制动能量回收方法、系统及电动摩托车与流程

本发明涉及摩托车能量回收领域，具体涉及一种制动能量回收方法、系统及电动摩托车。

背景技术：

1、现有电动摩托车通常采用后轮驱动，采用前后轮独立制动方案。为了增加车辆续驶里程，常采用制动能量回收的方法将车辆制动时的动能转换为电能。

2、为了获取最大制动能量，一般希望动力轮分配的制动力限制按电机标定的最大制动扭矩所能提供的制动力进行设置。但是，在实际应用中，由于道路坡度、前后轴的轴荷分布的动态变化、人员操作的随机性以及道路附着系数的不确定性，在制动时，按预先设定的最大制动力有可能会超过地面附着系数允许的制动力，从而造成轮胎抱死打滑，形成安全隐患。

3、申请号为cn201811213855.7的一种后轮驱动纯电动车辆制动能量回收控制方法及装置，根据制动力需求超过再生最大制动力范围的不同，设置不同的后轮制动力数值计算公式，然后得到前轮制动力；上述设置带来的问题有：

4、一是后轮的制动力限制会随车辆重量变化，通常满载时限制会大于空载限制，为了防止后轮抱死，标定的再生最大制动力会取得比较小，不利于最大能量的回收，再考虑地面附着系数和坡度的影响，该问题将更为突出；二是制动力分配曲线为根据汽车理论书籍中平路车辆受力情况得到，未考虑坡度对制动力分配的影响，不利于制动能量回收的最大化，在公式推导过程中，消去了地面附着系数，因此不能考虑地面附着系数变化的影响。

5、另外，如果电机制动扭矩强度较小，则回收能量较少，对续驶里程的增加效果不明显，如果电机制动扭矩强度较大，则存在轮胎抱死的可能性，会对驾驶的安全性和驾驶舒适性产生影响。

6、因此，需要对电动摩托车的制动能量回收进行改进，能够解决以上问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，提供制动能量回收方法、系统及电动摩托车，能够在兼顾制动安全和驾乘舒适性的前提下，实现在大范围的车辆行驶场景中制动能量回收的最大化。

2、本发明的制动能量回收方法，包括如下步骤：

3、s1.车辆行驶过程中，根据车辆运动状态信息，确定车辆轴荷；

4、s2.根据车辆轴荷，确定车辆地面制动力限制值；

5、s3.确定电机制动力限制值；

6、s4.根据车辆地面制动力限制值以及电机制动力限制值，确定电机制动力指令和机械制动力指令；

7、s5.根据电机制动力指令和机械制动力指令，计算电机制动扭矩指令以及电动液压缸压力指令；

8、s6.将电机制动扭矩指令以及电动液压缸压力指令转换为控制电流，根据控制电流对车辆进行制动控制。

9、进一步，所述车辆轴荷包括车辆前轴荷以及车辆后轴荷；

10、根据如下公式确定车辆前轴荷fzf以及车辆后轴荷fzr：

11、

12、

13、其中，m为车辆质量，g为重力加速度，b为车辆质心至后轴的距离，a为车辆质心至前轴的距离，l为车辆轴距，hg为车辆质心至地面的距离，δ为考虑车辆旋转惯量对车辆质量增加的影响系数，α为车辆沿车辆行驶方向的俯仰角度，a为车辆沿车辆行驶方向的加速度。

14、进一步，根据如下公式确定车辆地面制动力限制值：

15、fbf＝μfzf；

16、fbr＝μfzr；

17、其中，fbf为车辆前制地面动力限制值，fbr为车辆后制地面动力限制值，μ为路面附着系数；fzf为车辆前轴荷，fzr为车辆后轴荷。

18、进一步，根据如下公式确定电机制动力限制值feb_lim：

19、

20、其中，km为电机制动力比例系数；kb为考虑电池充电限制的制动力比例系数；telim(n)为电机在转速n下对应的最大制动扭矩；n为电机转速；ig为电机输出轴到车轮转轴的传动比；ηg为电机输出轴到车轮轴的传动效率；r为电机驱动的车轮滚动半径。

