CN107472035A - 一种双电机电动客车主动制动能量回收系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双电机电动客车主动制动能量回收系统及控制方法，其中，该系统包括分别与测距模块控制器相连的车前测距模块和车后测距模块，测距模块控制器用于根据车前测距模块和车后测距模块实时发来的测距信息计算出分别与前后车的车距、相对速度和安全距离并形成测距报文且以预设间隔时间传送给整车控制器；整车控制器还与油门踏板、制动踏板、第一电机控制器和第二电机控制器分别相连；整车控制器用于根据接收到的测距报文实时确定出控制策略，并结合接收到的油门踏板和制动踏板的相应偏移量形成控制报文；第一电机控制器和第二电机控制器分别用于实时接收整车控制器播报的控制报文，并根据整车需求进行动力输出以及制动能量回收。

Description

一种双电机电动客车主动制动能量回收系统及控制方法

技术领域

本发明属于电动客车制动能量回收领域，尤其涉及一种双电机电动客车主动制动能量回收系统及控制方法。

背景技术

近年来，随着石化燃料对大气的污染日趋严重，国家政策以及越来越多的汽车厂家都开始倾向新能源汽车的开发，纯电动汽车因其结构简单、无污染的特性得到了快速发展，作为新能源汽车家族的新能源客车更是取得了快速的发展，2015年全国纯电动商用车销售量达到10万余辆，同比增长近10倍，纯电动客车能源来自动力电池，因此在电量一定的情况下降低纯电动客车能耗更为重要，减少整车能耗不仅能够减少电池的配置量，更能减少整车成本促进纯电动客车的普及推广。

众所周知，纯电动客车的驱动系统为电动机，进一步说多数纯电动客车采用永磁同步电机作为驱动系统，目前纯电动客车都具有制动能量回收功能，即在行车过程中通过刹车信号触发电机进行制动能量回收，以达到节能的作用。但目前的制动能量回收功能过于简单，制动时刹车感觉过于突兀，能量回收效果不明显。现阶段已有不少车辆配备双电机驱动系统，即驱动系统由一个高转矩电机和低转矩电机集合而成，高转矩电机高效区在中低速区域，低转矩电机高效区在中高速区域，这样通过整车合理分配双电机功率，可以实现宽转速范围内的高效驱动，驱动效率提高2％～3％。

虽然，双电机驱动系统在驱动效率方面有所提高，但在制动能量回收方面并无系统性的优化方案，也只是在车辆进行刹车操作时进行适当能量回收，制动回收效果不明显。然而装载双电机驱动系统的车辆需要在保证车辆安全的同时有效的提高制动能量的回收次数与回收电量，才能较大程度的减少车辆的耗电量，从而增加车辆的续驶里程。

因此，基于上述背景，亟需研发一种双电机电动客车主动制动能量回收系统来解决双电机电动客车制动能量回收次数、回收电量低的问题，减少耗电量，提高纯电动客车的工作效率。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明实施例的第一方面提供了一种双电机电动客车主动制动能量回收系统，其能够解决双电机电动客车制动能量回收次数、回收电量低的问题，减少耗电量，提高纯电动客车的工作效率。

本发明实施例第一方面提供的一种双电机电动客车主动制动能量回收系统，包括：

分别与测距模块控制器相连的车前测距模块和车后测距模块，测距模块控制器用于根据车前测距模块和车后测距模块实时发来的测距信息计算出分别与前后车的车距、相对速度和安全距离并形成测距报文且以预设间隔时间传送给整车控制器；所述整车控制器还与油门踏板、制动踏板、第一电机控制器和第二电机控制器分别相连；

所述整车控制器用于根据接收到的测距报文实时确定出控制策略，并结合接收到的油门踏板和制动踏板的相应偏移量形成控制报文；所述第一电机控制器和第二电机控制器分别用于实时接收整车控制器播报的控制报文，并根据整车需求进行动力输出以及制动能量回收。

在本实施例中，测距模块控制器通过CANA网络与整车控制器相互通信；

第一电机控制器、第二电机控制器分别通过CANB网络与整车控制器相连。

结合本发明实施例的第一方面，本发明实施例的第一方面的第一种实施方式中，所述整车控制器还与动力电池系统相连，所述动力电池系统设有两路输出回路且分别连接第一电机控制器和第二电机控制器，作为动力输出与制动能量回收的双支路架构。

在本实施例中，动力电池系统通过CANA网络与整车控制器相互通信；动力电池系统实时将电池允许充放电功率、充放电电流等信息实时发送给整车控制器，并作为整车控制器的逻辑控制依据。

