CN103935251A - 一种电动汽车制动时最大能量回收的控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种电动汽车制动时最大能量回收的控制方法，属于电动汽车技术领域。其特征在于包括以下步骤：1)整车控制器的计算决策模块会根据当前车辆的状态及路面状态，计算出所需的制动力矩，并将得到的制动力矩分以下情况进行分析处理；2)根据分析结果，将该制动力矩按上述制动过程的协调控制逻辑，最终完成对电动汽车制动时最大能量回收的控制。上述一种电动汽车制动时最大能量回收的控制方法，使电动汽车的能量回收利用率从20%提高到50%，续驶里程增加了75%，同时保证了车辆制动时的安全性能；又能动态感知路面状态，实时满足司机制动需求，调整制动力矩，满足整车制动需求，保证安全性。
Description
技术领域
本发明属于电动汽车技术领域，具体为一种电动汽车制动时最大能量回收的控制方法。
背景技术
随着世界范围内汽车保有量的逐年增加，其给社会带来的能源危机、环境污染以及交通安全等问题也越来越严重。电动汽车作为缓解环境和资源压力的一种有效手段，近年来已获得了很大发展。而作为电动汽车的核心之一，以电机为载体的再生制动技术是实现其节能的关键所在。
由电机控制器(MCU，Motor Control Unit)控制的电机制动系统能提供的制动力矩时，往往需要考虑诸多因素。现有的再生制动控制方法，没法在保证车辆制动的安全同时，实现司机的制动需求，导致车辆制动的能量回收利用率很低，能量最大回收率不到20%。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于设计提供一种电动汽车制动时最大能量回收的控制方法的技术方案，该方法既能最大限度的回收制动能量，提高能量使用效率；又能动态感知路面状态，实时满足司机制动需求，调整制动力矩，满足整车制动需求，保证安全性。
所述的一种电动汽车制动时最大能量回收的控制方法，其特征在于包括获取司机制动信号的计算决策模块，计算决策模块与电机控制器、超级电容系统、动力电池系统、路面感知模块配合连接，电机控制器与电机、超级电容系统、动力电池系统配合连接，电机与路面感知模块、机械传动系统配合连接，机械传动系统用于控制轮胎转动，路面感知模块设置在轮胎上；
其控制方法包括以下步骤：
1) 当司机踩动制动踏板，车辆处于制动的情况下，或者当制动踏板及加速踏板均未起作用，车辆处于滑行的情况下，整车控制器的计算决策模块会根据当前车辆的状态及路面状态，计算出所需的制动力矩，并将得到的制动力矩分以下情况进行分析处理：
①路面情况比较好，允许滑移率比较大时：a、计算决策模块实时计算出电动汽车需求的制动力矩曲线的斜率，并将该斜率作为判断制动力矩变化趋势的条件，预测出电动汽车需求的制动力矩变化趋势；b、综合考虑电动汽车的电池荷电状态及电机制动系统中电机的转速，使电机提供的最大制动；
②以制动能量回收为主：在电动汽车的电池荷电状态允许的情况下，当总需求制动力矩在电机能提供的最大力矩范围内时，根据电机发电效率特性，计算出最优制动力矩，实现制动能量回收的最大化；
③以制动安全性为主，电机能提供的最大制动力矩；
④综合考虑电动汽车的电池荷电状态，当电池荷电状态较高，动力电池系统不需要充电时，启动超级电容系统，仍用电机来提供需求制动力矩，将电机发电电量存储在超级电容系统中；
2) 根据上述步骤中整车控制器对制动力矩的分析结果，将该制动力矩按上述制动过程的协调控制逻辑，最终完成对电动汽车制动时最大能量回收的控制。
所述的一种电动汽车制动时最大能量回收的控制方法，其特征在于所述步骤1) 中：首选判断是否是司机踩下制动踏板，并且根据司机踩下踏板的深度和速度以及加速度，进而判断司机的制动需求。
所述的一种电动汽车制动时最大能量回收的控制方法，其特征在于所述步骤1) 中：根据电机运行的速度和功率计算电机制动时能够输出的最大制动力矩。
