制动能量回收方法、系统及电动摩托车与流程

1.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：

2.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。
3.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。
4.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：
5.一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。
6.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。
7.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。


技术实现要素：

8.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。
9.本发明的制动能量回收方法，包括如下步骤：
10.s1.车辆行驶过程中，根据车辆运动状态信息，确定车辆轴荷；
11.s2.根据车辆轴荷，确定车辆地面制动力限制值；
12.s3.确定电机制动力限制值；
13.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；
14.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；
15.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。
16.进一步，所述车辆轴荷包括车辆前轴荷以及车辆后轴荷；
17.根据如下公式确定车辆前轴荷f
zf
以及车辆后轴荷f
zr
：
[0018][0019][0020]
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。
[0021]
进一步，根据如下公式确定车辆地面制动力限制值：
[0022]fbf
＝μf
zf
；
[0023]fbr
＝μf
zr
；
[0024]
其中，f
bf
为车辆前制地面动力限制值，f
br
为车辆后制地面动力限制值，μ为路面附着系数；f
zf
为车辆前轴荷，f
zr
为车辆后轴荷。
[0025]
进一步，根据如下公式确定电机制动力限制值f
eb_lim
：
[0026][0027]
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；t
elim
(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。
[0028]
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：
[0029]
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；
[0030]
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；
[0031]
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；
[0032]
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；
[0033]
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；
[0034]
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；
[0035]
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；
[0036]
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；
[0037]
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；
[0038]
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；
[0039]
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；
[0040]
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；
[0041]
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；
[0042]
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；
[0043]
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；
[0044]
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；
[0045]
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。
[0046]
进一步，根据如下公式确定电机制动扭矩指令：
[0047][0048]
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；
[0049]
根据如下公式确定电动液压缸压力指令：
[0050][0051]
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。
[0052]
进一步，根据如下方法设置电机制动力比例系数km：
[0053]
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。
