一種電動汽車制動時最大能量回收的控制方法
【專利摘要】一種電動汽車制動時最大能量回收的控制方法，屬于電動汽車【技術(shù)領(lǐng)域】。其特征在于包括以下步驟：1)整車控制器的計算決策模塊會根據(jù)當(dāng)前車輛的狀態(tài)及路面狀態(tài)，計算出所需的制動力矩，并將得到的制動力矩分以下情況進(jìn)行分析處理；2)根據(jù)分析結(jié)果，將該制動力矩按上述制動過程的協(xié)調(diào)控制邏輯，最終完成對電動汽車制動時最大能量回收的控制。上述一種電動汽車制動時最大能量回收的控制方法，使電動汽車的能量回收利用率從20%提高到50%，續(xù)駛里程增加了75%，同時保證了車輛制動時的安全性能；又能動態(tài)感知路面狀態(tài)，實時滿足司機(jī)制動需求，調(diào)整制動力矩，滿足整車制動需求，保證安全性。
【專利說明】一種電動汽車制動時最大能量回收的控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電動汽車【技術(shù)領(lǐng)域】，具體為一種電動汽車制動時最大能量回收的控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著世界范圍內(nèi)汽車保有量的逐年增加，其給社會帶來的能源危機(jī)、環(huán)境污染以及交通安全等問題也越來越嚴(yán)重。電動汽車作為緩解環(huán)境和資源壓力的一種有效手段，近年來已獲得了很大發(fā)展。而作為電動汽車的核心之一，以電機(jī)為載體的再生制動技術(shù)是實現(xiàn)其節(jié)能的關(guān)鍵所在。
[0003]由電機(jī)控制器(MCU，Motor Control Unit)控制的電機(jī)制動系統(tǒng)能提供的制動力矩時，往往需要考慮諸多因素。現(xiàn)有的再生制動控制方法，沒法在保證車輛制動的安全同時，實現(xiàn)司機(jī)的制動需求，導(dǎo)致車輛制動的能量回收利用率很低，能量最大回收率不到20%。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明的目的在于設(shè)計提供一種電動汽車制動時最大能量回收的控制方法的技術(shù)方案，該方法既能最大限度的回收制動能量，提高能量使用效率；又能動態(tài)感知路面狀態(tài)，實時滿足司機(jī)制動需求，調(diào)整制動力矩，滿足整車制動需求，保證安全性。
[0005]所述的一種電動汽車制動時最大能量回收的控制方法，其特征在于包括獲取司機(jī)制動信號的計算決策模塊，計算決策模塊與電機(jī)控制器、超級電容系統(tǒng)、動力電池系統(tǒng)、路面感知模塊配合連接，電機(jī)控制器與電機(jī)、超級電容系統(tǒng)、動力電池系統(tǒng)配合連接，電機(jī)與路面感知模塊、機(jī)械傳動系統(tǒng)配合連接，機(jī)械傳動系統(tǒng)用于控制輪胎轉(zhuǎn)動，路面感知模塊設(shè)置在輪胎上；
其控制方法包括以下步驟:
I)當(dāng)司機(jī)踩動制動踏板，車輛處于制動的情況下，或者當(dāng)制動踏板及加速踏板均未起作用，車輛處于滑行的情況下，整車控制器的計算決策模塊會根據(jù)當(dāng)前車輛的狀態(tài)及路面狀態(tài)，計算出所需的制動力矩，并將得到的制動力矩分以下情況進(jìn)行分析處理:
①路面情況比較好，允許滑移率比較大時:a、計算決策模塊實時計算出電動汽車需求的制動力矩曲線的斜率，并將該斜率作為判斷制動力矩變化趨勢的條件，預(yù)測出電動汽車需求的制動力矩變化趨勢；b、綜合考慮電動汽車的電池荷電狀態(tài)及電機(jī)制動系統(tǒng)中電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使電機(jī)提供的最大制動；
