CN107323270B

CN107323270B - 一种电动汽车及其能量回馈方法及系统

Info

Publication number: CN107323270B
Application number: CN201710369114.7A
Authority: CN
Inventors: 肖林海; 孙雪梅; 赵明宣
Original assignee: Beiqi Foton Motor Co Ltd
Current assignee: Beiqi Foton Motor Co Ltd
Priority date: 2017-05-23
Filing date: 2017-05-23
Publication date: 2020-04-14
Anticipated expiration: 2037-05-23
Also published as: CN107323270A

Abstract

本发明公开了一种电动汽车及其能量回馈方法及系统，该方法包括确定车载可充电储能系统的最大允许充电电流；依据最大允许充电电流判断当前制动扭矩是否满足预设条件，如果是，则选取当前制动扭矩作为实际制动扭矩，否则，选取最大允许充电电流对应的制动扭矩作为实际制动扭矩；根据实际制动扭矩控制电机进行能量回馈。本发明会根据最大允许充电电流和当前制动扭矩选出较小的制动扭矩作为实际制动扭矩，进而根据实际制动扭矩控制电机进行能量回馈，不会对车载可充电储能系统造成损害，提高了电动汽车的安全性能。本发明提供的电动汽车及其能量回馈系统同样具有上述优点。

Description

一种电动汽车及其能量回馈方法及系统

技术领域

本发明涉及电动汽车技术领域，特别是涉及一种电动汽车及其能量回馈方法及系统。

背景技术

在环境污染越来越严重、非再生能源急剧减少的今天，人们也越来越意识到清洁新能源及其附属产品发展的重要性。也因此，清洁无污染的电动汽车等产品逐渐进入人们的生活。与当前燃油汽车相比，电动汽车具有零排放、无污染及可以将车辆的动能转换为电能，回馈到车载可充电储能系统的优点，延长了电动汽车的续航里程，提高了车辆的动力性，同时还节约了能量。

但实际上，能量回馈过程受到多种因素的影响，现有技术中在进行能量回馈时并没有考虑这些因素，而是强制能量回馈，也即VCU(Vehicle Control Unit，整车控制器)直接根据踩踏角度信号及电机转速计算得到当前制动扭矩，电机控制器再根据当前制动扭矩控制电机进行能量回馈，但这有可能使得车载可充电储能系统的充电电流过大，从而对车载可充电储能系统造成损害，降低了电动汽车的安全性能。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种电动汽车及其能量回馈方法及系统，不会对车载可充电储能系统造成损害，提高了电动汽车的安全性能。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种电动汽车能量回馈方法，包括：

确定车载可充电储能系统的最大允许充电电流；

依据所述最大允许充电电流判断当前制动扭矩是否满足预设条件，如果是，则选取所述当前制动扭矩作为实际制动扭矩，否则，选取所述最大允许充电电流对应的制动扭矩作为实际制动扭矩；

根据所述实际制动扭矩控制电机进行能量回馈。

优选地，所述确定车载可充电储能系统的最大允许充电电流的过程为：

根据电池的当前状态参数计算车载可充电储能系统的最大允许充电电流。

优选地，所述当前状态参数包括电压和温度；

则根据电池的当前状态参数计算车载可充电储能系统的最大允许充电电流的过程为：

根据所述电池的电压计算车载可充电储能系统的电量；

根据所述电池的温度计算车载可充电储能系统的充电电流；

根据所述电量和所述充电电流计算车载可充电储能系统的最大允许充电电流。

优选地，依据所述最大允许充电电流判断当前制动扭矩是否满足预设条件之前，该方法还包括：

判断所述最大允许充电电流是否大于第二预设值，如果是，则继续后续步骤。

优选地，所述确定车载可充电储能系统的最大允许充电电流之前该方法还包括：

判断防抱死系统ABS是否没有掉线且没有开启防抱死功能，如果是，继续后续步骤。

判断所述电动汽车的车速是否大于第一预设值，如果是，继续后续步骤。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种电动汽车能量回馈系统，包括：

最大允许电流确定模块，用于确定车载可充电储能系统的最大允许充电电流；

整车控制器VCU，用于依据所述最大允许充电电流判断当前制动扭矩是否满足预设条件，如果是，则选取所述当前制动扭矩作为实际制动扭矩，否则，选取所述最大允许充电电流对应的制动扭矩作为实际制动扭矩；