结合本发明实施例的第一方面，本发明实施例的第一方面的第二种实施方式中，所述整车控制器还与报警提示器相连。

在本实施例中，报警提示器预先设定B1：“车距过近，请刹车”，B2：“请注意前方车距”，B3：“请注意后方车距”三种提示音程序，并根据整车控制器的指令播放相对应警示音。

结合本发明实施例的第一方面，本发明实施例的第一方面的第三种实施方式中，所述第一电机控制器和第二电机控制器分别与第一电机和第二电机对应连接，所述第一电机为低转矩电机，第二电机为高转矩电机。

本发明实施例的第二方面提供了一种双电机电动客车主动制动能量回收系统的控制方法。

本发明实施例第二方面提供的一种双电机电动客车主动制动能量回收系统的控制方法，该控制方法包括车前控制方法和车后控制方法两部分；所述车前控制方法为整车控制器根据与前车的车距、相对速度和安全距离的信息而制定的主动能量回收策略；所述车后控制方法为整车控制器根据与后车的车距、与后车的相对速度和安全距离的信息而制定的主动能量回收策略。

结合本发明实施例的第二方面，本发明实施例的第二方面的第一种实施方式中，所述车前控制方法的前提条件是：双电机电动客车与前车的相对速度为非零值。

结合本发明实施例的第二方面的第一种实施方式中，所述车前控制方法包括：

步骤1.1：由整车控制器判断与前车的车距大于与前车的安全距离是否成立，若不成立，则以动力电池系统播报的最大可充电功率为限值，以不小于制动踏板1/3行程所代表的制动力作为制动能量回收的需求起始力矩，随后根据车距变化调整制动力的大小；若成立，则进入步骤1.2；

步骤1.2：判断是否有制动踏板发出的刹车信号，若此时有刹车信号，则第一电机和第二电机同时介入工作，电机制动能量回收力矩根据制动踏板行程确定需求力矩的大小；若此时没有收到刹车信号，则进入步骤1.3；

步骤1.3：判断是否有油门踏板发出的油门信号，若此时未收到油门信号，则整车控制器控制单电机切入制动能量回收工作模式，切入工作的电机根据当前车速及工作高效区来确定，以达到能量回收的最大化，直到收到与前车相对速度为零时才结束此控制逻辑。

结合本发明实施例的第二方面的第一种实施方式中，在所述步骤1.1中，若与前车的车距大于或等于与前车的安全距离不成立，则整车控制器向报警提示器输出“车距过近，请刹车”的提示；

或/和

在所述步骤1.2中，若有刹车信号，则整车控制器向报警提示器输出“请注意前方车距”的提示。

结合本发明实施例的第二方面，本发明实施例的第二方面的第二种实施方式中，所述车后控制方法的前提条件是：双电机电动客车与前车的相对速度为非零值，且双电机电动客车与后车的车距小于或等于与后车的安全距离。

结合本发明实施例的第二方面的第二种实施方式中，所述车后控制方法包括：

步骤2.1：由整车控制器判定是否收到刹车信号，若收到刹车信号，则整车控制器控制电机停止制动能量回收；若没有收到刹车信号，则进入步骤2.2；

步骤2.2：判断是否收到油门信号，若此时收到油门信号，则电机继续根据油门信号驱动车辆，直到收到与后车相对速度为零且双电机电动客车与后车的车距大于与后车的安全距离时才结束此控制逻辑；否则，整车控制器不进行控制。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明巧妙地分别在车前和车后设置车前测距模块和车后测距模块，再与整车控制器、油门踏板、刹车踏板等系统的集合到一起，不仅大大提高了车辆的安全性能，预防不必要的追尾事故，更重要的是有效地提高了制动能量回收的频次与电量，还减少了制动时的突兀感，有效地减少了车辆行驶过程中的电能能耗，促进了新能源车辆的推广与应用。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1是本发明的双电机电动客车主动制动能量回收系统结构示意图；

图2是本发明的车前控制方法流程图；

图3是本发明的车后控制方法流程图。

其中，1、车前测距模块；2、油门踏板；3、制动踏板；4、测距模块控制器；5、整车控制器；6、第二电机；7、第一电机；8、车后测距模块；9、第一电机控制器；10、第二电机控制器；11、动力电池系统；12、报警提示器。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

图1是本发明的双电机电动客车主动制动能量回收系统结构示意图。

如图1所述，本发明实施例提供的一种双电机电动客车主动制动能量回收系统，包括：

分别与测距模块控制器4相连的车前测距模块1和车后测距模块2，测距模块控制器4用于根据车前测距模块1和车后测距模块2实时发来的测距信息计算出分别与前后车的车距、相对速度和安全距离并形成测距报文且以预设间隔时间传送给整车控制器5；所述整车控制器5还分别与油门踏板2、制动踏板3、第一电机控制器9和第二电机控制器10相连；