②以制動能量回收為主:在電動汽車的電池荷電狀態(tài)允許的情況下，當(dāng)總需求制動力矩在電機(jī)能提供的最大力矩范圍內(nèi)時，根據(jù)電機(jī)發(fā)電效率特性，計算出最優(yōu)制動力矩，實現(xiàn)制動能量回收的最大化；
③以制動安全性為主，電機(jī)能提供的最大制動力矩；
④綜合考慮電動汽車的電池荷電狀態(tài)，當(dāng)電池荷電狀態(tài)較高，動力電池系統(tǒng)不需要充電時，啟動超級電容系統(tǒng)，仍用電機(jī)來提供需求制動力矩，將電機(jī)發(fā)電電量存儲在超級電容系統(tǒng)中；
2)根據(jù)上述步驟中整車控制器對制動力矩的分析結(jié)果，將該制動力矩按上述制動過程的協(xié)調(diào)控制邏輯，最終完成對電動汽車制動時最大能量回收的控制。
[0006]所述的一種電動汽車制動時最大能量回收的控制方法，其特征在于所述步驟I)中:首選判斷是否是司機(jī)踩下制動踏板，并且根據(jù)司機(jī)踩下踏板的深度和速度以及加速度，進(jìn)而判斷司機(jī)的制動需求。
[0007]所述的一種電動汽車制動時最大能量回收的控制方法，其特征在于所述步驟I)中:根據(jù)電機(jī)運(yùn)行的速度和功率計算電機(jī)制動時能夠輸出的最大制動力矩。
[0008]所述的一種電動汽車制動時最大能量回收的控制方法，其特征在于所述步驟I)中:根據(jù)司機(jī)制動的需求，結(jié)合電機(jī)發(fā)電制動的運(yùn)行特點，選擇最優(yōu)發(fā)電效率曲線進(jìn)行發(fā)電制動，實現(xiàn)制動時最大能量回收的控制。
[0009]所述的一種電動汽車制動時最大能量回收的控制方法，其特征在于所述步驟I)中:在電機(jī)輸出制動轉(zhuǎn)矩后，通過路面感知模塊動態(tài)感知路面狀態(tài)，判斷車輛以最安全的情況下，再一次調(diào)整制動力矩，保證制動時車輛的安全。
[0010]所述的一種電動汽車制動時最大能量回收的控制方法，其特征在于所述步驟I)中:最優(yōu)先保證車輛安全制動，再次保證實現(xiàn)司機(jī)的制動需求，其次保證能量最大回收利用。
[0011]上述一種電動汽車制動時最大能量回收的控制方法，使電動汽車的能量回收利用率從20%提高到50%，續(xù)駛里程增加了 75%，同時保證了車輛制動時的安全性能；又能動態(tài)感知路面狀態(tài)，實時滿足司機(jī)制動需求，調(diào)整制動力矩，滿足整車制動需求，保證安全性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明的控制流程圖；
圖3為本發(fā)明的司機(jī)制動踏板識別控制流程圖；
圖4為本發(fā)明的動力電池系統(tǒng)充電識別控制流程圖；
圖5為本發(fā)明的電機(jī)輸出制動轉(zhuǎn)矩識別控制流程圖；
圖6為本發(fā)明的司機(jī)制動意圖識別控制流程圖；
圖7為本發(fā)明的路面狀態(tài)識別控制流程圖；
圖中:1_計算決策模塊、2-超級電容系統(tǒng)、3-動力電池系統(tǒng)、4-電機(jī)控制器、5-電機(jī)、6-機(jī)械傳動系統(tǒng)、7-輪胎、8-路面感知模塊。
【具體實施方式】
[0013]以下結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0014]如圖所示,該電動汽車制動時最大能量回收的控制方法,包括獲取司機(jī)制動信號的計算決策模塊1，計算決策模塊I與電機(jī)控制器4、超級電容系統(tǒng)2、動力電池系統(tǒng)3、路面感知模塊8配合連接，電機(jī)控制器4與電機(jī)5、超級電容系統(tǒng)2、動力電池系統(tǒng)3配合連接，電機(jī)5與路面感知模塊8、機(jī)械傳動系統(tǒng)6配合連接,機(jī)械傳動系統(tǒng)6用于控制輪胎7轉(zhuǎn)動，路面感知模塊8設(shè)置在輪胎7上；計算決策模塊I的計算方法為現(xiàn)有公知技術(shù)；
其控制方法包括以下步驟:
