CN102490722B - 一种汽车滑行能量回收方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种汽车滑行能量回收方法及系统，该方法首先根据汽车的当前车速及标定的滑行减速度，计算得到电机的初定回馈转矩，然后根据电池的温度和荷电状态，计算得到电池的约束回馈转矩，再根据电机的转速，计算得到电机的约束回馈转矩，最终选取电机初定回馈转矩、电池约束回馈转矩和电机约束回馈转矩三者中绝对值最小的作为电机最终回馈转矩，并利用电机最终回馈转矩对汽车滑行能量进行回收。与现有技术相比，该方法不仅可以确保驾驶舒适性，而且还可以最大限度地回收滑行能量。

Description

一种汽车滑行能量回收方法及系统

技术领域

本申请涉及汽车技术领域，特别是涉及一种汽车滑行能量回收方法及系统。

背景技术

混合动力汽车是指装载有两个以及两个以上动力源的汽车，通常是在传统汽车的基础上引入了更大功率的电机和电池。在行驶过程中，当驾驶员在加速或爬坡等工况下需求大的转矩时，电池放电，电机进行助力，发动机和电机共同输出转矩；而当驾驶员在进行制动工况下时，电机进入发电模式，给电池充电。

为了进一步提高能量利用率，现有的混合动力汽车在自由滑行状态下也会进行一定程度的能量回收，但此时如果电机回馈转矩过小，能量回收不足，如果电机回馈转矩过大，又会给驾驶员带来不适。如何在确保驾驶舒适性的前提下最大限度地回收滑行能量，对于提高混合动力汽车的能量利用率，具有重要的意义。

现有的混合动力汽车在进行滑行能量回收时，通常根据车辆状态，例如车速、档位、发动机转速、电池荷电状态等来直接标定电机回馈转矩，而这些标定参数不够直观，并且无法适用于不同的混合动力系统或传动系统。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供一种汽车滑行能量回收方法及系统，以实现在确保驾驶舒适性的前提下最大限度地回收滑行能量。

为了实现上述目的，本申请实施例提供的技术方案如下：

一种汽车滑行能量回收方法，包括：

获取汽车的当前车速，并根据所述当前车速以及预设允许的滑行减速度和车速的对应关系，计算发动机端的拖滞阻力矩，并根据所述拖滞阻力矩计算得到电机的初定回馈转矩；

获取电池的温度和荷电状态，并根据电池的最大充电功率与电池温度、电池荷电状态之间的关系确定电池的最大充电功率，将所述最大充电功率除以当前电机转速，得到电池的约束回馈转矩；

获取电机的转速，并根据电机的最大充电转矩与电机转速之间的关系确定电机的最大充电转矩，将所述最大充电转矩作为电机的约束回馈转矩；

分别将所述电机初定回馈转矩、电池约束回馈转矩和电机约束回馈转矩的绝对值进行比较，并选取所述电机初定回馈转矩、电池约束回馈转矩和电机约束回馈转矩中绝对值最小的作为电机最终回馈转矩；