[0054]
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：
[0055]
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。
[0056]
一种制动能量回收系统，包括采集单元以及控制单元；
[0057]
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；
[0058]
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。
[0059]
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；
[0060]
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。
[0061]
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。
[0062]
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。
附图说明
[0063]
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
[0064]
图1为本发明的能量回收系统结构布置示意图；
[0065]
图2为本发明的能量回收控制第一原理示意图；
[0066]
图3为本发明的能量回收控制第二原理示意图；
[0067]
图4为本发明的能量回收控制方法实现框图；
[0068]
图5为本发明的电机制动扭矩指令和电动液压缸压力指令计算原理示意图；
[0069]
图6为本发明的能量回收的制动系统扩展示意图；
[0070]
图7为本发明的电机制动力比例系数设计示意图；
[0071]
图8为本发明的考虑电池充电限制的制动力比例系数设计示意图；
[0072]
图9为本发明的制动信号和制动力的对应关系曲线示意图；
[0073]
其中，1-车辆，2-陀螺仪，3-制动信号传感器，4-油门信号传感器，5-控制器，6-电动液压缸，7-abs系统，8-电机，9-传动系统，10-车轮，11-重量传感器，12-道路模式开关，13-能量回收强度开关，14-前轮电机。
具体实施方式
[0074]
以下结合说明书附图对本发明做出进一步的说明，如图所示：
[0075]
本发明的制动能量回收方法，包括如下步骤：
[0076]
s1.车辆行驶过程中，根据车辆运动状态信息，确定车辆轴荷；
[0077]
s2.根据车辆轴荷，确定车辆地面制动力限制值；
[0078]
s3.确定电机制动力限制值；
[0079]
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；
[0080]
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；
[0081]
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，从而完成对制动能量的最大化回收。
[0082]
本实施例中，行驶过程中，如图1、2和4所示，控制器5根据车辆1行驶过程中接收到
的陀螺仪2输出的车辆俯仰角度和加速度信号，结合车辆1的设计参数，在图4所示的轴荷计算模块和地面制动力限制值计算模块中对车辆地面制动力限制值进行计算。同时，控制器5在如图4所示的电机制动力限制计算模块中根据获取的电机8的转速信号、电池soc信号结合标定结果计算得到电机8在该转速下的电机制动力限制值。
[0083]
控制器5根据接收到的制动信号传感器3发出的制动信号和油门信号传感器4发出的油门信号，在图4所示的制动指令计算模块中按图5所给出的算法计算电机8制动扭矩指令和电动液压缸6压力指令。之后控制器5再将电机8制动扭矩指令和电动液压缸6压力指令转换为控制电流，该转换可由一个控制器实现，也可通过如图3所示的相互独立的控制器分别实现。其中，为避免机械制动过程中因机械制动力造成的制动轮抱死，机械制动的液压路径先通过abs系统7后再传递到车轮10的制动器上。
[0084]
本实施例中，步骤s1中，车辆行驶过程中，控制器根据采集的传感器信号在图4所示的轴荷计算模块中对车辆轴荷进行实时估算，公式如下：
[0085][0086][0087]
式中，f
zf
，f
zr
—车辆前、后轴荷，单位为n；m—车辆质量(含驾驶员)，单位为kg；g—重力加速度，单位为m/s2；a—车辆质心(含驾驶员)至前轴的距离，单位为m；b—车辆质心(含驾驶员)至后轴的距离，单位为m；l—车辆轴距，单位为m；hg—车辆质心(含驾驶员)至地面的距离，单位为m；δ—考虑车辆旋转惯量对车辆质量增加的影响系数；α—车辆沿车辆行驶方向的俯仰角度，单位为弧度，由上述陀螺仪2获取；a—车辆沿行驶方向的加速度，单位为m/s2，在加速度方向与车辆行驶方向同向时取正值，反向取负值，数值由上述陀螺仪2获取。之后进入步骤s2。
[0088]
本实施例中，步骤s2中，根据路面条件在图4所示的制动力限制值计算模块中对车辆地面制动力限制值进行计算。计算公式如下：
[0089]fbf
＝μf
zf
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0090]fbr
＝μf
zr
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0091]
式中，f
bf
，f
bz
—车辆前、后制地面动力限制值，单位为n；f
zf
，f
zr
—车辆前、后轴荷，单位为n；μ—路面附着系数，该系数通过标定获取。
[0092]
其中，根据车辆轴荷和路面附着系数的不同，如图9所示，以后轮为例，计算得到的地面制动力限制会存在差异，fbr0为平路匀速行驶的地面制动力限制值，fbr1为轴荷减小时的地面制动力限制值，fbr2为轴荷增加时的地面制动力限制值。
[0093]
本实施例中，步骤s3中，控制器中如图4所示的电机制动力限制计算模块对电机制动力限制值f