所述的一种电动汽车制动时最大能量回收的控制方法，其特征在于所述步骤1) 中：根据司机制动的需求，结合电机发电制动的运行特点，选择最优发电效率曲线进行发电制动，实现制动时最大能量回收的控制。
所述的一种电动汽车制动时最大能量回收的控制方法，其特征在于所述步骤1) 中：在电机输出制动转矩后，通过路面感知模块动态感知路面状态，判断车辆以最安全的情况下，再一次调整制动力矩，保证制动时车辆的安全。
所述的一种电动汽车制动时最大能量回收的控制方法，其特征在于所述步骤1) 中：最优先保证车辆安全制动，再次保证实现司机的制动需求，其次保证能量最大回收利用。
上述一种电动汽车制动时最大能量回收的控制方法，使电动汽车的能量回收利用率从20%提高到50%，续驶里程增加了75%，同时保证了车辆制动时的安全性能；又能动态感知路面状态，实时满足司机制动需求，调整制动力矩，满足整车制动需求，保证安全性。
附图说明
图1为本发明的控制系统结构示意图；
图2为本发明的控制流程图；
图3为本发明的司机制动踏板识别控制流程图；
图4为本发明的动力电池系统充电识别控制流程图；
图5为本发明的电机输出制动转矩识别控制流程图；
图6为本发明的司机制动意图识别控制流程图；
图7为本发明的路面状态识别控制流程图；
图中：1-计算决策模块、2-超级电容系统、3-动力电池系统、4-电机控制器、5-电机、6-机械传动系统、7-轮胎、8-路面感知模块。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本发明作进一步说明。
如图所示，该电动汽车制动时最大能量回收的控制方法，包括获取司机制动信号的计算决策模块1，计算决策模块1与电机控制器4、超级电容系统2、动力电池系统3、路面感知模块8配合连接，电机控制器4与电机5、超级电容系统2、动力电池系统3配合连接，电机5与路面感知模块8、机械传动系统6配合连接，机械传动系统6用于控制轮胎7转动，路面感知模块8设置在轮胎7上；计算决策模块1的计算方法为现有公知技术；
其控制方法包括以下步骤：
1) 当司机踩动制动踏板，车辆处于制动的情况下，或者当制动踏板及加速踏板均未起作用，车辆处于滑行的情况下，整车控制器的计算决策模块1会根据当前车辆的状态及路面状态，计算出所需的制动力矩，并将得到的制动力矩分以下情况进行分析处理：
①路面情况比较好，允许滑移率比较大时：a、计算决策模块1实时计算出电动汽车需求的制动力矩曲线的斜率，并将该斜率作为判断制动力矩变化趋势的条件，预测出电动汽车需求的制动力矩变化趋势；b、综合考虑电动汽车的电池荷电状态及电机制动系统中电机5的转速，使电机5提供的最大制动；
②以制动能量回收为主：在电动汽车的电池荷电状态允许的情况下，当总需求制动力矩在电机5能提供的最大力矩范围内时，根据电机5发电效率特性，计算出最优制动力矩，实现制动能量回收的最大化；
③以制动安全性为主，电机5能提供的最大制动力矩；
④综合考虑电动汽车的电池荷电状态，当电池荷电状态较高，动力电池系统3不需要充电时，启动超级电容系统2，仍用电机5来提供需求制动力矩，将电机5发电电量存储在超级电容系统2中；
2) 根据上述步骤中整车控制器对制动力矩的分析结果，将该制动力矩按上述制动过程的协调控制逻辑，最终完成对电动汽车制动时最大能量回收的控制。
上述步骤1) 中：计算决策模块1首先判断是否是司机踩下制动踏板，若不是，结束此次处理；若是，进一步计算司机踩下制动踏板的深度，再计算司机踩下制动踏板时的速度，再计算司机踩下制动踏板时的力度，可以识别出司机的制动意图。
上述步骤1) 中：计算决策模块1判断动力电池系统3是否允许充电，若允许，则进入下一步，若不允许，启动超级电容系统2进行吸收制动时的能量。
上述步骤1) 中：计算决策模块1判断电机5运行的区间是否是弱磁区，若是，则根据电机5弱磁控制特性计算制动转矩，若不是，则根据电机5恒转矩区控制特性计算制动转矩，然后再输出制动转矩。
上述步骤1) 中：当司机制动意图大于电机5制动能力时，按照电机5制动能力输出制动力矩，当司机制动意图小于电机5制动能力时，按照司机的制动意图输出制动力矩。