电机控制器MCU，用于根据所述实际制动扭矩控制电机进行能量回馈。

优选地，所述最大允许电流确定模块包括：

状态参数采集模块，用于采集电池的当前状态参数；

电池管理模块BMS，用于根据电池的当前状态参数计算车载可充电储能系统的最大允许充电电流。

优选地，所述状态参数采集模块包括：

电压传感器，用于采集电池的电压；

温度传感器，用于采集电池的温度；

则所述BMS具体用于：

根据所述电池的电压计算车载可充电储能系统的电量；

根据所述电池的温度计算车载可充电储能系统的充电电流；

优选地，该系统还包括：

第一判断模块，用于判断所述最大允许充电电流是否大于第二预设值，如果是，则触发所述整车控制器VCU。

优选地，该系统还包括：

第二判断模块，用于判断防抱死系统ABS是否没有掉线且没有开启防抱死功能，如果是，则触发所述最大允许电流确定模块。

优选地，该系统还包括：

第三判断模块，用于判断所述电动汽车的车速是否大于第一预设值，如果是，则触发所述最大允许电流确定模块。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种电动汽车，包括如上述任一项所述的电动汽车能量回馈系统。

本发明提供了一种电动汽车及其能量回馈方法及系统，该方法包括确定车载可充电储能系统的最大允许充电电流；依据最大允许充电电流判断当前制动扭矩是否满足预设条件，如果是，则选取当前制动扭矩作为实际制动扭矩，否则，选取最大允许充电电流对应的制动扭矩作为实际制动扭矩；根据实际制动扭矩控制电机进行能量回馈。

可见，本发明在得到当前制动扭矩后，并不是直接利用当前制动扭矩来控制电机进行能量回馈，而是考虑到当前制动扭矩会对车载可充电系统的充电电流造成影响，具体地，当前制动扭矩越大，充电电流越大，因此，本申请还会确定车载可充电系统的最大允许充电电流，并判断当前制动扭矩对应的充电电流是否小于最大允许充电电流，或者，判断当前制动扭矩是否小于最大允许充电电流对应的制动扭矩，从而选出较小的制动扭矩作为实际制动扭矩，进而根据实际制动扭矩控制电机进行能量回馈，不会对车载可充电储能系统造成损害，提高了电动汽车的安全性能。

本发明提供的电动汽车及其能量回馈系统同样具有上述优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例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发明的一些实施例，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为本发明提供的一种电动汽车能量回馈方法的过程的流程图；

图2为本发明提供的一种电动汽车能量回馈系统的结构示意图；

图3为本发明提供另一种电动汽车能量回馈系统的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种电动汽车及其能量回馈方法及系统，不会对车载可充电储能系统造成损害，提高了电动汽车的安全性能。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

请参照图1，图1为本发明提供的一种电动汽车能量回馈方法的过程的流程图，该方法包括：

步骤S11：确定车载可充电储能系统的最大允许充电电流；

可以理解的是，在电动汽车进行能量回馈时，电机会将电动汽车多余的动能转换为电能，给车载可充电储能系统供电。具体地，VCU会根据踩踏角度信号及电机转速计算得到当前制动扭矩，电机控制器将当前制动扭矩施加在电机上，控制电机进行能量回馈。且制动扭矩越大，电机输出电流也就越大，给车载可充电储能系统的充电电流也越大。这就可能出现制动时给车载可充电储能系统的充电电流大于车载可充电储能系统当前状态的最大允许充电电流，从而对车载可充电储能系统造成损害。

基于此，本申请会预先确定车载可充电储能系统的最大允许充电电流，这里的最大允许充电电流可以是固定值，也可以是根据车载可充电储能系统中电池的状态参数得到、随着状态参数变化而变化的变化值，对于具体选用哪种方式本发明在此不做特别的限定，根据实际情况来定。

步骤S12：依据最大允许充电电流判断当前制动扭矩是否满足预设条件，如果是，则进入步骤S13；否则，进入步骤S14；步骤S13：:选取当前制动扭矩作为实际制动扭矩，进入步骤S15；

步骤S14：选取最大允许充电电流对应的制动扭矩作为实际制动扭矩，进入步骤S15；

具体地，因为制动扭矩与电流之间存在对应关系，因此，在确定了车载可充电储能系统的最大允许充电电流后，可以判断当前制动扭矩对应的充电电流是否小于最大允许充电电流，或者，判断当前制动扭矩是否小于最大允许充电电流对应的制动扭矩，但不管采用哪种判断，如果是时，则说明当前制动扭矩较小，选取当前制动扭矩作为实际制动扭矩，否则，则说明最大允许电流对应的制动扭矩较小，就选取最大允许充电电流对应的制动扭矩作为实际制动扭矩。