eb_lim
按如下公式进行计算：
[0094][0095]
式中，f
eb_lim
—电机制动力限制值，单位为n；t
elim
(n)—电机当前转速n下对应的最大制动扭矩，单位为n
·
m；n—电机转速，单位为rpm；ig—电机输出轴到车轮转轴的传动比；
ηg—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，单位为m；
[0096]km
—为电机制动力比例系数，在转速低于标定的转速阀值时逐渐从1减小到0。如图7所示，为一种km按直线方式减小的策略，当电机转速低于阀值转速1时，km从1开始逐渐减小，当电机转速降低到阈值转速2时，km＝0，通过设置该系数，可实现低转速时电机制动力向机械制动力的平滑过渡，同时避免低转速时因电机制动力造成的车轮抱死。
[0097]
kb—为考虑电池充电限制的制动力比例系数，在电池soc高于标定的阀值时逐渐从1减小到0。如图8所示，为一种kb按直线方式减小的策略，当soc高于标定的阀值soc1时，kb从1开始逐渐减小，当soc高于阀值soc2时，kb＝0，通过设置该系数，可实现电池soc较高时减小电池充电电流，从而实现了对电池的保护。
[0098]
本实施例中，在图4中的制动指令计算模块中，根据采集的信号完成对电机制动扭矩指令和电动液压缸压力指令的计算。如图5所示，对步骤s4的具体过程描述如下：
[0099]
步骤s4.1：如油门信号有效，则认为车辆处于驱动状态，电机制动力指令和机械制动力指令均置为0，否则进入步骤s4.2；其中，判断油门信号是否有效是以油门信号大于设定的阈值视为有效，低于设定的阈值视为无效；
[0100]
步骤s4.2：如油门信号无效，则判断车辆制动信号是否有效，如有效，则控制器进入制动器制动力计算步骤s4.3，如无效，则控制器进入滑行制动计算步骤s4.4。其中，判断车辆制动信号是否有效是以油门信号大于设定的阈值视为有效，低于设定的阈值视为无效；
[0101]
步骤s4.3：控制器根据制动信号获取制动器制动力需求值，其中，制动信号和制动力的对应关系可以为一直线，如图9中的oa线所示，也可为根据驾乘感受标定的曲线，根据oa线或标定的曲线，可以获取制动器制动力需求值。之后进入步骤s4.3.1。
[0102]
步骤s4.3.1：如步骤4.3中得到的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。
[0103]
步骤s4.3.2：如果步骤s3中得到的电机制动力限制值f
eb_lim
大于s4.3中得到的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。
[0104]
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。
[0105]
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。
[0106]
步骤s4.3.5：判断电机制动力是否大于步骤s2给出的地面制动力限制值，如果电机制动力大于地面制动力限制值，则进入步骤s4.3.6，否则进入步骤s4.3.7。
[0107]
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。
[0108]
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。
[0109]
步骤s4.4：控制器根据标定得到滑行制动力需求值；其中，滑行制动力需求值可根据能量回收强度开关13给出的滑行能量回收强度信号和标定数据查表获取；之后进入步骤s4.4.1。
[0110]
步骤s4.4.1：判断步骤3中得到的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。
[0111]
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。
[0112]
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。
[0113]
步骤s4.4.4：判断电机制动力是否大于步骤s2给出的地面制动力限制值，如果电机制动力大于地面制动力限制值，则进入步骤s4.4.5，否则进入步骤s4.4.6。
[0114]
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。
[0115]
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。
[0116]
本实施例中，步骤s5中，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和电动液压缸压力指令。电机制动扭矩指令计算公式如下：
[0117][0118]
式中，te—电机制动扭矩指令，单位为n
·
m；fe—电机制动力指令，单位为n；ig—电机输出轴到车轮转轴的传动比；ηg—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，单位为m。
[0119]
电动液压缸压力指令计算公式如下：
[0120][0121]
式中，pb—电动液压缸压力指令，单位为pa；fb—机械制动力指令，单位为n；r—为电机驱动的车轮滚动半径，单位为m；ab—制动活塞缸面积，单位为m2；ηb—制动器效率；μb—制动器摩擦系数；rb—有效摩擦半径，单位为m；cb—制动器效能因子。
[0122]
更进一步地，以下结合图7和图9对以上制动策略对制动安全和制动能量回收的改善情况进行说明：
[0123]
如图9，oa为一种制动信号和制动力的对应关系曲线。oa0fbr0为平路匀速行驶标定的后轮地面制动力限制曲线，oa1fbr1为后轮轴荷减小时的地面制动力限制曲线，oa2fbr2为后轮轴荷增大时的地面制动力限制曲线。
[0124]
