CN102582447B - 一种电动汽车可调节制动力回收比例装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电动汽车可调节制动力回收比例的方法，所述方法使用的装置包括：带有比例调节按键的比例调整单元，比例调整单元与控制和运算单元连接，控制和运算单元依次与CAN总线、整车控制器连接；整车控制器与采集单元连接，采集单元包括：采集动力电池电量、动力电池电压、动力电池温度的电池参数采集模块，采集发电电流、发电效率的发电机参数采集模块，采集车速、传动比、踏板位置的车况采集模块。本发明通过调整比例调节按键，可调整电动车制动能量回收的比例，满足了驾驶员不同的驾驶习惯和不同的路况要求，增强了制动的安全性，更有效的提高了制动能量的回收，增加了汽车的续航里程和动力电池使用寿命。

Description

一种电动汽车可调节制动力回收比例装置和方法

技术领域

本发明涉及一种电动汽车可调节制动力回收比例的方法，是一种汽车电子控制装置和方法，是一种电动汽车的控制装置和方法。 

背景技术

电动汽车在运行中，特别是在市区运行中，加减速、刹车频繁重复，这种运动状态下汽车的动能无谓地转化为热量等而被废弃，再次启动时又必须消耗大量能量。通过一定方式将电动车在运行过程中白白消耗掉的能量进行回收，将会有效提高电动汽车的续航里程。目前普遍实现的是再生制动能量回馈技术。电动机可以作为发电机在制动时把车辆的运动能再生为电能回收，通过这一制动再生可节省能量，并使电动车的一次充电行驶距离增加10-30％。 

传统的电动汽车在制动力回收能量已经固定，是根据驾驶员制动时的车速、动力电池电压、发电电流、传动比和效率的大小而计算实施的。这个功能通常是由整车控制器实施。但在实际的驾驶电动车的过程中。驾驶员会根据不同的路况和自己的驾驶习惯，需要不同的制动相应。比如有的驾驶者喜欢驾驶过程中滑行的感觉，有的则希望尽可能多的回收能量，有的则比较折中，即想回收点能量，又不想失去滑行的感觉。有的驾驶员喜欢紧急刹车，有的则喜欢缓慢制动。这样就对驾驶时的能量回收有了各种各样的需求。固定的制动回收能量则不能满足驾驶员的驾驶需求。电动汽车的能量回收应在保障驾驶安全及满足个性化需求的前提下，尽可能多的回收能量。为此，需要一种电动车的控制装置，使驾驶者可以按照自己的习惯和嗜好调整能量回收的比例，达到即可以有效能量回收又可以舒适驾驶的目的。但传统的电动车控制系统没有这样的功能。 

发明内容

为了克服现有技术的问题，本发明提出了一种电动汽车可调节制动力回收比例的方法，驾驶者通过与电动汽车仪表融合的控制装置，通过所述的方法可以调节电动汽车的动力回收比例，使电动车的驾驶更加顺畅舒适。 

本发明的目的是这样实现的：一种电动汽车可调节制动力回收比例的装置，包括：带有比例调节按键的比例调整单元，所述的比例调整单元与控制和运算单元连接，所述的控制和运算单元依次与CAN总线、整车控制器连接，所述的控制和运算单元与显示单元连接；所述的整车控制器与采集单元连接，所述的采集单元包括：采集动力电池电量、动力电池电压、动力电池温度的电池参数采集模块，采集发电电流、发电效率的发电机参数采集模块，采集车速、传动比、踏板位置的车况采集模块。 

一种使用上述装置的电动汽车可调节制动力回收比例的方法，所述方法的步骤如下： 

选择的过程：

选择档位的步骤：用于通过按键选择多个制动回收能量比例档位中的一个；

确认的步骤：用于控制和运算单元确认并储存所选取的制动回收能量比例档位，并在显示单元中显示被选取的档位；

车辆运行中制动能量回收的过程：

监测的步骤：用于整车控制器监测加速踏板或制动踏板的状态，判断制动踏板是否压下，如果“否”则继续监测，如果“是”则进入下一步骤；

判断动力电池温度是否正常的步骤：用于整车控制器监测动力电池的温度是否超过动力电池的报警温度，如果“否”则回到“监测的步骤”，如果“是”则进入下一步骤；

判断电池电量是否充足的步骤：用于整车控制器监测电池的电量是否为最大电量，如果“是”则回到“监测的步骤”，如果“否”则进入下一步骤；

确认可以回收制动能量的步骤：用于整车控制器确认可以回收制动能量，并通过CAN总线通知控制和运算单元；

计算的步骤：用于控制和运算单元通过CAN总线获取动力电池电压、发电电流、发电效率、传动比各参数，通过公式计算制动回收能量：制动回收能量=制动能量回收比例×（动力电池电压×发电电流×发电效率/传动比）；