可见，满足上述判断条件后，不管是选取哪个制动扭矩作为实际制动扭矩，实际制动扭矩对应的充电电流均不会大于最大允许充电电流，从而不会对车载可充电储能系统造成损害，提高了电动汽车的安全性能。

另外，需要说明的是，虽然理论上可以选取比当前制动扭矩或者最大允许充电电流对应的制动扭矩小的制动扭矩施加在电机上，但这样务必会造成充电慢及充电效率降低，因此，在保证充电效率、最大化地将电动汽车的动能转换为电能，本申请中，在满足判断条件时会选择当前制动扭矩或者最大允许充电电流对应的制动扭矩作为实际制动扭矩。

步骤S15：根据实际制动扭矩控制电机进行能量回馈。

在确定实际制动扭矩后，将实际制动扭矩施加在电机上控制电机进行能量回馈即可。

本发明提供了一种电动汽车能量回馈方法，该方法包括确定车载可充电储能系统的最大允许充电电流；依据所述最大允许充电电流判断当前制动扭矩是否满足预设条件，如果是，则选取当前制动扭矩作为实际制动扭矩，否则，选取最大允许充电电流对应的制动扭矩作为实际制动扭矩；根据实际制动扭矩控制电机进行能量回馈。

作为一种优选地实施例，确定车载可充电储能系统的最大允许充电电流的过程为：

可以理解的是，虽然可以将最大允许充电电流选取为一个定值，但是考虑到车载可充电储能系统中的电池的状态是变化的，在电池的不同状态下，其允许的最大充电电流也是不同的，因此，为了保证充电电流不超过最大允许充电电流的同时充电效率最大，本申请中，可以根据电池的当前状态参数计算车载可充电储能系统的最大允许充电电流。从而适应电池变化的状态，在电池的状态变化时，其最大允许充电电流也是变化的。

另外，这里提到的电池可以是动力电池，也可以是其他类型的可充电电池，本发明在此不做特别的限定。在实际应用中，为了满足电动汽车的供电需求，车载可充电储能系统中通常包括多个串并结合的电池。

作为一种优选地实施例，当前状态参数包括电压和温度；

根据电池的电压计算车载可充电储能系统的电量；

根据电池的温度计算车载可充电储能系统的充电电流；

根据电量和充电电流计算车载可充电储能系统的最大允许充电电流。

具体地，电池的电压和温度是对电池的状态影响较大的影响因素，在实际应用中，这里可以获取各个动力电池的温度，当然，还可以获取电池所处环境的温度。另外，还需要获取各个动力电池的电压及总电压，在获取到电压和温度后，根据各个温度计算充放电数据，这里的充放电数据包括充放电电流及充放电功率，还根据各个电压计算电量，最后根据电量和充电电流计算车载可充电储能系统的最大允许充电电流。

具体地，随着电池的温度的升高，最大允许充电电流先增大再减小；随着电量的增大，最大允许充电电流越来越小。

需要说明的是，这里的当前状态参数除了电压和温度外，还可以为其他参数，且除了根据电池的当前状态参数，也还可以根据除电池以外的其他器件或者环境的参数，本发明在此不做特别的限定。

另外，车载可充电储能系统除了包括多个串并连接的单体电池、温度传感器、电压传感器及BMS(Battery Management System，电池管理系统)，还包括电流测量电路、绝缘监测装置、接触器组等电子元件，其中：

电流测量电路用于采集各个电池单体的电流及总电流，并将这些电流数据传送至BMS。

绝缘监测装置实时监测电平台(电池的正极和负极)和壳体地之间的电阻，并将这些电阻数据传送至BMS。接触器组设置在车载可充电储能系统与外电路(例如可以为充电电路)之间的主线路上，起到闸门的作用，经过BMS授权后，接通或者断开车载可充电储能系统与外电路之间的连接。

BMS根据电池的电压数据差异性、电压数据变化的速度，温度数据差异性、温度数据变化的速度，绝缘监测装置上传的电阻数据大小及变化趋势等控制接触器组的开合状态。

本申请提供的电动汽车能量回馈方法是建立在接触器组闭合的基础上。

作为一种优选地实施例，依据最大允许充电电流判断当前制动扭矩是否满足预设条件之前，该方法还包括：

判断最大允许充电电流是否大于第二预设值，如果是，则继续后续步骤。

具体地，如果最大允许充电电流小于第二预设值，则说明此时车载可充电储能系统的允许充电电流很小，也间接地说明了此时要么电池的温度较高或者较低或者电量较高，在这种情况下，就无需再开启能量回馈了，降低了VCU逻辑控制的复杂度，避免电动汽车反复处于能量制动状态。

