一种制动回收扭矩退出导致转速波动的仿真方法与流程

1.本发明属于电动汽车技术领域，具体涉及一种制动回收扭矩退出导致转速波动的仿真方法。


背景技术：

2.随着新能源汽车的快速发展，降低车辆电耗，提高续航里程，提高驾驶性及安全性已经成为纯电动汽车未来的主要发展方向。目前的电动车的行驶里程仍不能满足用户的需求，为了提高电动车的续航能力，当前纯电动汽车均配有能量回收系统，即车辆在滑行及制动的过程中电机施加反向力矩发电，将动能转化为电能充入电池以实现对滑行及制动过程中动能的回收。
3.当驾驶员松开制动踏板、踩下油门踏板或车辆出现轮胎打滑等异常情况时，能量回收系统会退出工作或下降目标扭矩，为避免扭矩突变，保证车辆行驶的平顺性，回收扭矩不会立刻按照目标扭矩进行响应，而是按照一个斜率逐渐贴近目标扭矩，传统能量回收退出斜率控制方法的斜率为定值。如果此时能量回收扭矩下降斜率设置过大，会导致车辆出现冲击顿挫，影响车辆平顺性。
4.目前，国内关于制动回收扭矩退出方面，主要关注的是控制策略的制定，缺少对固定斜率下的扭矩退出过程中，半轴转速波动的仿真和评估方法。现有技术公开了一种纯电动汽车能量回收扭矩退出斜率控制方法，通过监测制动及油门踏板、车速等信号进行判断和调节。现有技术公开了一种能量回收扭矩退出的控制方法，对回收扭矩进行判断，进而控制输出扭矩。现有技术还一种电动车制动能量回收方法，需要根据油门踏板信息和制动踏板信息确定行车工况，然后制定电机反托力矩进行制动。上述方法均是从整车获取信息，进而判断制定扭矩退出策略，但是该策略对于半轴转速波动的影响，缺少仿真与评估的方法。


