CN108275004B - 一种电动汽车能量回馈系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电动汽车能量回收技术领域，针对现有电动汽车采用坡度传感器在滑行状态进行能量回馈时，坡度传感器易受到外界干扰，识别算法复杂，控制器成本高等问题，提供一种电动汽车能量回馈系统及方法。其中，本发明提供的动汽车能量回馈系统，主要由VCU、MCU、动力电池、驱动电机和车桥组成；VCU通过CAN线与MCU相连；MCU分别与驱动电机和动力电池电连接，驱动电机与车桥相连；VCU接收油门踏板状态信号、制动踏板状态信号、车速信号、ABS状态信号、驱动电机状态信号、BMS电池状态信号，其特殊之处在于，还包括设置在驾驶室内的K1开关和K2开关，所述K1开关和K2开关分别与VCU的数字输入接口连接，通过控制K1开关和K2开关，执行不同的能量回馈控制策略。

Description

一种电动汽车能量回馈系统及方法
技术领域
本发明涉及电动汽车能量回收技术领域，具体涉及一种电动汽车能量回馈系统及方法。
背景技术
能量回馈是电动汽车和传统汽车最大的区别之一。车辆行驶过程中，尤其在满载时，具有极大的动能。传统汽车的车辆在进行制动时，将动能全部转化为热能浪费掉了。而对于电动汽车或者混合动力汽车，当车辆进行滑行或者制动操作时，其驱动电机作为发电机，将车辆的动能转化为电能用于向动力电池充电，通过能量回馈储存起来，提高了能源的利用效率，对改善能耗效果非常明显。
国内现有的电动汽车或者混合动力汽车，大多只能在驾驶员踩刹车时才进行能量回馈，车辆滑行时没有回馈机制。车辆在高速滑行或者下坡滑行时，为了降低车速或缩短滑行距离，驾驶员必须踩刹车进行机械制动，虽然通过刹车能量回馈收集了部分动能，但是相当一部分动能仍转化为热能损失掉了。
虽然国外的一些电动汽车在整车控制器(VCU)中设置坡度传感器，可通过当前坡度信号(车重信号)执行不同的车辆滑行能量回馈机制。但是坡度传感器易受到外界干扰，识别算法复杂，且增加了控制器成本，目前国内无法普遍应用。
发明内容
本发明的目的是针对现有电动汽车采用坡度传感器在滑行状态进行能量回馈时，坡度传感器易受到外界干扰，识别算法复杂，控制器成本高等问题，而提供一种电动汽车能量回馈系统及方法。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：一种电动汽车能量回馈系统，主要由VCU、MCU、动力电池、驱动电机和车桥组成；VCU通过CAN线与MCU相连；MCU分别与驱动电机和动力电池电连接，驱动电机与车桥相连；VCU接收油门踏板状态信号、制动踏板状态信号、车速信号、ABS状态信号、驱动电机状态信号、BMS电池状态信号，其特殊之处在于，还包括设置在驾驶室内的K1开关和K2开关(均为车用普通开关)，所述K1开关和K2开关分别与VCU的数字输入接口连接，通过控制K1开关和K2开关，执行不同的能量回馈控制策略。
进一步地，还包括AMT和TCU，所述驱动电机通过AMT与车桥相连；所述TCU通过CAN线与VCU相连。
另外，本发明还提供一种基于上述电动汽车能量回馈系统的能量回馈方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
步骤1：VCU判断动力电池的剩余电量是否超过98％，
如果未超过98％，则转入步骤2；
如果超过98％，则不进行任何能量回馈操作；
步骤2：VCU判断车速是否高于车速设定值，
如果高于车速设定值，则转入步骤3；
如果低于车速设定值，则不进行任何能量回馈操作；
步骤3：VCU判断制动踏板是否为松开状态，
如果是，则转入步骤4；
如果不是，则忽略开关K1、开关K2的状态；具体的，制动踏板为非松开状态，当VCU通过其模式识别模块判断驾驶员希望慢慢调整车辆滑行的距离时，VCU向MCU发送负扭矩T3，实现能量回馈；
当VCU通过其模式识别模块判断驾驶员希望快速调整车辆滑行的距离时，VCU向MCU发送负扭矩T4，实现能量回馈；