1)當(dāng)司機(jī)踩動制動踏板，車輛處于制動的情況下，或者當(dāng)制動踏板及加速踏板均未起作用，車輛處于滑行的情況下，整車控制器的計算決策模塊I會根據(jù)當(dāng)前車輛的狀態(tài)及路面狀態(tài)，計算出所需的制動力矩，并將得到的制動力矩分以下情況進(jìn)行分析處理:
①路面情況比較好，允許滑移率比較大時:a、計算決策模塊I實時計算出電動汽車需求的制動力矩曲線的斜率，并將該斜率作為判斷制動力矩變化趨勢的條件，預(yù)測出電動汽車需求的制動力矩變化趨勢；b、綜合考慮電動汽車的電池荷電狀態(tài)及電機(jī)制動系統(tǒng)中電機(jī)5的轉(zhuǎn)速，使電機(jī)5提供的最大制動；
②以制動能量回收為主:在電動汽車的電池荷電狀態(tài)允許的情況下，當(dāng)總需求制動力矩在電機(jī)5能提供的最大力矩范圍內(nèi)時，根據(jù)電機(jī)5發(fā)電效率特性，計算出最優(yōu)制動力矩，實現(xiàn)制動能量回收的最大化；
③以制動安全性為主，電機(jī)5能提供的最大制動力矩；
④綜合考慮電動汽車的電池荷電狀態(tài)，當(dāng)電池荷電狀態(tài)較高，動力電池系統(tǒng)3不需要充電時，啟動超級電容系統(tǒng)2，仍用電機(jī)5來提供需求制動力矩，將電機(jī)5發(fā)電電量存儲在超級電容系統(tǒng)2中；
2)根據(jù)上述步驟中整車控制器對制動力矩的分析結(jié)果，將該制動力矩按上述制動過程的協(xié)調(diào)控制邏輯，最終完成對電動汽車制動時最大能量回收的控制。
[0015]上述步驟I)中:計算決策模塊I首先判斷是否是司機(jī)踩下制動踏板，若不是，結(jié)束此次處理；若是，進(jìn)一步計算司機(jī)踩下制動踏板的深度，再計算司機(jī)踩下制動踏板時的速度，再計算司機(jī)踩下制動踏板時的力度，可以識別出司機(jī)的制動意圖。
[0016]上述步驟I)中:計算決策模塊I判斷動力電池系統(tǒng)3是否允許充電，若允許，則進(jìn)入下一步，若不允許，啟動超級電容系統(tǒng)2進(jìn)行吸收制動時的能量。
[0017]上述步驟I)中:計算決策模塊I判斷電機(jī)5運(yùn)行的區(qū)間是否是弱磁區(qū)，若是，則根據(jù)電機(jī)5弱磁控制特性計算制動轉(zhuǎn)矩，若不是，則根據(jù)電機(jī)5恒轉(zhuǎn)矩區(qū)控制特性計算制動轉(zhuǎn)矩，然后再輸出制動轉(zhuǎn)矩。
[0018]上述步驟I)中:當(dāng)司機(jī)制動意圖大于電機(jī)5制動能力時，按照電機(jī)5制動能力輸出制動力矩，當(dāng)司機(jī)制動意圖小于電機(jī)5制動能力時，按照司機(jī)的制動意圖輸出制動力矩。
[0019]上述步驟I)中:在電機(jī)5輸出制動轉(zhuǎn)矩后，計算決策模塊I通過路面感知模塊8動態(tài)感知路面狀態(tài)，若輪胎7和路面已經(jīng)開始打滑，則減小輸出制動力矩命令，如此循環(huán)直到檢測到輪胎7和路面不打滑，保證車輛制動安全。
[0020]綜上所述，本發(fā)明的有效解決了電動汽車制動時最大能量回收的控制問題，使電動汽車的能量回收利用率從20%提高到50%，續(xù)駛里程增加了 75%，同時保證了車輛制動時的安全性能；又能夠真實貫徹駕駛員的制動意圖，使電動汽車的舒適性有所提高。
【權(quán)利要求】
1.一種電動汽車制動時最大能量回收的控制方法，其特征在于包括獲取司機(jī)制動信號的計算決策模塊(1)，計算決策模塊(I)與電機(jī)控制器(4)、超級電容系統(tǒng)(2)、動力電池系統(tǒng)(3)、路面感知模塊(8)配合連接，電機(jī)控制器(4)與電機(jī)(5)、超級電容系統(tǒng)(2)、動力電池系統(tǒng)(3)配合連接，電機(jī)(5)與路面感知模塊(8)、機(jī)械傳動系統(tǒng)(6)配合連接，機(jī)械傳動系統(tǒng)(6)用于控制輪胎(7)轉(zhuǎn)動，路面感知模塊(8)設(shè)置在輪胎(7)上； 