21、进一步，根据车辆地面制动力限制值以及电机制动力限制值，确定电机制动力指令和机械制动力指令，具体包括：

22、步骤s4.1：判断油门信号是否有效，若是，则车辆处于驱动状态，电机制动力指令和机械制动力指令均置为0；若否，则进入步骤s4.2；

23、步骤s4.2：判断车辆制动信号是否有效，若是，则进入步骤s4.3，若否，则进入步骤s4.4；

24、步骤s4.3：根据制动信号获取制动器制动力需求值，之后进入步骤s4.3.1；

25、步骤s4.3.1：若制动器制动力需求值大于滑行制动力需求值，则进入步骤s4.3.2，否则，进入步骤s4.4；

26、步骤s4.3.2：若电机制动力限制值大于制动器制动力需求值，则进入步骤s4.3.3，否则进入步骤s4.3.4；

27、步骤s4.3.3：将制动器制动力需求值赋值给电机制动力，之后进入步骤s4.3.5；

28、步骤s4.3.4：将电机制动力限制值赋值给电机制动力，之后进入步骤s4.3.5；

29、步骤s4.3.5：判断电机制动力是否大于地面制动力限制值，若是，则进入步骤s4.3.6，若否，进入步骤s4.3.7；

30、步骤s4.3.6：将地面制动力限制值赋值给电机制动力指令，将制动器制动力需求值与电机制动力指令之间的差值赋值给机械制动力指令，之后进入步骤s5；

31、步骤s4.3.7：将电机制动力赋值给电机制动力指令，将制动器制动力需求值与电机制动力指令之间的差值赋值给机械制动力指令，之后进入步骤s5；

32、步骤s4.4：根据标定得到滑行制动力需求值，之后进入步骤s4.4.1；

33、步骤s4.4.1：判断电机制动力限制值是否大于滑行制动力需求值，若是，则进入步骤s4.4.2，否则进入步骤s4.4.3；

34、步骤s4.4.2：将滑行制动力需求值赋值给电机制动力，之后进入步骤s4.4.4；

35、步骤s4.4.3：将电机制动力限制值赋值给电机制动力，之后进入步骤s4.4.4；

36、步骤s4.4.4：判断电机制动力是否大于地面制动力限制值，若是，则进入步骤s4.4.5，否则进入步骤s4.4.6；

37、步骤s4.4.5：将地面制动力限制值赋值给电机制动力指令，将机械制动力指令赋值为0，之后进入步骤s5；

38、步骤s4.4.6：将电机制动力赋值给电机制动力指令，将机械制动力指令赋值为0，之后进入步骤s5。

39、进一步，根据如下公式确定电机制动扭矩指令：

40、

41、其中，te为电机制动扭矩指令；fe为电机制动力指令；ig为电机输出轴到车轮转轴的传动比；ηg为电机输出轴到车轮轴的传动效率；r为电机驱动的车轮滚动半径；

42、根据如下公式确定电动液压缸压力指令：

43、

44、其中，pb为电动液压缸压力指令；fb为机械制动力指令；r为电机驱动的车轮滚动半径；ab为制动活塞缸面积；ηb为制动器效率；μb为制动器摩擦系数；rb为有效摩擦半径；cb为制动器效能因子。

45、进一步，根据如下方法设置电机制动力比例系数km：

46、当电机转速低于第一转速阈值时，km从1开始逐渐减小；当电机转速降低到第二转速阈值时，km＝0。

47、进一步，根据如下方法设置考虑电池充电限制的制动力比例系数kb：

48、当soc高于第一soc阀值时，kb从1开始逐渐减小；当soc高于第二soc阀值时，kb＝0。

49、一种制动能量回收系统，包括采集单元以及控制单元；

50、所述采集单元用于采集车辆运动状态信息；所述采集单元包括陀螺仪、制动信号传感器以及油门信号传感器；

51、所述控制单元用于根据车辆运动状态信息对车辆进行制动控制；所述采集单元的信号输出端与控制单元的信号输入端通信连接。

52、进一步，所述采集单元还包括重量传感器、道路模式采集器以及车辆滑行能量回收强度采集器；

53、所述重量传感器用于采集车辆重量；所述道路模式采集器用于采集路面状态信息；所述车辆滑行能量回收强度采集器用于采集车辆滑行时的能量回收强度。

54、一种电动摩托车，所述电动摩托车采用所述的制动能量回收方法和/或所述的制动能量回收系统。

55、本发明的有益效果是：本发明公开的一种制动能量回收方法、系统及电动摩托车，接收到制动信号后，控制器根据车辆物理参数、传感器信号和由模式开关确定的路面条件实现电机制动扭矩和电动液压缸压力信号指令的分配并输出控制电流分别控制电机扭矩和液压缸压力；同时考虑了制动时车辆参数、路面状况变化对电机制动扭矩限制的影响，在确保制动安全的前提下实现了制动能量的最大回收；制动系统由车上的传感器、控制器、电机、电动液压缸及abs系统的共同作用下，实现了在保证车辆制动安全的前提下最大制动能量的回收，增加了车辆相同电量下的续驶里程或在达到相同续驶里程的设计目标下减少了电池用量。