在平路匀速行驶时，参考oa0fbr0确定制动器制动力需求值的分配，当制动信号较小即：os0段内，后轮制动力全部由电机提供，当制动信号超过s0时，在地面制动力限制值范围内的制动力由电机提供，超出部分由电动液压缸6产生的压力作用到abs系统7产生机械制动力。
[0125]
以车辆在下坡制动为例，对轮胎轴荷减小时对制动安全的改善进行说明：
[0126]
根据车辆加速度和坡度可计算得到其后轴轴荷，将较水平路面相同工况下的轴荷减小，地面能提供的制动力将成比例减小为fbr1。制动信号大于s1时，按平路标定的oa0fbr0曲线确定的电制动力分配已经超出了地面制动力限制，则会导致由电制动造成的后轮抱死。而通过该算法计算限制电制动力后，电机制动力限制相应减小为fbr1，不足部分由机械制动力补偿，当机械制动力过大时则由abs系统进一步确保轮胎不被抱死，从而避免电制动力过大造成的安全问题。
[0127]
以车辆在上坡制动为例，对轮胎轴荷增加时对制动能量增加的情况进行说明：
[0128]
根据车辆加速度和坡度可计算得到其后轴轴荷，将较水平路面相同工况下的轴荷
增大，地面能提供的制动力将成比例增大为fbr2。制动信号大于s0时，按平路标定的oa0fbr0曲线确定的电制动力分配将不能充分利用轴荷增加能提供的电制动力，使得制动回收能量减少。而通过该制动策略提高动力限制后，电机制动力限制相应增大为fbr2，从而可增大制动回收能量。
[0129]
此外，通过如图7所示的电机制动比例系数的限制，在电机转速较低时，按比例系数km进一步限制电制动力直至为0，差额部分由机械制动补偿，也进一步防止了电制动力造成的轮胎抱死。在车辆从开始制动到静止过程中，电制动力的退出和机械制动力的介入是逐步过渡的，因此可以改善制动力的突变造成的驾乘体验不佳的问题。
[0130]
本发明还涉及了一种电动摩托车的制动能量回收系统，所述系统与上述电动摩托车的制动能量回收方法相对应，可理解为是实现上述方法的系统，所述系统包括采集单元以及控制单元；
[0131]
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；
[0132]
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。
[0133]
如图1所示，陀螺仪2可输出包含车辆1俯仰角度和加速度信息的信号。制动信号传感器3用于检测驾驶员的制动需求，可根据车辆制动器开度的不同输出在最小值到最大值之间连续变化的信号。如：当制动器完全松开时，该信号为0，当制动器完全压紧时，该信号为1。油门信号传感器4用于检测驾驶员的加速需求。电动液压缸6根据控制器5输出的压力指令控制电动液压缸活塞输出的压力。abs系统7为常规防抱死制动系统，包含油路、制动液压缸和制动器。传动系统9为电机8与轮胎10转轴之间的变速机构，当采用轮毂电机时，制动系统的构成也可不包含该传动系统9。控制器5可根据系统集成需求，设计为单个控制器或多个控制器分别对控制算法、电机扭矩和电动液压缸的压力进行控制。
[0134]
本实施例中，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；
[0135]
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。
[0136]
如图1所示，重量传感器11位于车辆座位下，用于检测含驾乘人员的车辆重量变化。通过设置重量传感器，能够更加准确地计算车辆前后轴荷的变化，在保证制动安全的情况下实现最大的制动能量回收。
[0137]
所述道路模式采集器采用现有的道路模式开关12，道路模式开关12位于车辆1转把上，根据路面情况设置有不同的档位，如：正常、泥泞、湿滑等。通过设置道路模式采集器，能够将路面状况对附着系数影响的变化计算入车辆地面制动力限制的变化，以实现在保证制动安全的情况下最大的制动能量回收。
[0138]
所述车辆滑行能量回收强度采集器采用现有的能量回收强度开关13，能量回收强度开关13位于车辆1转把上，可根据驾驶人员驾驶习惯的不同设定车辆滑行时不同的能量回收强度，如：强、中、弱等。其中，所述道路模式开关12和能量回收强度开关13可为物理开关也可为集成在仪表中的虚拟开关，如：通过仪表中的选择菜单进行设置。
[0139]
当然了，为实现制动能量回收的最大化，如图1所示，还可以在车辆1的前车轮10上
增加一前轮电机14，实现车辆的前车轮10制动能量回收。该制动系统的构成如图6所示，由于前轮电机14通常采用轮毂电机，因此前轮制动系统也可不包含传动系统9。控制器算法可借用图4和图5所示的算法，只是图4的前后地面制动力限制计算将分为前后轴地面制动力限制计算，电机制动扭矩指令将分为前后电机扭矩制动指令，液压缸压力指令将分为前后液压缸压力指令，在此不再赘述。
[0140]
本发明还公开了一种电动摩托车，所述电动摩托车采用上述实施例所述的制动能量回收方法和/或上述实施例所述的制动能量回收系统。
[0141]
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

技术特征：
1.一种制动能量回收方法，其特征在于：包括如下步骤：s1.车辆行驶过程中，根据车辆运动状态信息，确定车辆轴荷；s2.根据车辆轴荷，确定车辆地面制动力限制值；s3.确定电机制动力限制值；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；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；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。2.根据权利要求1所述的制动能量回收方法，其特征在于：所述车辆轴荷包括车辆前轴荷以及车辆后轴荷；根据如下公式确定车辆前轴荷f
zf
以及车辆后轴荷f
zr
：：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，h
g
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。3.根据权利要求2所述的制动能量回收方法，其特征在于：根据如下公式确定车辆地面制动力限制值：f