利用所述电机最终回馈转矩控制电机转动进行能量回收。

优选地，根据所述当前车速以及预设允许的滑行减速度和车速的对应关系，计算发动机端的拖滞阻力矩，具体为：

根据所述当前车速以及允许的滑行减速度和车速的对应关系计算得到当前车速下允许的滑行减速度；

根据所述允许的滑行减速度计算允许的滑行阻力；

将所述滑行阻力减去当前车速下的车辆阻力，得到允许的拖滞阻力；

利用所述拖滞阻力换算得到发动机端的拖滞阻力矩。

优选地，利用所述拖滞阻力换算得到发动机端的拖滞阻力矩，具体为：

将所述拖滞阻力乘以车轮半径，再除以当前的传动比，得到发动机端的拖滞阻力矩。

优选地，所述预设允许的滑行减速度和车速的对应关系通过试验标定获得。

优选地，所述根据所述拖滞阻力矩计算得到电机的初定回馈转矩，具体为：

根据预设的发动机损失阻力矩和发动机转速的对应关系计算得到当前转速下的发动机损失阻力矩；

将所述拖滞阻力矩减去当前发动机转速下的损失阻力矩，获得电机的初定回馈转矩。

优选地，所述预设的发动机损失阻力矩和发动机转速的对应关系通过试验标定获得。

优选地，所述电池的最大充电功率与电池温度、电池荷电状态之间的关系，通过试验标定获得。

一种汽车滑行能量回收系统，包括：

车速获取单元，用于获取汽车的当前车速；

电机初定回馈转矩计算单元，用于根据所述当前车速以及预设允许的滑行减速度和车速的对应关系，计算发动机端的拖滞阻力矩，并根据所述拖滞阻力矩计算得到电机的初定回馈转矩；

与电池相连接的电池状态获取单元，用于获取电池的温度和荷电状态；

电池约束回馈转矩计算单元，用于根据电池的最大充电功率与电池温度、电池荷电状态之间的关系确定电池的最大充电功率，并将所述最大充电功率除以当前电机转速，得到电池的约束回馈转矩；

与电机相连接的电机转速获取单元，用于获取电机的转速；

电机约束回馈转矩计算单元，用于根据电机的最大充电转矩与电机转速之间的关系确定电机的最大充电转矩，将所述最大充电转矩作为电机的约束回馈转矩；

比较单元，用于分别将所述电机初定回馈转矩、电池约束回馈转矩和电机约束回馈转矩的绝对值进行比较；

与所述比较单元相连接的电机最终回馈转矩确定单元，用于选取所述电机初定回馈转矩、电池约束回馈转矩和电机约束回馈转矩中绝对值最小的作为电机最终回馈转矩；

串联在所述电机最终回馈转矩确定单元和电机之间的电机控制单元，用于接收所述电机最终回馈转矩，并利用所述电机最终回馈转矩控制电机转动进行能量回收。

优选地，所述电机初定回馈转矩计算单元包括：

滑行减速度计算单元，用于根据所述当前车速以及允许的滑行减速度和车速的对应关系计算得到当前车速下允许的滑行减速度；

滑行阻力计算单元，用于根据所述允许的滑行减速度计算允许的滑行阻力；

拖滞阻力计算单元，用于将所述滑行阻力减去当前车速下的车辆阻力，得到允许的拖滞阻力；

拖滞阻力矩计算单元，用于利用所述拖滞阻力换算得到发动机端的拖滞阻力矩；

发动机损失阻力矩计算单元，用于根据预设的发动机损失阻力矩和发动机转速的对应关系计算得到当前转速下的发动机损失阻力矩；

电机初定回馈转矩计算子单元，用于将所述拖滞阻力矩减去当前发动机转速下的损失阻力矩，获得电机的初定回馈转矩。

由以上技术方案可见，本申请实施例提供的该汽车滑行能量回收方法，首先根据汽车的当前车速，计算得到电机的初定回馈转矩，然后根据电池的温度和荷电状态，计算得到电池的约束回馈转矩，再根据电机的转速，计算得到电机的约束回馈转矩，最终选取电机初定回馈转矩、电池约束回馈转矩和电机约束回馈转矩三者中绝对值最小的作为电机最终回馈转矩，并利用电机最终回馈转矩对汽车滑行能量进行回收。与现有技术相比，由于采用了滑行减速度作为回收能量的标准，该方法不仅可以确保驾驶舒适性，而且还可以最大限度地回收滑行能量。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，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的附图。

图1为本申请实施例提供的一种汽车滑行能量回收方法的流程示意图；

图2为本申请实施例提供的计算电机初定回馈转矩的流程示意图；

图3为本申请实施例提供的一种汽车滑行能量回收系统的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的电机初定回馈转矩计算单元的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

实施例一：

图1为本申请实施例提供的一种汽车滑行能量回收方法的流程示意图。

如图1所示，该方法包括以下步骤：

S100：获取当前车速，根据当前车速及标定的滑行减速度，计算得到发动机端的拖滞阻力矩，根据所述拖滞阻力矩计算得到电机的初定回馈转矩。

在对汽车滑行能量进行回收时，首先需要获取汽车的当前车速，并且根据当前车速的大小情况来决定如何对滑行能量进行回收。标定的滑行减速度是指允许的滑行减速度和车速的对应关系，在实际应用中，可以通过实验标定的方法获得。