反过来，如果最大允许充电电流不小于第二预设值，则说明此时车载可充电储能系统的允许充电电流较大，则此时可以开启能量回馈。

作为一种优选地实施例，确定车载可充电储能系统的最大允许充电电流之前该方法还包括：

可以理解的是，当前纯电动车辆一般采用前驱或者后驱，且驱动电机作为能量回馈的发电机，在能量回馈时，和原液压、气压机械制动一起工作，这将导致前轮和后轮制动力的不均衡，甚至和ABS(antilock brake system，制动防抱死系统)相干扰，严重时将导致行车安全事故。

基于此，本申请还将ABS的状态作为判断是否开启能量回馈的一个先决条件，具体地，如果ABS开启了防抱死功能，则此时不开启或者关闭能量回馈，如果ABS掉线了，也即整车控制器接收不到ABS的数据，则此时也不开启防抱死功能，因为不知道此时ABS是否工作在防抱死状态，只有在ABS在线且没有开启防抱死功能时，根据需要才可以开启能量回馈。

判断电动汽车的车速是否大于第一预设值，如果是，继续后续步骤。

具体地，上述已经提到，为降低VCU逻辑控制的复杂度，避免电动汽车反复处于能量制动状态，从车载可充电储能系统的角度进行了判断，于此同时，本申请还可从电动汽车车速的角度来考虑，如果电动汽车车速很低，则说明此时能够进行的能量也很少，因此，也没必要开启能量回馈。

请参照图2，图2为本发明提供的一种电动汽车能量回馈系统的结构示意图，该系统包括：

最大允许电流确定模块1，用于确定车载可充电储能系统的最大允许充电电流；

整车控制器VCU 2，用于依据最大允许充电电流判断当前制动扭矩是否满足预设条件，如果是，则选取当前制动扭矩作为实际制动扭矩，否则，选取最大允许充电电流对应的制动扭矩作为实际制动扭矩；

电机控制器MCU 3，用于根据实际制动扭矩控制电机进行能量回馈。

作为一种优选地实施例，最大允许电流确定模块1包括：

状态参数采集模块，用于采集电池的当前状态参数；

电池管理模块BMS 13，用于根据电池的当前状态参数计算车载可充电储能系统的最大允许充电电流。

作为一种优选地实施例，状态参数采集模块包括：

电压传感器12，用于采集电池的电压；

温度传感器11，用于采集电池的温度；

则BMS 13具体用于：

根据电池的电压计算车载可充电储能系统的电量；

根据电池的温度计算车载可充电储能系统的充电电流；

作为一种优选地实施例，该系统还包括：

第一判断模块，用于判断最大允许充电电流是否大于第二预设值，如果是，则触发整车控制器VCU 2。

作为一种优选地实施例，该系统还包括：

第二判断模块，用于判断防抱死系统ABS是否没有掉线且没有开启防抱死功能，如果是，则触发最大允许电流确定模块1。

作为一种优选地实施例，该系统还包括：

第三判断模块，用于判断电动汽车的车速是否大于第一预设值，如果是，则触发最大允许电流确定模块1。

具体地，请参照图3，图3为本发明提供另一种电动汽车能量回馈系统的结构示意图。

本发明提供的电动汽车能量回馈系统包括高压硬件和低压硬件，其中，高压硬件包括车载可充电储能系统中的电池、高压配电装置及电机，低压硬件包括BMS 13、VCU 2、MCU 3、ABS、转速传感器、温度传感器11、电压传感器12、制动踏板(包括角位移电位计和制动开关)、车身总线。

本申请中，各个控制器之间通过CAN总线进行通信，并且是周期性的，根据信息的重要程度规定了不同的通讯周期，总线设有防干扰层。

各个控制器可以布置在同一路CAN总线上，也可以布置在不同的总线上。当布置在不同总线上时，有一个控制器负责不同总线数据转换，也可以设有网关负责不同总线数据的转换。

各个控制器和各个传感器、传感器、开关信号之间可以通过硬线连接的。

整车控制器根据各个控制器及各个传感器、开关的数据，对整车能量回馈进行管理。

BMS 13会将是否允许充电和允许充电的电流数据大小，电池管理系统将这些信息在CAN总线上实时广播。另外，电池管理系统对回馈到车载可充电储能系统的电能进行检测，并将检测回馈电流大小，在CAN总线广播。

