[发明专利]一种电动车辆的复合制动系统及其复合制动方法

权利要求书

1.一种电动车辆的复合制动系统，该复合制动系统包括整车控制器、驱动电机、驱动电机控制器、液压制动控制器和液压制动器，其特征在于，

所述整车控制器中设置有分层控制器，该分层控制器通过CAN总线与所述驱动电机控制器连通，并通过所述驱动电机控制器控制所述驱动电机的工作模式及所述驱动电机的输出扭矩；所述分层控制器通过所述CAN总线与所述液压制动控制器连通，并通过所述液压制动控制器控制所述液压制动器的输出扭矩；

所述分层控制器包括顶层控制模块和底层控制模块，所述顶层控制模块用于选择轴间滑模控制策略或单轴滑模控制策略作为所述电动车辆的顶层制动控制策略，并基于该顶层制动控制策略分配给所述电动车辆总制动扭矩，并将该总制动扭矩输入到所述底层控制模块中；所述底层控制模块用于对所述总制动扭矩进行再分配，并将所述总制动扭矩再分配为电机制动扭矩或者再分配为电机制动扭矩和液压制动扭矩；

所述驱动电机包括第一驱动电机和第二驱动电机，所述第一驱动电机与所述电动车辆的前轴连接，并根据所述分层控制器发出的控制指令驱动所述前轴转动或向所述前轴施加电机制动扭矩；所述第二驱动电机与所述电动车辆的后轴连接，并根据所述分层控制器发出的控制指令驱动所述后轴转动或向所述后轴施加电机制动扭矩。

2.根据权利要求1所述的电动车辆的复合制动系统，其特征在于，在所述液压制动控制器与所述液压制动器之间设置有调节器，该调节器用于对所述液压制动控制器分配到所述前轴和所述后轴上的液压制动扭矩进行调节。

3.一种用于权利要求1或2所述的电动车辆的复合制动系统的复合制动方法，其特征在于，该复合制动方法包括如下步骤：

步骤一，所述分层控制器根据制动踏板传感器输入的制动信号对所述电动车辆的制动强度进行解析得出该制动强度的值，并采用一般初始制动策略对所述电动车辆进行制动；

步骤二，所述分层控制器根据所述电动车辆的车轮转速和车速计算出该电动车辆的前轮滑移率S_f和后轮滑移率S_r；

步骤三，所述顶层控制模块根据策略切换条件对所述顶层制动控制策略进行切换，

所述策略切换条件为：Sf>Sshift||Sr>SshiftSshift=Sopt-δS]]>

其中，

S_shift为所述电动车辆的滑移率的切换逻辑门限，

“||”为逻辑“或”的运算符号，

S_opt为路面的峰值附着系数对应的滑移率，

δ_S为松弛因子；

当S_f＜S_shift且S_r＜S_shift时，采用的所述顶层制动控制策略为所述轴间滑模控制策略，该轴间滑模控制策略分配到所述前轴上的制动扭矩为T_f，且

Tf=-s·I-Frr+Ffr+δmgzr+cI(ωf-ωr)2,]]>

分配到所述后轴上的制动扭矩为T_r，且

Tf=s·I+Frr-Ffr+δmgzr-cI(ωf-ωr)2,]]>

其中，

为轴间滑模控制策略的切换函数，且s'采用指数趋近律方法计算得到，ε和k都是大于零的常数，定义一阶积分型开关面s=ωf-ωr+c∫0t(ωf-ωr)dt,]]>当s＞0时，s′(t)=ϵk+(s0-ϵk)e-kt,]]>当s＜0时，s′(t)=-ϵk+(s0+ϵk)e-kt,]]>t为时间，s₀为s的初值，

F_f为路面对所述电动车辆的前轮产生的制动力，

F_r为路面对所述电动车辆的后轮产生的制动力，

δ为所述电动车辆的回转质量系数，

m为所述电动车辆的整车质量，

g为重力加速度，

z为所述电动车辆的制动强度，

r为所述电动车辆的车轮滚动半径，

I为所述电动车辆的车轮转动惯量，

c为滑模曲线斜率的权重系数，

ω_f为所述电动车辆的前轮转速，

ω_r为所述电动车辆的后轮转速；

当S_f＞S_shift或S_r＞S_shift时，采用的所述顶层制动控制策略为所述单轴滑模控制策略，该单轴滑模控制策略分配到所述前轴上的制动扭矩为T_f，且

Tf=Ivsfi·r+Ffr-I(1-Sf)v·r,]]>

其中，

为单轴滑模控制策略的切换函数，且s'_fi采用指数趋近律方法计算得到，ε和k都是大于零的常数，定义开关面s_fi＝S_f-S_opt，当s_fi＞0时，sfi′(t)=ϵk+(sfi0-ϵk)e-kt;]]>当s_fi＜0时，sfi′(t)=-ϵk+(sfi0+ϵk)e-kt,]]>t为时间，s_fi0为s_fi的初值，

为所述电动车辆的车速v的导数；

分配到所述后轴上的制动扭矩为T_r，且

Tr=Ivsri·r+Frr-I(1-Sr)v·r,]]>

其中，

为轴间滑模控制策略的切换函数，s_ri采用指数趋近律方法计算得到，ε和k都是大于零的常数，定义开关面s_ri＝S_r-S_opt，当s_ri＞0时，sri′(t)=ϵk+(sri0-ϵk)e-kt;]]>当s_ri＜0时，sri′(t)=-ϵk+(sri0+ϵk)e-kt,]]>t为时间，s_ri0为s_ri的初值；

步骤四，所述顶层控制模块将分配到所述电动车辆上的总制动扭矩输入到所述底层控制模块中，且该底层控制模块对所述电动车辆的最大充电扭矩T_charging进行计算，并对所述电动车辆的最大充电扭矩T_charging与所述顶层制动控制策略分配到所述前轴上的制动扭矩T_f和分配到所述后轴上的制动扭矩T_r进行比较，根据比较结果对所述总制动扭矩再分配，且

当Tcharging2>TfTcharging2>Tr]]>时，Tgenerator1=Tf,Thf=0Tgenerator2=Tr,Thr=0,]]>

其中，

T_generator1为分配给所述第一驱动电机的回馈制动扭矩，

T_generator2为分配给所述第二驱动电机的回馈制动扭矩，

T_hf为分配给所述前轴的液压制动扭矩，

T_hr为分配给所述后轴的液压制动扭矩；

当Tcharging2>TfTcharging2≤Tr]]>时，Tgenerator1=Tf,Thf=0Tgenerator2=Tcharging2,Thr=Tr-Tgenerator2;]]>

当Tcharging2≤TfTcharging2>Tr]]>时，Tgenerator1=Tchargin2,Thf=Tf-Tgenerator1Tgenerator1=Tr,Thr=0;]]>

当Tcharging2≤TfTcharging2≤Tr]]>Tgenerator1=Tchargin2,Thf=Tf-Tgenerator1Tgenerator1=Tcharging2,Thr=Tr-Tgenerator2;]]>

步骤五，根据制动强度z的值判断所述电动车辆的制动是否结束，当制动强度z＝0时，该复合制动方法结束；当制动强度z＞0时，返回所述步骤二，重新对所述电动车辆的前轮滑移率S_f和后轮滑移率S_r进行计算，并根据计算结果实施所述步骤三和所述步骤四，直至制动结束。