在本申请实施例中，在计算发动机端的拖滞阻力矩时，如图2所示，可以包括以下步骤：

S101：根据所述当前车速以及允许的滑行减速度和车速的对应关系计算得到当前车速下允许的滑行减速度。

这里允许的滑行减速度和车速的对应关系，可以通过试验标定的方法获得。

S102：根据所述允许的滑行减速度计算允许的滑行阻力。

利用加速度与力的关系式，根据所述允许的滑行减速度计算得到允许的滑行阻力。

S103：将所述滑行阻力减去当前车速下的车辆阻力，得到允许的拖滞阻力。

S104：利用所述拖滞阻力换算得到发动机端的拖滞阻力矩。

在本申请实施例中，在计算拖滞阻力矩时，将所述拖滞阻力乘以车轮半径，再除以当前的传动比，就可以得到发动机端的拖滞阻力矩。

在本申请实施例中，在计算得到电机的初定回馈转矩时，如图2所示，包括以下步骤：

S105：根据预设的发动机损失阻力矩和发动机转速的对应关系计算得到当前转速下的发动机损失阻力矩。

这里发动机损失阻力矩和发动机转速的对应关系，可以通过试验标定获得。

S106：将所述拖滞阻力矩减去当前发动机转速下的损失阻力矩，获得电机的初定回馈转矩

电机的初定回馈转矩是用于确定在不影响驾驶性的前提下可能回收的最大扭矩。

S200：获取电池的温度和荷电状态，并根据电池的最大充电功率与电池温度、电池荷电状态之间的关系确定电池的最大充电功率，将所述最大充电功率除以当前电机转速，得到电池的约束回馈转矩。

电池的约束回馈转矩的作用是确定电池所能承受的最大充电扭矩。

在本申请实施例中，电池的最大充电功率与电池温度、电池荷电状态之间的关系，通过试验标定获得。

S300：获取电机的转速，并根据电机的最大充电转矩与电机转速之间的关系确定电机的最大充电转矩，将所述最大充电转矩作为电机的约束回馈转矩。

电机的约束回馈转矩的作用是确定电机所能承受的最大发电扭矩。

在本申请实施例中，电机的最大充电转矩与电机转速的关系，可以通过试验标定获得。

S400：分别将所述电机初定回馈转矩、电池约束回馈转矩和电机约束回馈转矩的绝对值进行比较。

S500：并选取电机初定回馈转矩、电池约束回馈转矩和电机约束回馈转矩中绝对值最小的作为电机最终回馈转矩。

在上述三个步骤中分别得到电机初定回馈转矩、电池约束回馈转矩和电机约束回馈转矩，三个值均与汽车滑行能量回收直接相关，在本申请实施例中，选取三者之中绝对值最小的作为电机最终回馈转矩。

S600：利用电机最终回馈转矩控制电机转动进行能量回收。

得到电机最终回馈转矩后，发送给电机控制器，由电机控制器控制电机转动，进行能量回收。

由以上技术方案可见，本申请实施例提供的该汽车滑行能量回收方法，首先根据汽车的当前车速，计算得到电机的初定回馈转矩，然后根据电池的温度和荷电状态，计算得到电池的约束回馈转矩，再根据电机的转速，计算得到电机的约束回馈转矩，最终选取电机初定回馈转矩、电池约束回馈转矩和电机约束回馈转矩三者中绝对值最小的作为电机最终回馈转矩，并利用电机最终回馈转矩对汽车滑行能量进行回收。与现有技术相比，由于采用了滑行减速度作为回收能量的标准，该方法不仅可以确保驾驶舒适性，而且还可以最大限度地回收滑行能量。