技术实现要素：

5.本发明的目的就在于提供一种制动回收扭矩退出导致转速波动的仿真方法，以解决现有方法对于半轴转速波动的影响，缺少仿真与评估的问题。
6.本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
7.一种制动回收扭矩退出导致转速波动的仿真方法，包括以下步骤：
8.a、建立动力总成多体动力学模型：
9.a1、建立电机刚体模型；
10.a2、建立电机与地面相连的悬置模型。
11.b、建立半轴车轮多体动力学模型：
12.b1、建立无质量、惯量的电机转轴模型；
13.b2、建立车轮刚体模型。
14.c、建立车轮约束。
15.d、施加制动能量回收过程中电机扭矩。
16.e、进行仿真。
17.f、进行结果的后处理。
18.进一步度，步骤a1，具体为：根据电机的质量、质心、转动惯量建立电机刚体模型。
19.进一步地，步骤a 2，悬置的平动刚度和旋转刚度由实际测量或理论计算获得。
20.进一步地，步骤b1，通过铰链与电机相连，建立两侧半轴，通过衬套模拟半轴的扭转刚度。
21.进一步地，步骤b2，根据车轮质量、质心坐标、转动惯量建立车轮刚体模型，半轴内侧通过差速器与电机转轴连接，外侧通过恒速副与车轮连接，车轮模型通过铰链与地面连接。
22.进一步地，步骤c，滑行过程中车轮与地面之间是滚动摩擦，简化为地面的反托力矩施加到车轮上；假设车辆轮荷是m，反托力矩t＝μmg，其中μ是滚动摩擦系数，一般取0.01～0.018，g是重力加速度，数值为9.81m/s2。
23.进一步地，步骤d，扭矩数据可以通过实车测量，或者通过以下方法进行构造，假设电机回收扭矩峰值为t1，时间为t，退出过程简化为固定斜率k，那么电机扭矩为：
24.m＝step(0,0,t,t1)+if((time-t):0,t,t+(time-t)*k)。
25.进一步地，步骤e，给定车轮初始角速度，仿真时间和步长，开始仿真。
26.进一步地，步骤f，从结果中读取半轴的转速变化，通过转速波动的幅值和频率是否超过给定阀值，能够判断该斜率下的制动回收扭矩对车轮转速的影响。
27.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
28.本发明制动回收扭矩退出导致转速波动的仿真方法，主要关注滑动过程中的制动能量回收，通过建立动力总成及半轴的多体动力学模型，仿真模拟回收扭矩退出过程，得到车轮转速波动的变化，进而评估该策略对整车的影响。
附图说明
29.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
30.图1多体动力学仿真模型；
31.图2车轮转速仿真结果；
32.图3制动回收扭矩退出导致转速波动的仿真方法的步骤流程图。
具体实施方式
33.下面结合实施例对本发明作进一步说明：
34.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
35.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的
描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
36.本发明制动回收扭矩退出导致转速波动的仿真方法，包括以下步骤：
37.1、建立动力总成多体动力学模型
38.11、建立电机刚体模型；
39.12、建立电机与地面相连的悬置模型。
40.2、建立半轴车轮多体动力学模型
41.21、建立无质量、惯量的电机转轴模型；
42.22、建立车轮刚体模型。
43.3、建立车轮约束。
44.4、施加制动能量回收过程中电机扭矩。
45.5、进行仿真。
46.6、结果后处理。
47.具体地，包括以下步骤：
48.步骤1，建立动力总成多体动力学模型：
49.步骤11，根据电机的质量、质心、转动惯量建立电机刚体模型；
50.步骤12，建立电机与地面相连的悬置模型，悬置的平动刚度和旋转刚度由实际测量或理论计算获得。
51.步骤2，建立半轴车轮多体动力学模型：
52.步骤21，建立无质量、惯量的电机转轴模型，通过铰链与电机相连。建立两侧半轴，通过衬套模拟半轴的扭转刚度；
53.根据车轮质量、质心坐标、转动惯量建立车轮刚体模型，半轴内侧通过差速器与电机转轴连接，外侧通过恒速副与车轮连接，车轮模型通过铰链与地面连接。建立好的模型如图1所示。
54.步骤3，建立车轮约束：
55.滑行过程中车轮与地面之间是滚动摩擦，这里简化为地面的反托力矩施加到车轮上；
56.假设车辆轮荷是m，反托力矩t＝μmg，其中μ是滚动摩擦系数，一般取0.01～0.018，g是重力加速度，数值为9.81m/s2。
57.步骤4，施加制动能量回收过程中电机扭矩：
58.扭矩数据可以通过实车测量，或者通过以下方法进行构造，假设电机回收扭矩峰值为t1，时间为t，退出过程简化为固定斜率k，那么电机扭矩为：
59.m＝step(0,0,t,t1)+if((time-t):0,t,t+(time-t)*k)。
60.步骤5，给定车轮初始角速度，仿真时间和步长，开始仿真。
61.步骤6，从结果中读取半轴的转速变化如图2，通过转速波动的幅值和频率是否超过给定阀值，可以判断该斜率下的制动回收扭矩对车轮转速的影响。
62.实施例1
63.如图3所示，一种制动回收扭矩退出导致转速波动的仿真方法，包括以下步骤：
64.1、先根据电机的质量、质心、转动惯量建立电机刚体模型；然后建立电机与地面相连的悬置模型，悬置的平动刚度和旋转刚度由实际测量或理论计算获得；由此，建立动力总
成多体动力学模型。
65.2、先建立无质量、惯量的电机转轴模型，通过铰链与电机相连；建立两侧半轴，通过衬套模拟半轴的扭转刚度；根据车轮质量、质心坐标、转动惯量建立车轮刚体模型，半轴内侧通过差速器与电机转轴连接，外侧通过恒速副与车轮连接，车轮模型通过铰链与地面连接；由此，建立半轴车轮多体动力学模型。
66.3、建立车轮约束。假设车辆轮荷是m，反托力矩t＝μmg，其中μ是滚动摩擦系数，一般取0.01～0.018，g是重力加速度，数值为9.81m/s2。
67.4、假设电机回收扭矩峰值为t1，时间为t，退出过程简化为固定斜率k，那么电机扭矩m＝step(0,0,t,t1)+if((time-t):0,t,t+(time-t)*k)，构造扭矩数据，施加制动能量回收过程中电机扭矩。
68.5、给定车轮初始角速度，仿真时间和步长，开始仿真。
69.6、从结果中读取半轴的转速变化，通过转速波动的幅值和频率是否超过给定阀值，由此判断该斜率下的制动回收扭矩对车轮转速的影响。
70.注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

