CN105034818A - 一种电动汽车能量回收方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动汽车能量回收方法及装置，涉及电动汽车领域，包括：监测电动汽车驾驶员对加速踏板的操作；若监测到电动汽车驾驶员对加速踏板的操作是驱动操作，则对电动汽车进行驱动处理；若监测到电动汽车驾驶员对加速踏板的操作是制动操作，则对电动汽车进行制动和能量回收处理。本发明在不增加系统复杂度，不添加额外部件的基础上，实现能量回收，回收效率高，成本低。

Description

一种电动汽车能量回收方法及装置

技术领域

本发明涉及电动汽车领域，特别涉及一种电动汽车能量回收方法及装置。

背景技术

目前的很多电动汽车添加了制动能量回收功能，以便在制动时回收部分电力以增加电动汽车的续驶里程。

现有的制动能量回收方案分为并行制动能量回收和串行制动能量回收两种：

并行制动能量回收方案为在原有机械制动系统基础上，同时再用电机施加一个制动力矩产生部分制动力同时将动能转化为电力，但此时机械制动的刹车盘也在摩擦，多半的动能被损耗掉，能够回收利用部分较少，能够回收利用率低。

串行制动能量回收方案将制动踏板前部分行程设定为纯电制动，当电制动力不足时机械制动才起作用，由此提高能量回收利用率。然而，在部分工况下，采用串行制动能量回收方案会导致制动系统功能异常，例如，电机失效的情况下不能进行能量回收，此时会增大制动系统空行程导致制动力不足的安全问题，且制动前半程仅为前轮制动，在湿滑路况下，车辆存在制动抱死等安全隐患。

基于串行制动能量回收方案，国内国外的电动车研发机构开发了优化的能量回收方案，根据踩踏制动踏板的深浅，精确控制前后轮，电动和机械的制动力分配，以实现最佳的回收能量与保证汽车安全性间的平衡。这类方案在一定程度上提升了电动汽车的安全性，并在串行制动能量回收方案基础上进一步提升了能量回收利用率，但操作较为复杂，而且需更换制动系统，并加入复杂的控制策略进行精确的标定。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电动汽车能量回收方法及装置，能更好地解决电动汽车制动能量回收利用率低的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种电动汽车能量回收方法，包括：