实施例二：

在上一实施例的基础上，本申请还提供了一种汽车滑行能量回收系统，图3为本申请实施例提供的一种汽车滑行能量回收系统的结构示意图。

如图3所示，图中1为电池，2为电机，该汽车滑行能量回收系统包括：车速获取单元3、电池状态获取单元4、电机转速获取单元5、电机初定回馈转矩计算单元6、电池约束回馈转矩计算单元7、电机约束回馈转矩计算单元8、比较单元9、电机最终回馈转矩确定单元10和电机控制单元11。

车速获取单元3与汽车发动机或车轮相连接，用于获取汽车的当前车速，在实际应用中，车速获取单元1可以利用车辆上现有的测速装置。电机初定回馈转矩计算单元6与车速获取单元3相连接，用于根据所述当前车速以及预设允许的滑行减速度和车速的对应关系，计算发动机端的拖滞阻力矩，并根据所述拖滞阻力矩计算得到电机的初定回馈转矩。

在本申请实施例中，如图4所示，电机初定回馈转矩计算单元6可以包括：依次相连接的滑行减速度计算单元61、滑行阻力计算单元62、拖滞阻力计算单元63、拖滞阻力矩计算单元64、发动机损失阻力矩计算单元65和电机初定回馈转矩计算子单元66，其中：

滑行减速度计算单元61与车速获取单元3相连接，用于根据车速获取单元3获取得到的当前车速以及允许的滑行减速度和车速的对应关系计算得到当前车速下允许的滑行减速度；滑行阻力计算单元62用于根据所述允许的滑行减速度计算允许的滑行阻力；拖滞阻力计算单元63用于将所述滑行阻力减去当前车速下的车辆阻力，得到允许的拖滞阻力；拖滞阻力矩计算单元64用于利用所述拖滞阻力换算得到发动机端的拖滞阻力矩；发动机损失阻力矩计算单元65用于根据预设的发动机损失阻力矩和发动机转速的对应关系计算得到当前转速下的发动机损失阻力矩；电机初定回馈转矩计算子单元66用于将所述拖滞阻力矩减去当前发动机转速下的损失阻力矩，获得电机的初定回馈转矩。

电池状态获取单元4与电池1相连接，用于获取电池1的温度和荷电状态，在实际应用中，电池状态获取单元4可以为电池上现有的信号采集系统。电池约束回馈转矩计算单元7与电池状态获取单4元相连接，用于根据电池的最大充电功率与电池温度、电池荷电状态之间的关系确定电池的最大充电功率，并将所述最大充电功率除以当前电机转速，得到电池的约束回馈转矩。

电机转速获取单元4与电机2相连接，用于获取电机2的转速。电机约束回馈转矩计算单元8与电机转速获取单元4相连接，用于根据电机的最大充电转矩与电机转速确定电机的最大充电转矩，所述最大充电转矩即为电机的约束回馈转矩。

比较单元9分别与电机初定回馈转矩计算单元6、电池约束回馈转矩计算单元7、电机约束回馈转矩计算单元8、相连接，用于接收电机初定回馈转矩、电池约束回馈转矩、电机约束回馈转矩三个参数，并将接收电机初定回馈转矩、电池约束回馈转矩、电机约束回馈转矩三个参数的绝对值进行比较。

最终回馈转矩确定单元10与比较单元9相连接，用于选取比较单元9比较得到的取绝对值最小的参数作为电机最终回馈转矩。

电机控制单元11串联在电机2和最终回馈转矩确定单元10之间，电机控制单元11接收最终回馈转矩确定单元10发送的电机最终回馈转矩，并且生成控制信号发送给电机2，控制电机2转动以实现根据电机最终回馈转矩，进行能量回收。在实际应用中，电机控制单元11可以为电机控制器。

以上所述仅是本申请的优选实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种汽车滑行能量回收方法，其特征在于，包括：

获取汽车的当前车速，并根据所述当前车速以及预设允许的滑行减速度和车速的对应关系，计算发动机端的拖滞阻力矩，并根据所述拖滞阻力矩计算得到电机的初定回馈转矩；

获取电池的温度和荷电状态，并根据电池的最大充电功率与电池温度、电池荷电状态之间的关系确定电池的最大充电功率，将所述最大充电功率除以当前电机转速，得到电池的约束回馈转矩；