上述步骤1) 中：在电机5输出制动转矩后，计算决策模块1通过路面感知模块8动态感知路面状态，若轮胎7和路面已经开始打滑，则减小输出制动力矩命令，如此循环直到检测到轮胎7和路面不打滑，保证车辆制动安全。
综上所述，本发明的有效解决了电动汽车制动时最大能量回收的控制问题，使电动汽车的能量回收利用率从20%提高到50%，续驶里程增加了75%，同时保证了车辆制动时的安全性能；又能够真实贯彻驾驶员的制动意图，使电动汽车的舒适性有所提高。
Claims (6)
1. 一种电动汽车制动时最大能量回收的控制方法，其特征在于包括获取司机制动信号的计算决策模块（1），计算决策模块（1）与电机控制器（4）、超级电容系统（2）、动力电池系统（3）、路面感知模块（8）配合连接，电机控制器（4）与电机（5）、超级电容系统（2）、动力电池系统（3）配合连接，电机（5）与路面感知模块（8）、机械传动系统（6）配合连接，机械传动系统（6）用于控制轮胎（7）转动，路面感知模块（8）设置在轮胎（7）上；
其控制方法包括以下步骤：
1) 当司机踩动制动踏板，车辆处于制动的情况下，或者当制动踏板及加速踏板均未起作用，车辆处于滑行的情况下，整车控制器的计算决策模块（1）会根据当前车辆的状态及路面状态，计算出所需的制动力矩，并将得到的制动力矩分以下情况进行分析处理：
①路面情况比较好，允许滑移率比较大时：a、计算决策模块（1）实时计算出电动汽车需求的制动力矩曲线的斜率，并将该斜率作为判断制动力矩变化趋势的条件，预测出电动汽车需求的制动力矩变化趋势；b、综合考虑电动汽车的电池荷电状态及电机制动系统中电机（5）的转速，使电机（5）提供的最大制动；
②以制动能量回收为主：在电动汽车的电池荷电状态允许的情况下，当总需求制动力矩在电机（5）能提供的最大力矩范围内时，根据电机（5）发电效率特性，计算出最优制动力矩，实现制动能量回收的最大化；
③以制动安全性为主，电机（5）能提供的最大制动力矩；
④综合考虑电动汽车的电池荷电状态，当电池荷电状态较高，动力电池系统（3）不需要充电时，启动超级电容系统（2），仍用电机（5）来提供需求制动力矩，将电机（5）发电电量存储在超级电容系统（2）中；
2) 根据上述步骤中整车控制器对制动力矩的分析结果，将该制动力矩按上述制动过程的协调控制逻辑，最终完成对电动汽车制动时最大能量回收的控制。
2. 如权利要求1 所述的一种电动汽车制动时最大能量回收的控制方法，其特征在于所述步骤1) 中：计算决策模块（1）首先判断是否是司机踩下制动踏板，若不是，结束此次处理；若是，进一步计算司机踩下制动踏板的深度，再计算司机踩下制动踏板时的速度，再计算司机踩下制动踏板时的力度，可以识别出司机的制动意图。
3. 如权利要求1 所述的一种电动汽车制动时最大能量回收的控制方法，其特征在于所述步骤1) 中：计算决策模块（1）判断动力电池系统（3）是否允许充电，若允许，则进入下一步，若不允许，启动超级电容系统（2）进行吸收制动时的能量。
4. 如权利要求1 所述的一种电动汽车制动时最大能量回收的控制方法，其特征在于所述步骤1) 中：计算决策模块（1）判断电机（5）运行的区间是否是弱磁区，若是，则根据电机（5）弱磁控制特性计算制动转矩，若不是，则根据电机（5）恒转矩区控制特性计算制动转矩，然后再输出制动转矩。
5. 如权利要求1 所述的一种电动汽车制动时最大能量回收的控制方法，其特征在于所述步骤1) 中：当司机制动意图大于电机（5）制动能力时，按照电机（5）制动能力输出制动力矩，当司机制动意图小于电机（5）制动能力时，按照司机的制动意图输出制动力矩。
6. 如权利要求1 所述的一种电动汽车制动时最大能量回收的控制方法，其特征在于所述步骤1) 中：在电机（5）输出制动转矩后，计算决策模块（1）通过路面感知模块（8）动态感知路面状态，若轮胎（7）和路面已经开始打滑，则减小输出制动力矩命令，如此循环直到检测到轮胎（7）和路面不打滑，保证车辆制动安全。
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