监测电动汽车驾驶员对加速踏板的操作；

若监测到电动汽车驾驶员对加速踏板的操作是驱动操作，则对电动汽车进行驱动处理；

若监测到电动汽车驾驶员对加速踏板的操作是制动操作，则对电动汽车进行制动和能量回收处理。

优选地，所述监测电动汽车驾驶员对加速踏板的操作的步骤包括：

对所述加速踏板的开合度数据进行采集；

将所述开合度数据与预设无驱动力位置数据进行比较；

若所述开合度数据大于预设无驱动力位置数据，则确定电动汽车驾驶员对加速踏板的操作是驱动操作，否则，确定电动汽车驾驶员对加速踏板的操作是制动操作。

优选地，所述对电动汽车进行驱动处理的步骤包括：

若监测到电动汽车驾驶员对加速踏板的操作是驱动操作，则接通蓄电池向电机进行供电的供电回路；

将所述蓄电池提供的直流电转换为所述电机驱动电动汽车所需的交流电，输入至所述电机，使所述电机输出对应于所述开合度数据的正扭矩；

利用所述电机输出的正扭矩，驱动电动汽车。

优选地，所述对电动汽车进行制动和能量回收处理的步骤包括：

若监测到电动汽车驾驶员对加速踏板的操作是制动操作，则断开蓄电池向电机进行供电的供电回路，并接通所述电机向所述蓄电池进行充电的充电回路；

根据所述加速踏板的开合度数据，控制所述电机产生对应于所述开合度数据的负扭矩，并利用所述电机产生的负扭矩对电动汽车进行制动，并将所述电机转动的机械能转换为电能；

利用所述电机产生的电能，对所述蓄电池进行充电。

优选地，在对电动汽车进行制动和能量回收处理期间，还包括：

对电动汽车的车速进行采集；

将所采集的车速与预设车速阈值进行比较，若所采集的车速小于预设车速阈值，则控制所述电机停止产生负扭矩。

根据本发明的另一方面，提供了一种电动汽车能量回收装置，包括：

监测模块，用于监测电动汽车驾驶员对加速踏板的操作；

驱动模块，用于在监测到电动汽车驾驶员对加速踏板的操作是驱动操作时，对电动汽车进行驱动处理；

制动模块，用于在监测到电动汽车驾驶员对加速踏板的操作是制动操作时，对电动汽车进行制动和能量回收处理。

优选地，所述监测模块对所述加速踏板的开合度数据进行采集，并将所述开合度数据与预设无驱动力位置数据进行比较，若所述开合度数据大于预设无驱动力位置数据，则确定电动汽车驾驶员对加速踏板的操作是驱动操作，否则，确定电动汽车驾驶员对加速踏板的操作是制动操作。

优选地，若监测到电动汽车驾驶员对加速踏板的操作是驱动操作，则所述驱动模块接通蓄电池向电机进行供电的供电回路，并将所述蓄电池提供的直流电转换为所述电机驱动电动汽车所需的交流电，输入至所述电机，使所述电机输出对应于所述开合度数据的正扭矩，以利用所述电机输出的正扭矩，驱动电动汽车。

优选地，若监测到电动汽车驾驶员对加速踏板的操作是制动操作，则所述制动模块断开蓄电池向电机进行供电的供电回路，并接通所述电机向所述蓄电池进行充电的充电回路，根据所述加速踏板的开合度数据，控制所述电机产生对应于所述开合度数据的负扭矩，并利用所述电机产生的负扭矩对电动汽车进行制动，并将所述电机转动的机械能转换为电能，以利用所述电机产生的电能，对所述蓄电池进行充电。

优选地，在对电动汽车进行制动和能量回收处理期间，所述制动模块对电动汽车的车速进行采集，并将所采集的车速与预设车速阈值进行比较，若所采集的车速小于预设车速阈值，则控制所述电机停止产生负扭矩。

与现有技术相比较，本发明的有益效果在于：

本发明通过判断电动汽车驾驶员对加速踏板的操作，对电动汽车的制动能量进行回收，不但具有极高的能量回收效率，同时又不增加整个系统的复杂度，不添加额外的部件。

附图说明

图1是本发明实施例提供的电动汽车能量回收方法流程图；

图2是本发明实施例提供的电动汽车能量回收装置框图；

图3是本发明实施例提供的加速踏板开合度示意图；

图4是本发明实施例提供的电机扭矩与加速踏板开合度的关系示意图；

图5是本发明实施例提供的电机转速、电机扭矩与加速踏板开合度的关系示意图；

图6是本发明实施例提供的电动汽车能量回收系统结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明，应当理解，以下所说明的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

图1是本发明实施例提供的电动汽车能量回收方法流程图，如图1所示，步骤包括：

步骤S101：监测电动汽车驾驶员对加速踏板的操作。

具体地说，对所述加速踏板的开合度数据进行采集，将所述开合度数据与预设无驱动力位置数据进行比较，若所述开合度数据大于预设无驱动力位置数据，则确定电动汽车驾驶员对加速踏板的操作是驱动操作，否则，确定电动汽车驾驶员对加速踏板的操作是制动操作。

其中，可以根据具体车辆特性和经验数据设置无驱动力位置数据，例如设置为25％、30％、35％，以30％为例，加速踏板的开合度数据大于30％，即加速踏板开合度在[30％，100％]区间时，说明加速踏板处于驱动区间，确定电动汽车驾驶员对加速踏板的操作是驱动操作；否则，加速踏板开合度在[0,30％]区间时，说明加速踏板在能量回收区间，确定电动汽车驾驶员对加速踏板的操作是制动操作。