获取电机的转速，并根据电机的最大充电转矩与电机转速之间的关系确定电机的最大充电转矩，将所述最大充电转矩作为电机的约束回馈转矩；

分别将所述电机初定回馈转矩、电池约束回馈转矩和电机约束回馈转矩的绝对值进行比较；

选取所述电机初定回馈转矩、电池约束回馈转矩和电机约束回馈转矩中绝对值最小的作为电机最终回馈转矩；

利用所述电机最终回馈转矩控制电机转动进行能量回收。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述当前车速以及预设允许的滑行减速度和车速的对应关系，计算发动机端的拖滞阻力矩，具体为：

根据所述当前车速以及允许的滑行减速度和车速的对应关系计算得到当前车速下允许的滑行减速度；

根据所述允许的滑行减速度计算允许的滑行阻力；

将所述滑行阻力减去当前车速下的车辆阻力，得到允许的拖滞阻力；

利用所述拖滞阻力换算得到发动机端的拖滞阻力矩。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，利用所述拖滞阻力换算得到发动机端的拖滞阻力矩，具体为：

将所述拖滞阻力乘以车轮半径，再除以当前的传动比，得到发动机端的拖滞阻力矩。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预设允许的滑行减速度和车速的对应关系通过试验标定获得。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述拖滞阻力矩计算得到电机的初定回馈转矩，具体为：

根据预设的发动机损失阻力矩和发动机转速的对应关系计算得到当前转速下的发动机损失阻力矩；

将所述拖滞阻力矩减去当前发动机转速下的损失阻力矩，获得电机的初定回馈转矩。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述预设的发动机损失阻力矩和发动机转速的对应关系通过试验标定获得。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电池的最大充电功率与电池温度、电池荷电状态之间的关系，通过试验标定获得。

8.一种汽车滑行能量回收系统，其特征在于，包括：

车速获取单元，用于获取汽车的当前车速；

电机初定回馈转矩计算单元，用于根据所述当前车速以及预设允许的滑行减速度和车速的对应关系，计算发动机端的拖滞阻力矩，并根据所述拖滞阻力矩计算得到电机的初定回馈转矩；

与电池相连接的电池状态获取单元，用于获取电池的温度和荷电状态；

电池约束回馈转矩计算单元，用于根据电池的最大充电功率与电池温度、电池荷电状态之间的关系确定电池的最大充电功率，并将所述最大充电功率除以当前电机转速，得到电池的约束回馈转矩；

与电机相连接的的电机转速获取单元，用于获取电机的转速；

电机约束回馈转矩计算单元，用于根据电机的最大充电转矩与电机转速之间的关系确定电机的最大充电转矩，并将所述最大充电转矩作为电机的约束回馈转矩；

比较单元，用于分别将所述电机初定回馈转矩、电池约束回馈转矩和电机约束回馈转矩的绝对值进行比较；

与所述比较单元相连接的电机最终回馈转矩确定单元，用于选取所述电机初定回馈转矩、电池约束回馈转矩和电机约束回馈转矩中绝对值最小的作为电机最终回馈转矩；

串联在所述电机最终回馈转矩确定单元和电机之间的电机控制单元，用于接收所述电机最终回馈转矩，并利用所述电机最终回馈转矩控制电机转动进行能量回收。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述电机初定回馈转矩计算单元包括：

滑行减速度计算单元，用于根据所述当前车速以及允许的滑行减速度和车速的对应关系计算得到当前车速下允许的滑行减速度；

滑行阻力计算单元，用于根据所述允许的滑行减速度计算允许的滑行阻力；

拖滞阻力计算单元，用于将所述滑行阻力减去当前车速下的车辆阻力，得到允许的拖滞阻力；

拖滞阻力矩计算单元，用于利用所述拖滞阻力换算得到发动机端的拖滞阻力矩；

发动机损失阻力矩计算单元，用于根据预设的发动机损失阻力矩和发动机转速的对应关系计算得到当前转速下的发动机损失阻力矩；

电机初定回馈转矩计算子单元，用于将所述拖滞阻力矩减去当前发动机转速下的损失阻力矩，获得电机的初定回馈转矩。