bf
＝μf
zf
；f
br
＝μf
zr
；其中，f
bf
为车辆前制地面动力限制值，f
br
为车辆后制地面动力限制值，μ为路面附着系数；f
zf
为车辆前轴荷，f
zr
为车辆后轴荷。4.根据权利要求1所述的制动能量回收方法，其特征在于：根据如下公式确定电机制动力限制值f
eb_lim
：其中，k
m
为电机制动力比例系数；k
b
为考虑电池充电限制的制动力比例系数；t
elim
(n)为电机在转速n下对应的最大制动扭矩；n为电机转速；i
g
为电机输出轴到车轮转轴的传动比；η
g
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。5.根据权利要求1所述的制动能量回收方法，其特征在于：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：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；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；
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；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；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；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；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；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；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；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；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；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；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；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；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；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；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。6.根据权利要求1所述的制动能量回收方法，其特征在于：根据如下公式确定电机制动扭矩指令：其中，t
e
为电机制动扭矩指令；f
e
为电机制动力指令；i
g
为电机输出轴到车轮转轴的传动比；η
g
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；根据如下公式确定电动液压缸压力指令：其中，p
b
为电动液压缸压力指令；f
b
为机械制动力指令；r为电机驱动的车轮滚动半径；a
b
为制动活塞缸面积；η
b
为制动器效率；μ
b
为制动器摩擦系数；r
b
为有效摩擦半径；c
b
为制动器效能因子。7.根据权利要求4所述的制动能量回收方法，其特征在于：根据如下方法设置电机制动力比例系数k
m
：当电机转速低于第一转速阈值时，k
m
从1开始逐渐减小；当电机转速降低到第二转速阈
值时，k
m
＝0。8.根据权利要求4所述的制动能量回收方法，其特征在于：根据如下方法设置考虑电池充电限制的制动力比例系数k
b
：当soc高于第一soc阀值时，k
b
从1开始逐渐减小；当soc高于第二soc阀值时，k
b
＝0。9.一种制动能量回收系统，其特征在于：包括采集单元以及控制单元；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；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。10.根据权利要求9所述的制动能量回收系统，其特征在于：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；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。11.一种电动摩托车，其特征在于：所述电动摩托车采用权利要求1-8任一项所述的制动能量回收方法和/或权利要求9-10任一项所述的制动能量回收系统。

技术总结
本发明公开了一种制动能量回收方法、系统及电动摩托车，包括：S1.车辆行驶过程中，根据车辆运动状态信息，确定车辆轴荷；S2.根据车辆轴荷，确定车辆地面制动力限制值；S3.确定电机制动力限制值；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；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；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。本发明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。车辆行驶场景中制动能量回收的最大化。车辆行驶场景中制动能量回收的最大化。


技术研发人员：朱楷 王世龙 张斌 石应辉 李鑫 唐程
受保护的技术使用者：重庆隆鑫新能源科技有限公司
技术研发日：2023.03.03
技术公布日：2023/7/11