其控制方法包括以下步驟: 1)當(dāng)司機(jī)踩動制動踏板，車輛處于制動的情況下，或者當(dāng)制動踏板及加速踏板均未起作用，車輛處于滑行的情況下，整車控制器的計算決策模塊(I)會根據(jù)當(dāng)前車輛的狀態(tài)及路面狀態(tài)，計算出所需的制動力矩，并將得到的制動力矩分以下情況進(jìn)行分析處理: ①路面情況比較好，允許滑移率比較大時:a、計算決策模塊(I)實時計算出電動汽車需求的制動力矩曲線的斜率，并將該斜率作為判斷制動力矩變化趨勢的條件，預(yù)測出電動汽車需求的制動力矩變化趨勢；b、綜合考慮電動汽車的電池荷電狀態(tài)及電機(jī)制動系統(tǒng)中電機(jī)(5)的轉(zhuǎn)速，使電機(jī)(5)提供的最大制動； ②以制動能量回收為主:在電動汽車的電池荷電狀態(tài)允許的情況下，當(dāng)總需求制動力矩在電機(jī)(5)能提供的最大力矩范圍內(nèi)時，根據(jù)電機(jī)(5)發(fā)電效率特性，計算出最優(yōu)制動力矩，實現(xiàn)制動能量回收的最大化； ③以制動安全性為主，電機(jī)(5)能提供的最大制動力矩； ④綜合考慮電動汽車的電池荷電狀態(tài)，當(dāng)電池荷電狀態(tài)較高，動力電池系統(tǒng)(3)不需要充電時，啟動超級電容系統(tǒng)(2)，仍用電機(jī)(5)來提供需求制動力矩，將電機(jī)(5)發(fā)電電量存儲在超級電各系統(tǒng)(2)中； 2)根據(jù)上述步驟中整車控制器對制動力矩的分析結(jié)果，將該制動力矩按上述制動過程的協(xié)調(diào)控制邏輯，最終完成對電動汽車制動時最大能量回收的控制。
2.如權(quán)利要求1所述的一種電動汽車制動時最大能量回收的控制方法，其特征在于所述步驟I)中:計算決策模塊(I)首先判斷是否是司機(jī)踩下制動踏板，若不是，結(jié)束此次處理；若是，進(jìn)一步計算司機(jī)踩下制動踏板的深度，再計算司機(jī)踩下制動踏板時的速度，再計算司機(jī)踩下制動踏板時的力度，可以識別出司機(jī)的制動意圖。
3.如權(quán)利要求1所述的一種電動汽車制動時最大能量回收的控制方法，其特征在于所述步驟I)中:計算決策模塊(I)判斷動力電池系統(tǒng)(3)是否允許充電，若允許，則進(jìn)入下一步，若不允許，啟動超級電容系統(tǒng)(2)進(jìn)行吸收制動時的能量。
4.如權(quán)利要求1所述的一種電動汽車制動時最大能量回收的控制方法，其特征在于所述步驟I)中:計算決策模塊(I)判斷電機(jī)(5)運(yùn)行的區(qū)間是否是弱磁區(qū)，若是，則根據(jù)電機(jī)(5)弱磁控制特性計算制動轉(zhuǎn)矩，若不是，則根據(jù)電機(jī)(5)恒轉(zhuǎn)矩區(qū)控制特性計算制動轉(zhuǎn)矩，然后再輸出制動轉(zhuǎn)矩。
5.如權(quán)利要求1所述的一種電動汽車制動時最大能量回收的控制方法，其特征在于所述步驟I)中:當(dāng)司機(jī)制動意圖大于電機(jī)(5)制動能力時，按照電機(jī)(5)制動能力輸出制動力矩，當(dāng)司機(jī)制動意圖小于電機(jī)(5)制動能力時，按照司機(jī)的制動意圖輸出制動力矩。
6.如權(quán)利要求1所述的一種電動汽車制動時最大能量回收的控制方法，其特征在于所述步驟I)中:在電機(jī)(5)輸出制動轉(zhuǎn)矩后，計算決策模塊(I)通過路面感知模塊(8)動態(tài)感知路面狀態(tài)，若輪胎(7)和路面已經(jīng)開始打滑，則減小輸出制動力矩命令，如此循環(huán)直到檢測到輪胎(7)和路 面不打滑，保證車輛制動安全。
【文檔編號】B60L7/10GK103935251SQ201410179992
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月30日
【發(fā)明者】周華豐, 張文華, 馬關(guān)金 申請人:杭州明果教育咨詢有限公司