执行的步骤：用于整车控制器收到控制和运算单元计算所得的制动回收能量，将制动回收能量转换为制动扭矩，再分配ABS制动力；

结束的步骤：用于整车控制器判断制动踏板不再被压下，则回到“监测的步骤”。

本发明产生的有益效果是：本发明通过调整比例调节按键，可调整电动车制动能量回收的比例，满足了驾驶员不同的驾驶习惯和不同的路况要求，增强了制动的安全性，更有效的提高了制动能量的回收，增加了汽车的续航里程和动力电池使用寿命。 

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。 

图1是本发明的实施例一所述装置的示意图； 

图2是本发明的实施例三所述电压采集电路原理图；

图3是本发明的实施例六所述方法的流程图。

具体实施方式

实施例一： 

本实施例是一种电动汽车可调节制动力回收比例的装置，如图1所示。本实施例包括：带有比例调节按键的比例调整单元，所述的比例调整单元与控制和运算单元连接，所述的控制和运算单元依次与CAN总线、整车控制器连接，所述的控制和运算单元与显示单元连接；所述的整车控制器与采集单元连接，所述的采集单元包括：采集动力电池电量、动力电池电压、动力电池温度的电池参数采集模块，采集发电电流、发电效率的发电机参数采集模块，采集车速、传动比、踏板位置的车况采集模块。

本实施例采用在通常的电动汽车上安装一套控制装置的方式，将电动汽车的制动力回收比例进行调节，并尽可能使用原车上的系统，达到调节的目的。 

本实施例所述的装置可以是原电动汽车的组合仪表，在完成其他功能的情况下还可以完成调节制动力回收比例的调整，但还要做必要的改造，例如增加比例调节按键。这个比例调节按键可以是专门的按键，也可以是复用按键，或者是触摸屏上的虚拟按键。通过比例调节按键进行选择的时候可以通过显示单元进行显示。 

本实施例所述的显示单元可以是单独的显示屏，也可以使用电动汽车上原有的仪表显示屏。显示屏可以是各种形式的显示屏，如：LCD、LED等。本实施例所述的控制和运算单元是本实施例的核心，该单元担负着整个装置的控制和计算，例如储存选择的制动力回收比例，进行显示，通过CAN总线与整车控制器进行数据交换。 

本实施例所述的控制和运算单元可以使用原电动车上的组合仪表的系统，即使用原有的MCU仪表控制芯片组件，MCU可以使用如：MC9S12HY64的芯片。本实施例所述的各个采集模块可以使用原车的采集电路，即用原车所提供的各种电子信息进行控制和操作。 

本实施例也可以使用单独的控制芯片和显示电路，并采用单独的控制按键，以及单独采集模块采集各种控制所需要的信息。 

通常情况下，一般的电动车不设置电源采集电路，本实施例为保证CAN总线通信工作正常，增加了电源电压检测模块。 

本实施例通过组合按键选择进入仪表液晶显示进行选择，通过MCU处理得到可靠的制动回收能量比例。通过CAN总线整车控制器进行通讯，制动回收能量比例的设置参数通过仪表报文以100ms周期发送给网络中的其它节点进行相应功能的修改。 

在需要制动回收时，整车控制器则根据当前的车速、动力电池电压、发电电流、传动比和效率的大小，以及制动能量回收比例，进行计算。具体计算如下：制动回收能量=制动能量回收比例×（动力电池电压×发电电流×发电效率/传动比）。 

制动回收能量除以电机此时的转速即可得出制动扭矩，此扭矩作用于驱动轮。整车控制器根据整车控制策略，计算通过上述计算得出的制动扭矩，以及制动后的实际效果，再分配ABS制动力，实施制动。 

实施例二： 

本实施例是实施例一的改进，是实施例一所示装置关于比例调整单元的细化。本实施例所述的比例调整单元包括：开关量采集模块，所述的比例调节按键是实体按键或屏幕上的模拟按键中的一种。

本实施例是在原电动汽车组合仪表的基础上增加了开关量采集模块，对比例调节按键的按动进行参数采集，确定选择的制动力回收比例。 

实施例三： 

本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于电压采集电路的细化，如图2所示。本实施例所述的电池参数采集模块的电压采集电路包括：与动力电池正端（VBAT1）连接的68.1K电阻（R21），所述的68.1K电阻与30K电阻（R22）和10K电阻（R51）连接，所述的30K电阻与地端（GND）连接，所述的10K电阻与33nF电容（CB11）连接，所述的33nF电容与地端（GND）连接，所述的10K电阻与33nF电容的连接节点为低电压监测点（LOWBATT）。