所述整车控制器5用于根据接收到的测距报文实时确定出控制策略，并结合接收到的油门踏板2和制动踏板3的相应偏移量形成控制报文；所述第一电机控制器9和第二电机控制器10分别用于实时接收整车控制器播报的控制报文，并根据整车需求进行动力输出以及制动能量回收。

在本实施例中，测距模块控制器4通过CANA网络与整车控制器5相互通信；

第一电机控制器9、第二电机控制器10分别通过CANB网络与整车控制器5相连。

其中，车前测距模块1和车后测距模块2可分别采用雷达测距模块来实现。

在具体实施中，所述整车控制器5还与动力电池系统11相连，所述动力电池系统11设有两路输出回路且分别连接第一电机控制器9和第二电机控制器10，作为动力输出与制动能量回收的双支路架构。

在本实施例中，动力电池系统11通过CANA网络与整车控制器5相互通信；动力电池系统11实时将电池允许充放电功率、充放电电流等信息实时发送给整车控制器，并作为整车控制器5的逻辑控制依据。

在具体实施中，所述整车控制器5还与报警提示器12相连。

在本实施例中，报警提示器12预先设定B1：“车距过近，请刹车”，B2：“请注意前方车距”，B3：“请注意后方车距”三种提示音程序，并根据整车控制器的指令播放相对应警示音。

在具体实施中，所述第一电机控制器9和第二电机控制器10分别与第一电机7和第二电机6对应连接，所述第一电机7为低转矩电机，第二电机6为高转矩电机。

本发明巧妙地分别在车前和车后设置车前测距模块和车后测距模块，再与整车控制器、油门踏板、刹车踏板等系统的集合到一起，不仅大大提高了车辆的安全性能，预防不必要的追尾事故，更重要的是有效地提高了制动能量回收的频次与电量，还减少了制动时的突兀感，有效地减少了车辆行驶过程中的电能能耗，促进了新能源车辆的推广与应用。

本发明实施例提供的一种双电机电动客车主动制动能量回收系统的控制方法，该控制方法包括车前控制方法和车后控制方法两部分。

其中，所述车前控制方法为整车控制器根据与前车的车距、相对速度和安全距离的信息而制定的主动能量回收策略；所述车后控制方法为整车控制器根据与后车的车距、与后车的相对速度和安全距离的信息而制定的主动能量回收策略。

(一)车前控制方法

具体地，所述车前控制方法的前提条件是：双电机电动客车与前车的相对速度为非零值。

其中，如图2所示，车前控制方法包括：

步骤1.1：由整车控制器判断与前车的车距S01大于安全距离S0是否成立，若不成立，则以动力电池系统播报的最大可充电功率为限值，以不小于制动踏板1/3行程所代表的制动力作为制动能量回收的需求起始力矩，随后根据车距变化调整制动力的大小；若成立，则进入步骤1.2；

在所述步骤1.1中，若与前车的车距S1大于或等于安全距离S01不成立，则整车控制器向报警提示器输出“车距过近，请刹车”的提示。

步骤1.2：判断是否有制动踏板发出的刹车信号，若此时有刹车信号，则第一电机和第二电机同时介入工作，电机制动能量回收力矩根据制动踏板行程确定需求力矩的大小；若此时没有收到刹车信号，则进入步骤1.3；

在所述步骤1.2中，若有刹车信号，则整车控制器向报警提示器输出“请注意前方车距”的提示。

步骤1.3：判断是否有油门踏板发出的油门信号，若此时未收到油门信号，则整车控制器控制单电机切入制动能量回收工作模式，切入工作的电机根据当前车速及工作高效区来确定，以达到能量回收的最大化，直到收到与前车相对速度为零时才结束此控制逻辑。

其中，安全距离估算公式为S01＝t₀*V_r1+a_摩擦*V_r1 ²。其中，V_r1为双电机电动客车与前车的相对速度；t₀为驾驶员从发现情况到做出反应时间；a_摩擦为路面摩擦系数。

(二)车后控制方法

其中，车后控制方法的前提条件是：双电机电动客车与前车的相对速度V_r2为非零值，且双电机电动客车与后车的车距S2小于或等于与后车的安全距离S02。

如图3所示，所述车后控制方法包括：

步骤2.1：由整车控制器判定是否收到刹车信号，若收到刹车信号，则整车控制器控制电机停止制动能量回收；若没有收到刹车信号，则进入步骤2.2；

步骤2.2：判断是否收到油门信号，若此时收到油门信号，则电机继续根据油门信号驱动车辆，直到收到与后车相对速度为零且双电机电动客车与后车的车距大于与后车的安全距离时才结束此控制逻辑；否则，整车控制器不进行控制。