步骤S102若监测到电动汽车驾驶员对加速踏板的操作是驱动操作，则对电动汽车进行驱动处理。

具体地说，若监测到电动汽车驾驶员对加速踏板的操作是驱动操作，则接通蓄电池向电机进行供电的供电回路，将所述蓄电池提供的直流电转换为所述电机驱动电动汽车所需的交流电，输入至所述电机，使所述电机输出对应于所述开合度数据的正扭矩；利用所述电机输出的正扭矩，驱动电动汽车。

也就是说，若监测到电动汽车驾驶员对加速踏板的操作是驱动操作，说明电动汽车可以正常行驶，此时电机与蓄电池之间的供电回路导通，并结合电机、蓄电池及整车系统输出能力等因素确定当前加速踏板的开合度数据所对应的电机输出扭矩，并按照所确定的电机输出扭矩将来自蓄电池的电能转化为用来驱动电动汽车行驶的机械能。

步骤S103：若监测到电动汽车驾驶员对加速踏板的操作是制动操作，则对电动汽车进行制动和能量回收处理。

具体地说，若监测到电动汽车驾驶员对加速踏板的操作是制动操作，则断开蓄电池向电机进行供电的供电回路，并接通所述电机向所述蓄电池进行充电的充电回路；根据所述加速踏板的开合度数据，控制所述电机产生对应于所述开合度数据的负扭矩，并利用所述电机产生的负扭矩对电动汽车进行制动，并将所述电机转动的机械能转换为电能；利用所述电机产生的电能，对所述蓄电池进行充电。其中，在对电动汽车进行制动和能量回收处理期间，对电动汽车的车速进行采集，并将所采集的车速与预设车速阈值进行比较，若所采集的车速小于预设车速阈值，则控制所述电机停止产生负扭矩。

也就是说，若监测到电动汽车驾驶员对加速踏板的操作是制动操作，说明电动汽车需要减速制动，此时切断供电回路，接通充电回路，将电机惯性转动产生的动能转化为电能，并为蓄电池充电，同时结合电机、蓄电池及整车系统输出能力等因素产生负扭矩，使电机快速停止转动。当在公路工况行驶时，驾驶员可更多的使用本发明提供的方案，不仅可回收更多电能，而且制动力较机械制动更加柔缓，间接提升了乘坐舒适性。另一方面，无需更换或重新标定原有纯电动车型的制动系统，可保持原有机械制动部分，保证车辆原有的制动性能不受影响，基本不增加成本，只需更改整车控制器相应的控制策略即可，结构简单，变更少，易于应用。

图2是本发明实施例提供的电动汽车能量回收装置框图，如图2所示，包括监测模块10、驱动模块20和制动模块30。

监测模块10用于监测电动汽车驾驶员对加速踏板的操作。

驱动模块20用于在监测到电动汽车驾驶员对加速踏板的操作是驱动操作时，对电动汽车进行驱动处理。

制动模块30用于在监测到电动汽车驾驶员对加速踏板的操作是制动操作时，对电动汽车进行制动和能量回收处理。

监测模块10对所述加速踏板的开合度数据进行采集，并将所述开合度数据与预设无驱动力位置数据(例如30％)进行比较，若所述开合度数据大于30％，则确定电动汽车驾驶员对加速踏板的操作是驱动操作，否则，确定电动汽车驾驶员对加速踏板的操作是制动操作。若监测到电动汽车驾驶员对加速踏板的操作是驱动操作，则所述驱动模块20接通蓄电池向电机进行供电的供电回路，并将所述蓄电池提供的直流电转换为所述电机驱动电动汽车所需的交流电，输入至所述电机，使所述电机输出对应于所述开合度数据的正扭矩，以利用所述电机输出的正扭矩，驱动电动汽车。若监测到电动汽车驾驶员对加速踏板的操作是制动操作，则所述制动模块30断开蓄电池向电机进行供电的供电回路，并接通所述电机向所述蓄电池进行充电的充电回路，根据所述加速踏板的开合度数据，控制所述电机产生对应于所述开合度数据的负扭矩，并利用所述电机产生的负扭矩对电动汽车进行制动，并将所述电机转动的机械能转换为电能，以利用所述电机产生的电能，对所述蓄电池进行充电。其中，为避免电动汽车在电机负扭矩的作用下倒退，需要在对电动汽车进行制动和能量回收处理期间采集电动汽车的车速，并将所采集的车速与预设车速阈值进行比较，若所采集的车速小于预设车速阈值，则控制所述电机停止产生负扭矩。

