方法建立 了基于模型预测控制的再生制动控制系统模型， 设计出制动能量回收控制器，选取电液制动系统 液压 制动力矩 和驱 动电 机的回 馈 力矩作为控 制 器输入，使液压制动力矩和驱动电机的回馈力矩 协调分配，实现最大制动能量回收 ，保证制动平 顺性 ，满足驾驶 员的 制动需求 ，同时前后滑移率 尽可能小，保证了制动安全性。
( 1)发明专利申请
(21)申请号 201910088601 .5
(22)申请日 2019 .01 .30
(71)申请人 吉林大学 地址 130012 吉林省长春市前进大街2699 号
(72)发明人 郭洪艳 朱飞白 薄悦 郭洋洋 陈虹 刘俊
(74)专利代理机构 长春吉大专利代理有限责任 公司 22201
线分配线控制动系统的液压制动力矩与驱动电机的回馈力矩，在恒定的制动踏板位置输入
下 ，车辆由高速到静止进行 制动 ，驱 动电 机的回馈力矩和线控 制动系统的 液压力矩会持续
协作控制来满足驾驶员的制动需求，最大程度的利用汽车制动时驱动电机产生的回馈力矩
来进行制动 ，保证最大能量回收 ，其特征在于 ，本方法具体步骤如下 ：
权利要求书6页 说明书13页 附图3页
CN 109703375 A
CN 109703375 A
权 利 要 求 书
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1 .电动汽车再生制动能量协调回收控制方法，基于一种纯电动车线控制动系统，当驾
驶 员踩下制动踏板刹车时 ，驱动电 机变成发电 机进行制动能量回收 ，车辆制动能量回收控
制器能够根据当前车辆的车速、电池的荷电状态、电池的输出电压和车辆系统状态，实时在
考略车辆载荷对轮胎的影响，可以得到力矩平衡式，如式(5)所示：
式 (5) 中FZ1是车辆制动时水平地面对车辆前轴车轮的法向反力 ，单位N ；FZ2是车辆制动 时水平地面对车辆后轴车轮的 法向反 力 ，单位N ；L是车辆的 轴距 ，单位mm ；L1是车辆 质心到 前轴的距离，单位mm；L2是车辆质心到后轴的距离，单位mm；hg是车辆质心的高度，单位mm；G 是车辆所受重力，单位N；
式 (7) 中D代表巅因子 ，表示曲线的最大值 ，C代表曲 线形状因子 ，B代表刚 度因子 ，E代表 曲线曲率因子，表示曲线最大值附近的形状，D ,C ,B ,E可以由Pacejka’89轮胎模型直接计算 得到；si代表车辆前后轮的滑移率，单位％；ωi代表车轮转速，单位rev/min；
根据联合国欧洲经济委员会汽车法规，车辆制动时理想的前轮制动力与后轮制动力之 间的分配系数如下式(8)所示：
代理人 刘驰宇
(51)Int .Cl . B60L 7/10(2006 .01) B60T 8/34(2006 .01)
(10)申请公布号 CN 109703375 A (43)申请公布日 2019.05.03
( 54 )发明 名称 电动汽车再生制动能量协调回收控制方法
( 57 )摘要 本发明提供了一 种电 动汽车再生 制动能量