在步骤2.2中，若整车控制器没有收到油门信号，则只控制报警提示器播报B3警示音，若此时收到油门信号，则电机继续根据油门信号驱动车辆，同时播报B3警示音，直到收到与后车相对速度为零且S2＞S02时才结束此控制逻辑。

其中，安全距离估算公式为S02＝t₀*V_r2+a_摩擦*V_r2 ²。其中，V_r2为双电机电动客车与前车的相对速度；t₀为驾驶员从发现情况到做出反应时间；a_摩擦为路面摩擦系数。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种双电机电动客车主动制动能量回收系统，其特征在于，包括：

分别与测距模块控制器相连的车前测距模块和车后测距模块，测距模块控制器用于根据车前测距模块和车后测距模块实时发来的测距信息计算出分别与前后车的车距、相对速度和安全距离并形成测距报文且以预设间隔时间传送给整车控制器；所述整车控制器还与油门踏板、制动踏板、第一电机控制器和第二电机控制器分别相连；

所述整车控制器用于根据接收到的测距报文实时确定出控制策略，并结合接收到的油门踏板和制动踏板的相应偏移量形成控制报文；所述第一电机控制器和第二电机控制器分别用于实时接收整车控制器播报的控制报文，并根据整车需求进行动力输出以及制动能量回收。

2.如权利要求1所述的一种双电机电动客车主动制动能量回收系统，其特征在于，所述整车控制器还与动力电池系统相连，所述动力电池系统设有两路输出回路且分别连接第一电机控制器和第二电机控制器，作为动力输出与制动能量回收的双支路架构。

3.如权利要求1所述的一种双电机电动客车主动制动能量回收系统，其特征在于，所述整车控制器还与报警提示器相连。

4.如权利要求1所述的一种双电机电动客车主动制动能量回收系统，其特征在于，所述第一电机控制器和第二电机控制器分别与第一电机和第二电机对应连接，所述第一电机为低转矩电机，第二电机为高转矩电机。

5.一种如权利要求1-4中任一项所述的双电机电动客车主动制动能量回收系统的控制方法，其特征在于，该控制方法包括车前控制方法和车后控制方法两部分；所述车前控制方法为整车控制器根据与前车的车距、相对速度和安全距离的信息而制定的主动能量回收策略；所述车后控制方法为整车控制器根据与后车的车距、与后车的相对速度和安全距离的信息而制定的主动能量回收策略。

6.如权利要求5所述的双电机电动客车主动制动能量回收系统的控制方法，其特征在于，所述车前控制方法的前提条件是：双电机电动客车与前车的相对速度为非零值。

7.如权利要求6所述的双电机电动客车主动制动能量回收系统的控制方法，其特征在于，所述车前控制方法包括：

步骤1.1：由整车控制器判断与前车的车距大于与前车的安全距离是否成立，若不成立，则以动力电池系统播报的最大可充电功率为限值，以不小于制动踏板1/3行程所代表的制动力作为制动能量回收的需求起始力矩，随后根据车距变化调整制动力的大小；若成立，则进入步骤1.2；

步骤1.2：判断是否有制动踏板发出的刹车信号，若此时有刹车信号，则第一电机和第二电机同时介入工作，电机制动能量回收力矩根据制动踏板行程确定需求力矩的大小；若此时没有收到刹车信号，则进入步骤1.3；

步骤1.3：判断是否有油门踏板发出的油门信号，若此时未收到油门信号，则整车控制器控制单电机切入制动能量回收工作模式，切入工作的电机根据当前车速及工作高效区来确定，以达到能量回收的最大化，直到收到与前车相对速度为零时才结束此控制逻辑。

8.如权利要求7所述的双电机电动客车主动制动能量回收系统的控制方法，其特征在于，在所述步骤1.1中，若与前车的车距大于或等于与前车的安全距离不成立，则整车控制器向报警提示器输出“车距过近，请刹车”的提示；

或/和在所述步骤1.2中，若有刹车信号，则整车控制器向报警提示器输出“请注意前方车距”的提示。

9.如权利要求5所述的双电机电动客车主动制动能量回收系统的控制方法，其特征在于，所述车后控制方法的前提条件是：双电机电动客车与前车的相对速度为非零值，且双电机电动客车与后车的车距小于或等于与后车的安全距离。

10.如权利要求5所述的双电机电动客车主动制动能量回收系统的控制方法，其特征在于，所述车后控制方法包括：

步骤2.1：由整车控制器判定是否收到刹车信号，若收到刹车信号，则整车控制器控制电机停止制动能量回收；若没有收到刹车信号，则进入步骤2.2；

步骤2.2：判断是否收到油门信号，若此时收到油门信号，则电机继续根据油门信号驱动车辆，直到收到与后车相对速度为零且双电机电动客车与后车的车距大于与后车的安全距离时才结束此控制逻辑；否则，整车控制器不进行控制。