为了保证整车仪表和CAN通信的正常启动和停止，同时也保证了电路的安全，本实施例专门设计了电压采集电路。本实施例所述的电压采集是通过两个电阻R21和R22串联取压获得，测量范围0～16.35V（对应的被测端电压是0～5V）。本MCU的AD采集模块可采集的最高电压为5V，动力电池工作电压一般在9-16V之间，超过了MCU的AD采集模块的量程，因此必须将动力电池电压进行分压，否则无法测量大于5V的电压，经过计算68.1K电阻与30K电阻搭配，则动力电池电压0～16.35V对应MCU电压采集模块的0～5V。完全可以满足要求，且性价比较高。 

实施例四： 

本实施例是实施例一的改进，是实施例一关于显示单元的细化。本实施例所述的显示单元是彩色液晶显示屏、黑白液晶点阵显示屏、LED显示屏中的一种。

显示单元可以采用任何数字显示系统，通常情况下可以使用原电动车的组合仪表的显示器进行显示，也可以单独设置一个显示器进行显示。 

实施例五： 

本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于控制和运算单元的细化。本实施例所述的控制和运算单元的核心是MCU。

本实施例所述的MCU，即微控制单元（Micro Control Unit），是工业控制嵌入式系统中的一种，是电动汽车组合仪表经常使用的芯片。本实施例借用了原电动汽车组合仪表，只需增加新的控制软件即可形成对电动汽车的制动力回收比例的控制。 

实施例六： 

本实施是一种使用实施例一所述装置的电动汽车可调节制动力回收比例的方法，流程图见图3。

1. 信号的传递： 

驾驶员对制动能量回收比例需求的信号通过比例调节单元上的按键发出。控制和运算单元显示单元将回收比例的菜单在LCD上显示出来，驾驶员根据自己的需要选择合适的回收比例，并进行确认。控制和运算单元处理完毕后将信息通过CAN总线发给整车控制器。整车控制器完成比例调整后通过CAN总线回收信息发给控制和运算单元。控制和运算单元再通过LCD将回收信息显示出来。

2. 制动回收能量的计算 

驾驶员根据自己的需要选择合适的“制动能量回收比例”，并进行确认。MCU处理完毕后将信息通过CAN总线发给整车控制器。在需要制动回收时，整车控制器则根据当前的车速、动力电池电压、发电电流、传动比和效率的大小，以及制动能量回收比例，进行计算实施的。具体计算如下：制动回收能量=制动能量回收比例×（动力电池电压×发电电流×发电效率/传动比）。

制动回收能量与除以电机此时的转速即可得出制动扭矩，此扭矩作用于驱动轮。车辆实际制动应根据整车控制策略，计算通过上述计算得出的制动扭矩，以及制动后的实际效果，再分配ABS制动力实施制动。 

本实施例所述方法的具体步骤如下： 

选择的过程：

选择档位的步骤：用于通过按键选择多个制动回收能量比例档位中的一个。驾驶员通过按键选择制动回收能量的比例，按键通过开关量采集模块将选择传输到控制和运算单元。

本步骤给能量回收制定一个比例，也就是给传统制动回收能量增加了一个比例系数。如果驾驶者喜欢驾驶过程中滑行的感觉，则可以将比例调整为0。如果驾驶过程中驾驶员感觉动力电池能量不足，可以将制动回收能量比例调整为100%，实现最大化的能量回收。驾驶员也可以调整为中间比例，即能适当的回收能量，又能有一点滑行的感觉。如果驾驶员开车不喜欢能量回收时刹车反应迟钝的感觉，可以将比例设置为零。如果驾驶员总是喜欢紧急刹车，那么可以将比例调小，保证制动时的感觉，避免交通事故的发生。如果驾驶员所驾驶的电动汽车动力电池控制系统出现问题，不能保证动力电池的安全充放电，那么可将制动比例调整为0，尽可能的保证动力电池的安全。驾驶员有这不同的路况，当驾驶员总是走长的缓的山路时，可将比例调整到比较大的状态，尽可能最大化的回收能量。 

制动回收能量比例可以有多种选择，例如可以分为0、20%、40%、60%、80、100%六个档位，也有其他档位的选择。选择档位的要点是：根据车辆动力电池的电量、车辆行驶的实际状态以及驾驶员的驾驶实际要求，进行档位选择。比如动力电池的电量很高，而驾驶员又希望在驾驶中减少制动所产生的顿挫感，则应将档位选择在0--20%的区间；如车辆动力电池电量很少时，则应以提高能量回收而提高续驶里程为第一要求，进而选择80%--100%的档位区间。 

确认的步骤：用于控制和运算单元确认并储存所选取的档位，并在显示单元中显示被选取的档位。确认并显示为了驾驶员随时获得制动回收能量比例的信息，以便在制动过程中注意自己的动作和车况。 

车辆运行中制动能量回收的过程： 

监测的步骤：用于整车控制器监测加速踏板或制动踏板的状态，判断制动踏板是否压下，如果“否”则继续监测，如果“是”则进入下一步骤。本步骤是为了监测车况，是在加速行驶，还是制动减速，这是制动回收能量的前提。