可见，对于采用电子加速踏板的电动汽车，仅需在整车控制策略中设定踏板开合度与电机扭矩的对应关系，例如将踏板开度0％-30％设为能量回收区间，将踏板开度30％-100％设为驱动区间。图3是本发明实施例提供的加速踏板开合度示意图，如图3所示，将加速踏板划分为驱动区间和能量回收区间。图4是本发明实施例提供的电机扭矩与加速踏板开合度的关系示意图，如图4所示，加速踏板在驱动区间，电机输出正扭矩，加速踏板在能量回收区间，电机输出负扭矩。

需要注意的是，电机扭矩不仅和踏板相关，不同转速下可输出最大转矩也不同，电机的实际输出转矩也将同比下降，需要结合电机、电池及整车系统输出能力等因素制定不同开合度下对应的扭矩。但总体上，加速踏板位于能量回收区间时，电机输出负扭矩，进行能量回收，加速踏板位于驱动区间时，电机输出正扭矩，驱动电动汽车行驶。

踩踏加速踏板的过程如下：

电动汽车由静止加速时，将加速踏板踩过能量回收区间到达驱动区间，电动汽车开始输出正扭矩并行驶。

需减速时，根据减速度需求，松开加速踏板以实现大扭矩的能量回收或者将加速踏板收至能量回收区间以实现对能量回收扭矩的精确控制。

当车辆静止且加速踏板仍在能量回收区间时，为避免电机负扭矩使车辆倒退，可限定车速在预定数值以上时能量回收扭矩才逐步产生。图5是本发明实施例提供的电机转速、电机扭矩与加速踏板开合度的关系示意图，如图5所示，电机转速500到3000范围内电机负扭矩最大，电机转速超过基速3000转时，电机已不能输出最大转矩，最大转矩由电机性能特性决定，通常超过3000转区间为电机恒功率特性区间，电机最大扭矩随转速升高而下降。针对常见的固定速比电动车，电机转速与车速成正比，只要加速踏板处在能量回收区间，能量回收扭矩(即负扭矩)在任意大于1km/h的车速下都可产生，进一步地，车辆减速到8km/h时，能量回收扭矩随车速降低逐渐减小，在车辆减速到1km/h时，能量回收扭矩减小到0。

图6是本发明实施例提供的电动汽车能量回收系统结构图，如图6所示，整车控制器通过传感器获取加速踏板的开合度数据，并确定加速踏板处于驱动区间还是能量回收区间。若加速踏板处于驱动区间，则结合蓄电池剩余电量和放电能力信息、电机转速数据等，通过电机控制单元控制电机将输出对应于所述开合度数据的正扭矩，以驱动电动汽车行驶。若加速踏板在能量回收区间，则结合蓄电池剩余电量和充电能力信息、电机转速数据等，通过电机控制单元控制电机将机械能转换为电能进行蓄电池充电处理，并输出对应于所述开合度数据的负扭矩，以便时电动汽车减速。

本发明仅改动传统电动汽车的加速踏板，而原有的机械制动踏板保留不动，互不影响、独立工作，都可以对汽车进行减速，当减速较平缓时可凭借释放加速踏板来减速，当需快速减速或紧急制动时则踩踏机械制动踏板，此时，会进行电机与机械混合制动，与其同类装置相比，本发明结构简单、效果直接、操作方便、制动效果好，对目前电动汽车的结构无任何改变，可仅凭更新加速踏板控制策略软件实现本功能。