当VCU通过其模式识别模块判断驾驶员想要紧急制动、快速停车时，VCU向MCU发送零扭矩指令；
步骤4，VCU判断油门踏板是否为松开状态，
如果不是，则不进行任何能量回馈操作；
如果是，且
当开关K1、开关K2均为断开时，VCU通过其模式识别模块认为驾驶员希望车辆滑行更长的距离，此种状态不进行能量回馈；
当开关K1闭合，K2断开时，VCU通过其模式识别模块认为驾驶员希望车辆进行能量回馈并滑行更长的距离时，VCU依据当前车速向MCU发送负扭矩T1，实现能量回馈，负扭矩T1与当前车速相匹配；
当开关K2闭合，忽略K1状态，VCU通过其模式识别模块认为驾驶员希望车辆进行能量回馈的程度比只闭合K1开关时强，VCU依据当前车速向MCU发送负扭矩T2，实现能量回馈，负扭矩T2与当前车速相匹配。
进一步地，上述车速设定值为10km/h。
进一步地，上述T1、T2、T3、T4随着AMT自动变速箱当前档位的变化而调整。T1、T2、T3、T4、T5均为随变速箱档位及车速变化的曲线，实际情况根据客户需求，通过试验的方式标定得出。
与现有技术相比，本发明的优点是：
1、通过在驾驶室内增设K1、K2两个开关，在几乎不增加整车成本的情况下，获得一种高效的、便于驾驶员操作的、适合多种工况的能量回馈系统；驾驶员可依据行驶工况、车辆载重情况等条件，选择合适的滑行能量回馈方法，尽可能多的将动能转化为电能储存到电池中。
2、当电动汽车动力增设AMT自动变速箱后，即采用间驱方案时，可使用低扭矩的电机，降低了电机应用成本，正常行驶中的驱动电机能够长时间工作在高效区，有效改善了整车能耗。
各单元模块的英文全称及中文译文如下：
SOC(State of Charge)动力电池剩余电量
AMT(Automated Manual Transmission)电控机械式自动变速箱、
TCU(Transmission Control Unit)变速箱控制单元
BMS(Battery Management System)电池管理系统
ABS(Anti-locked Braking System)防抱死系统
MCU(Motor Control Unit)电机控制器
VCU(Vehicle Control Unit)整车控制器
附图说明
图1是本发明一个实施例的电器连接结构简图；
图2是本发明一个实施例的结构及能量流向图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1、图2所示的一种电动汽车能量回馈系统，主要由VCU、MCU、动力电池、驱动电机、车桥、AMT、TCU以及设置在驾驶室内的K1开关和K2开关组成；K1开关和K2开关均为车用普通开关；
VCU通过CAN线与MCU相连；MCU分别与驱动电机和动力电池电连接，驱动电机通过AMT与车桥相连；TCU通过CAN线与VCU相连。
VCU接收油门踏板状态信号、制动踏板状态信号、车速信号、ABS状态信号、驱动电机状态信号、BMS电池状态信号。
K1开关和K2开关分别与VCU的数字输入接口连接，通过控制K1开关和K2开关，执行不同的能量回馈控制策略。
一种基于上述电动汽车能量回馈系统的能量回馈方法，包括以下步骤；
步骤1：VCU判断动力电池的剩余电量是否超过98％，
如果未超过98％，则转入步骤2；
如果超过98％，则不进行任何能量回馈操作；
步骤2：VCU判断车速是否高于车速设定值，车速设定值为10km/h；
如果高于车速设定值，则转入步骤3；
如果低于车速设定值，则不进行任何能量回馈操作；
步骤3：VCU判断制动踏板是否为松开状态，
如果是，则转入步骤4；
如果不是，则忽略开关K1、开关K2的状态，具体的，制动踏板非松开状态时，分为以下三种情况：
当轻度踩踏制动踏板时，VCU通过其模式识别模块判断驾驶员希望慢慢调整车辆滑行的距离时，VCU向MCU发送负扭矩T3，实现能量回馈；
当中度踩踏制动踏板时，VCU通过其模式识别模块判断驾驶员希望快速调整车辆滑行的距离时，VCU向MCU发送负扭矩T4，实现能量回馈；