ABS可以通过硬线采集制踏板中制动开关信号和整车车速信息，开启或关闭防抱死功能，并将此状态在CAN总线上实时广播。其中，制动开关信号即制动灯打开信号，是能量回馈的开始信号。

高压配电装置在本控制系统中，由主正、主负接触器等组成。

主正、主负接触器起到连接车载可充电储能系统和MCU 3的作用。主正、主负接触器的断开与闭合，受到VCU 2的控制。

MCU 3接受VCU 2的指令，根据VCU 2的指令驱动或制动电机。其中指令包括，扭矩指令，转速指令，旋向指令，停止指令，模式指令等。MCU 3根据旋向和扭矩指令是电机把整车动能转变为电能，电能通过高压配电装置存入车载可充电储能系统或者向整车其他用电部件分配。另外，MCU 3将电机转速等参数在CAN总线广播，当MCU 3或电机出现故障时，同时将故障参数在CAN总线广播。

电机，即驱动电机，正常行车时，提供动力，将电能变为动能，制动时，将动能变为电能。

仪表可以通过硬线采集速度传感器信号，转换为CAN数据，向CAN总线发送车速数据。仪表通过CAN总线读取BMS 13发出的实时电流，并显示在仪表界面中，供驾驶员读取能量回馈状态，能回馈时数值为负。

另外，对于本发明提供的一种电动汽车能量回馈系统的介绍请参照上述方法实施例，本发明在此不再赘述。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种电动汽车，包括如上述任一项的电动汽车能量回馈系统。

对于本发明提供的电动汽车中的电动汽车能量回馈系统的介绍请参照上述实施例，本发明在此不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业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发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明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

1.一种电动汽车能量回馈方法，其特征在于，包括：

确定车载可充电储能系统的最大允许充电电流；

根据所述实际制动扭矩控制电机进行能量回馈；

所述依据所述最大允许充电电流判断当前制动扭矩是否满足预设条件，包括：

判断所述当前制动扭矩对应的充电电流是否小于所述最大允许充电电流；或者，

判断所述当前制动扭矩是否小于所述最大允许充电电流对应的制动扭矩；

依据所述最大允许充电电流判断当前制动扭矩是否满足预设条件之前，该方法还包括：

判断所述最大允许充电电流是否大于第二预设值，如果是，则继续后续步骤；

所述确定车载可充电储能系统的最大允许充电电流之前该方法还包括：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定车载可充电储能系统的最大允许充电电流的过程为：

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述当前状态参数包括电压和温度；

根据所述电池的电压计算车载可充电储能系统的电量；

根据所述电池的温度计算车载可充电储能系统的充电电流；

4.如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述确定车载可充电储能系统的最大允许充电电流之前该方法还包括：

5.一种电动汽车能量回馈系统，其特征在于，包括：

最大允许电流确定模块(1)，用于确定车载可充电储能系统的最大允许充电电流；

整车控制器VCU(2)，用于依据所述最大允许充电电流判断当前制动扭矩是否满足预设条件，如果是，则选取所述当前制动扭矩作为实际制动扭矩，否则，选取所述最大允许充电电流对应的制动扭矩作为实际制动扭矩；

电机控制器MCU(3)，用于根据所述实际制动扭矩控制电机进行能量回馈；

该系统还包括：

第一判断模块，用于判断所述最大允许充电电流是否大于第二预设值，如果是，则触发所述整车控制器VCU(2)；

第三判断模块，用于判断所述电动汽车的车速是否大于第一预设值，如果是，则触发所述最大允许电流确定模块(1)。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述最大允许电流确定模块(1)包括：

状态参数采集模块，用于采集电池的当前状态参数；

电池管理模块BMS(13)，用于根据电池的当前状态参数计算车载可充电储能系统的最大允许充电电流。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述状态参数采集模块包括：

电压传感器(12)，用于采集电池的电压；

温度传感器(11)，用于采集电池的温度；

则所述BMS(13)具体用于：

根据所述电池的电压计算车载可充电储能系统的电量；

根据所述电池的温度计算车载可充电储能系统的充电电流；

8.如权利要求5-7任一项所述的系统，其特征在于，该系统还包括：

第二判断模块，用于判断防抱死系统ABS是否没有掉线且没有开启防抱死功能，如果是，则触发所述最大允许电流确定模块(1)。

9.一种电动汽车，其特征在于，包括如权利要求5-8任一项所述的电动汽车能量回馈系统。