判断动力电池温度是否正常的步骤：用于整车控制器监测动力电池的温度是否超出动力电池的报警温度，如果“否”则回到“监测的步骤”，如果“是”则进入下一步骤。动力电池的温度十分重要。如果动力电池温度过高，动力电池电解液损耗会加快，会降低动力电池的使用寿命。严重时由于热量过大，会导致动力电池单体损坏甚至整个动力电池的损坏。动力电池温度过低（通常出现在冬季刚刚开始启动车辆时），也将造成动力电池的损坏。 

判断动力电池电量是否充足的步骤：用于整车控制器监测动力电池的电量是否为最大电量，如果“是”则回到“监测的步骤”，如果“否”则进入下一步骤。 

确认可以回收制动能量的步骤：用于整车控制器确认可以回收制动能量，并通过CAN总线通知控制和运算单元。 

计算的步骤：用于控制和运算单元通过CAN总线获取动力电池电压、发电电流、发电效率、传动比各参数，通过公式计算制动回收能量：制动回收能量=制动能量回收比例×（动力电池电压×发电电流×发电效率/传动比）。 

执行的步骤：用于整车控制器收到控制和运算单元计算所得的制动回收能量，将制动回收能量转换为制动扭矩，再分配ABS制动力。 

结束的步骤：用于整车控制器判断制动踏板不再被压下，则回到“监测的步骤”。 

实施例七： 

本实施例是实施例六的改进，是实施例所述制动回收能量比例档位的选择。本实施例所述的制动回收能量比例档位包括：0、20%、40%、60%、80%、100%六个档位。 

最后应说明的是，以上仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳布置方案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（比如装置的连接方式、按键的选择、步骤的先后顺序等）进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。  

Claims (6)

1.一种电动汽车可调节制动力回收比例的装置，其特征在于，包括：带有比例调节按键的比例调整单元，所述的比例调整单元与控制和运算单元连接，所述的控制和运算单元依次与CAN总线、整车控制器连接，所述的控制和运算单元与显示单元连接；所述的整车控制器与采集单元连接，所述的采集单元包括：采集动力电池电量、动力电池电压、动力电池温度的电池参数采集模块，采集发电电流、发电效率的发电机参数采集模块，采集车速、传动比、踏板位置的车况采集模块，所述的电池参数采集模块的电压采集电路包括：与动力电池正端连接的68.1K电阻，所述的68.1K电阻与30K电阻和10K电阻连接，所述的30K电阻与地端连接，所述的10K电阻与33nF电容连接，所述的33nF电容与地端连接，所述的10K电阻与33nF电容的连接节点为低电压监测点。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的比例调整单元包括：开关量采集模块，所述的比例调节按键是实体按键或屏幕上的模拟按键中的一种。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的显示单元是彩色液晶显示屏、黑白液晶点阵显示屏、LED显示屏中的一种。

4.根据权利要求1或2或3所述的装置，其特征在于所述的控制和运算单元的核心是MCU。

5.一种使用权利要求1所述装置的电动汽车可调节制动力回收比例的方法，其特征在于，所述方法的步骤如下：

选择的过程：

选择档位的步骤：用于通过按键选择多个制动回收能量比例档位中的一个；

确认的步骤：用于控制和运算单元确认并储存所选取的制动回收能量比例档位，并在显示单元中显示被选取的档位；

车辆运行中制动能量回收的过程：

监测的步骤：用于整车控制器监测加速踏板或制动踏板的状态，判断制动踏板是否压下，如果“否”则继续监测，如果“是”则进入下一步骤；

判断动力电池温度是否正常的步骤：用于整车控制器监测动力电池的温度是否超过动力电池的报警温度，如果“否”则回到“监测的步骤”，如果“是”则进入下一步骤；

判断动力电池电量是否充足的步骤：用于整车控制器监测动力电池的电量是否为最大电量，如果“是”则回到“监测的步骤”，如果“否”则进入下一步骤；

确认可以回收制动能量的步骤：用于整车控制器确认可以回收制动能量，并通过CAN总线通知控制和运算单元；

计算的步骤：用于控制和运算单元通过CAN总线获取动力电池电压、发电电流、发电效率、传动比各参数，通过公式计算制动回收能量：制动回收能量=制动能量回收比例×（动力电池电压×发电电流×发电效率/传动比）；

执行的步骤：用于整车控制器收到控制和运算单元计算所得的制动回收能量，将制动回收能量转换为制动扭矩，再分配ABS制动力；

结束的步骤：用于整车控制器判断制动踏板不再被压下，则回到“监测的步骤”。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的制动回收能量比例档位包括：0、20%、40%、60%、80%、100%六个档位。

Images