当紧急踩踏制动踏板时，ABS系统工作，VCU通过其模式识别模块判断驾驶员想要紧急制动、快速停车时，VCU向MCU发送零扭矩指令；
步骤4，VCU判断油门踏板是否为松开状态，
如果不是，则不进行任何能量回馈操作；
如果是，且
当开关K1、开关K2均为断开时，VCU通过其模式识别模块认为驾驶员希望车辆滑行更长的距离，此种状态不进行能量回馈；
当开关K1闭合，K2断开时，VCU通过其模式识别模块认为驾驶员希望车辆进行能量回馈并滑行更长的距离时，VCU依据当前车速向MCU发送负扭矩T1，实现能量回馈，负扭矩T1与当前车速相匹配；
当开关K2闭合，忽略K1状态，VCU通过其模式识别模块认为驾驶员希望车辆进行能量回馈的程度比只闭合K1开关时强，VCU依据当前车速向MCU发送负扭矩T2，实现能量回馈，负扭矩T2与当前车速相匹配；
当开关K1闭合、K2断开时的当前车速，与开关K2闭合、忽略K1状态时的当前车速相同时，T2＞T1；
T1、T2、T3、T4随着AMT自动变速箱当前档位的变化而调整。

Claims (4)

1.一种电动汽车能量回馈系统的能量回馈方法，所述电动汽车能量回馈系统包括：VCU、MCU、动力电池、驱动电机和车桥组成；VCU通过CAN线与MCU相连；MCU分别与驱动电机和动力电池电连接，驱动电机与车桥相连；
VCU接收油门踏板状态信号、制动踏板状态信号、车速信号、ABS状态信号、驱动电机状态信号、BMS电池状态信号；
还包括设置在驾驶室内的K1开关和K2开关，所述K1开关和K2开关分别与VCU的数字输入接口连接；
通过控制K1开关和K2开关，执行不同的能量回馈控制策略；
其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：VCU判断动力电池的剩余电量是否超过98％，
如果未超过98％，则转入步骤2；
如果超过98％，则不进行任何能量回馈操作；
步骤2：VCU判断车速是否高于车速设定值，
如果高于车速设定值，则转入步骤3；
如果低于车速设定值，则不进行任何能量回馈操作；
步骤3：VCU判断制动踏板是否为松开状态，
如果是，则转入步骤4：
如果不是，则忽略开关K1、开关K2的状态，具体的，制动踏板为非松开状态，当VCU通过其模式识别模块判断驾驶员希望慢慢调整车辆滑行的距离时，VCU向MCU发送负扭矩T3，实现能量回馈；
当VCU通过其模式识别模块判断驾驶员希望快速调整车辆滑行的距离时，VCU向MCU发送负扭矩T4，实现能量回馈；
当VCU通过其模式识别模块判断驾驶员想要紧急制动、快速停车时，VCU向MCU发送零扭矩指令；
步骤4，VCU判断油门踏板是否为松开状态，
如果不是，则不进行任何能量回馈操作；
如果是，且
当开关K1、开关K2均为断开时，VCU通过其模式识别模块认为驾驶员希望车辆滑行更长的距离，此种状态不进行能量回馈；
当开关K1闭合，K2断开时，VCU通过其模式识别模块认为驾驶员希望车辆进行能量回馈并滑行更长的距离时，VCU依据当前车速向MCU发送负扭矩T1，实现能量回馈，负扭矩T1与当前车速相匹配；
当开关K2闭合，忽略K1状态，VCU通过其模式识别模块认为驾驶员希望车辆进行能量回馈的程度比只闭合K1开关时强，VCU依据当前车速向MCU发送负扭矩T2，实现能量回馈，负扭矩T2与当前车速相匹配。
2.根据权利要求1所述电动汽车能量回馈系统的能量回馈方法，其特征在于：还包括AMT和TCU；
所述驱动电机通过AMT与车桥相连；
所述TCU通过CAN线与VCU相连。
3.根据权利要求1所述电动汽车能量回馈系统的能量回馈方法，其特征在于：所述车速设定值为10km/h。
4.根据权利要求3所述电动汽车能量回馈系统的能量回馈方法，其特征在于：所述T1、T2、T3、T4随着AMT自动变速箱当前档位的变化而调整。
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