技术特征：
1.一种制动回收扭矩退出导致转速波动的仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：a、建立动力总成多体动力学模型：a1、建立电机刚体模型；a2、建立电机与地面相连的悬置模型；b、建立半轴车轮多体动力学模型：b1、建立无质量、惯量的电机转轴模型；b2、建立车轮刚体模型；c、建立车轮约束。d、施加制动能量回收过程中电机扭矩；e、进行仿真。f、进行结果的后处理。2.根据权利要求1所述的一种制动回收扭矩退出导致转速波动的仿真方法，其特征在于，步骤a1，具体为：根据电机的质量、质心、转动惯量建立电机刚体模型。3.根据权利要求1所述的一种制动回收扭矩退出导致转速波动的仿真方法，其特征在于：步骤a 2，悬置的平动刚度和旋转刚度由实际测量或理论计算获得。4.根据权利要求1所述的一种制动回收扭矩退出导致转速波动的仿真方法，其特征在于：步骤b1，通过铰链与电机相连，建立两侧半轴，通过衬套模拟半轴的扭转刚度。5.根据权利要求1所述的一种制动回收扭矩退出导致转速波动的仿真方法，其特征在于：步骤b2，根据车轮质量、质心坐标、转动惯量建立车轮刚体模型，半轴内侧通过差速器与电机转轴连接，外侧通过恒速副与车轮连接，车轮模型通过铰链与地面连接。6.根据权利要求1所述的一种制动回收扭矩退出导致转速波动的仿真方法，其特征在于：步骤c，滑行过程中车轮与地面之间是滚动摩擦，简化为地面的反托力矩施加到车轮上；假设车辆轮荷是m，反托力矩t＝μmg，其中μ是滚动摩擦系数，一般取0.01～0.018，g是重力加速度，数值为9.81m/s2。7.根据权利要求1所述的一种制动回收扭矩退出导致转速波动的仿真方法，其特征在于：步骤d，扭矩数据可以通过实车测量，或者通过以下方法进行构造，假设电机回收扭矩峰值为t1，时间为t，退出过程简化为固定斜率k，那么电机扭矩为：m＝step(0,0,t,t1)+if((time-t):0,t,t+(time-t)*k)。8.根据权利要求1所述的一种制动回收扭矩退出导致转速波动的仿真方法，其特征在于：步骤e，给定车轮初始角速度，仿真时间和步长，开始仿真。9.根据权利要求1所述的一种制动回收扭矩退出导致转速波动的仿真方法，其特征在于：步骤f，从结果中读取半轴的转速变化，通过转速波动的幅值和频率是否超过给定阀值，能够判断该斜率下的制动回收扭矩对车轮转速的影响。

技术总结
本发明涉及一种制动回收扭矩退出导致转速波动的仿真方法，包括建立动力总成多体动力学模型：根据电机的质量、质心、转动惯量建立电机刚体模型；建立电机与地面相连的悬置模型；建立半轴车轮多体动力学模型：建立无质量、惯量的电机转轴模型；根据车轮质量、质心坐标、转动惯量建立车轮刚体模型；建立车轮约束；施加制动能量回收过程中电机扭矩；给定车轮初始角速度，仿真时间和步长，开始仿真；进行结果的后处理。本发明制动回收扭矩退出导致转速波动的仿真方法，主要关注滑动过程中的制动能量回收，通过建立动力总成及半轴的多体动力学模型，仿真模拟回收扭矩退出过程，得到车轮转速波动的变化，进而评估该策略对整车的影响。进而评估该策略对整车的影响。进而评估该策略对整车的影响。


技术研发人员：孙佳兴 韩超 赵星明 高闯 常进云 胡峰
受保护的技术使用者：中国第一汽车股份有限公司
技术研发日：2023.05.31
技术公布日：2023/9/6