综上所述，本发明具有以下技术效果：

本发明在不增加额外成本，在电动汽车上仍继承传统的电子油门、机械制动等成熟量产件的基础上，实现优良的能量回收效果。

尽管上文对本发明进行了详细说明，但是本发明不限于此，本技术领域技术人员可以根据本发明的原理进行各种修改。因此，凡按照本发明原理所作的修改，都应当理解为落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电动汽车能量回收方法，其特征在于，包括：

监测电动汽车驾驶员对加速踏板的操作；

若监测到电动汽车驾驶员对加速踏板的操作是驱动操作，则对电动汽车进行驱动处理；

若监测到电动汽车驾驶员对加速踏板的操作是制动操作，则对电动汽车进行制动和能量回收处理。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述监测电动汽车驾驶员对加速踏板的操作的步骤包括：

对所述加速踏板的开合度数据进行采集；

将所述开合度数据与预设无驱动力位置数据进行比较；

若所述开合度数据大于预设无驱动力位置数据，则确定电动汽车驾驶员对加速踏板的操作是驱动操作，否则，确定电动汽车驾驶员对加速踏板的操作是制动操作。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对电动汽车进行驱动处理的步骤包括：

若监测到电动汽车驾驶员对加速踏板的操作是驱动操作，则接通蓄电池向电机进行供电的供电回路；

将所述蓄电池提供的直流电转换为所述电机驱动电动汽车所需的交流电，输入至所述电机，使所述电机输出对应于所述开合度数据的正扭矩；

利用所述电机输出的正扭矩，驱动电动汽车。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对电动汽车进行制动和能量回收处理的步骤包括：

若监测到电动汽车驾驶员对加速踏板的操作是制动操作，则断开蓄电池向电机进行供电的供电回路，并接通所述电机向所述蓄电池进行充电的充电回路；

根据所述加速踏板的开合度数据，控制所述电机产生对应于所述开合度数据的负扭矩，并利用所述电机产生的负扭矩对电动汽车进行制动，并将所述电机转动的机械能转换为电能；

利用所述电机产生的电能，对所述蓄电池进行充电。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在对电动汽车进行制动和能量回收处理期间，还包括：

对电动汽车的车速进行采集；

将所采集的车速与预设车速阈值进行比较，若所采集的车速小于预设车速阈值，则控制所述电机停止产生负扭矩。

6.一种电动汽车能量回收装置，其特征在于，包括：

监测模块，用于监测电动汽车驾驶员对加速踏板的操作；

驱动模块，用于在监测到电动汽车驾驶员对加速踏板的操作是驱动操作时，对电动汽车进行驱动处理；

制动模块，用于在监测到电动汽车驾驶员对加速踏板的操作是制动操作时，对电动汽车进行制动和能量回收处理。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述监测模块对所述加速踏板的开合度数据进行采集，并将所述开合度数据与预设无驱动力位置数据进行比较，若所述开合度数据大于预设无驱动力位置数据，则确定电动汽车驾驶员对加速踏板的操作是驱动操作，否则，确定电动汽车驾驶员对加速踏板的操作是制动操作。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，若监测到电动汽车驾驶员对加速踏板的操作是驱动操作，则所述驱动模块接通蓄电池向电机进行供电的供电回路，并将所述蓄电池提供的直流电转换为所述电机驱动电动汽车所需的交流电，输入至所述电机，使所述电机输出对应于所述开合度数据的正扭矩，以利用所述电机输出的正扭矩，驱动电动汽车。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，若监测到电动汽车驾驶员对加速踏板的操作是制动操作，则所述制动模块断开蓄电池向电机进行供电的供电回路，并接通所述电机向所述蓄电池进行充电的充电回路，根据所述加速踏板的开合度数据，控制所述电机产生对应于所述开合度数据的负扭矩，并利用所述电机产生的负扭矩对电动汽车进行制动，并将所述电机转动的机械能转换为电能，以利用所述电机产生的电能，对所述蓄电池进行充电。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，在对电动汽车进行制动和能量回收处理期间，所述制动模块对电动汽车的车速进行采集，并将所采集的车速与预设车速阈值进行比较，若所采集的车速小于预设车速阈值，则控制所述电机停止产生负扭矩。