CN109795326A - 氢燃料电池汽车制动能量回收系统及其制动能量回收方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了氢燃料电池汽车制动能量回收系统，通过采集油门踏板的信号作为能量回收的触发开关信号；通过检测制动踏板的深度作为制动力矩大小的判断依据；然后通过检测动力电池的SOC与燃料电池的工作状态，进行制动能量回收。另外，本发明还公开了该系统的制动能量回收方法。采用上述技术方案，在制动时根据氢燃料电池的工作状态，采取合理、安全的制动能量回收策略，能最大化回收能量，不会因为制动踏板而损失过多能量；同时，在氢燃料电池工作时，保证动力电池充电电流不超过最大可充电电流，防止制动回馈电流过大损毁动力电池，也有效地增加了制动力，使制动系统更加安全可靠。

Description

氢燃料电池汽车制动能量回收系统及其制动能量回收方法

技术领域

本发明属于新能源汽车动力与制动系统的技术领域。更具体地，本发明涉及一种氢燃料电池汽车制动能量回收系统。另外，本发明还涉及该制动能量回收系统的制动能量回收方法。

背景技术

面对节能与环保的双重压力，开始发展新能源汽车。作为使用清洁能源的新能源汽车在续航上远不及传统汽车，所以这作为新能源汽车的一大制约条件，所以如何高效利用汽车所携带的能源是一个非常重要的课题。

在现有技术中，对车辆制动能量的回收有了很多技术方案，但是，对于燃料电池与动力电池的混合动力汽车还没有较为成熟和完善的技术方案，能量的回收效率不太高，甚至对车辆的制动性能产生影响。

发明内容

本发明提供一种氢燃料电池汽车制动能量回收系统，其目的是实现制动能量的最大化地回收。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

本发明的氢燃料电池汽车制动能量回收系统，设置于VCU中，通过实时采集轮速传感器的信号，得出车速信号，接收BMS充放电信息，对电池状态实时监测；接收控制所需要的油门踏板、制动踏板信息；

所述的制动能量回收系统通过采集油门踏板的信号作为能量回收的触发开关信号；通过检测制动踏板的深度作为制动力矩大小的判断依据；然后通过检测动力电池的SOC与燃料电池的工作状态，进行制动能量回收。

为了实现与上述技术方案相同的发明目的，本发明还提供了以上所述的氢燃料电池汽车制动能量回收系统的制动能量回收方法，其技术方案是：

所述的制动能量回收系统包括两种工作模式：

模式一：所述的汽车处于只有动力电池作为动力源输出的状态；

模式二：动力电池与燃料电池共同工作的状态。

当所述的制动能量回收系统处于所述的模式一，制动时只需考虑动力电池的工作状态；

当驾驶人松开油门踏板，制动能量回收系统开始工作，并根据在松开油门踏板之后的车速、动力电池包此时可以进行快充的最大电流，计算出电机控制器所要发出的制动负扭矩，然后发送给到电机，进行电机反拖，实现制动同时进行能量回收。

在驾驶人松开油门踏板之后，并进行踩刹车制动，为了最大化的回收能量，在此过程中，制动能量回收系统在计算制动负扭矩时，将制动踏板的制动强度信号即也包括在内；

所以，在此时制动时，制动负扭矩的计算依据：松开油门踏板时的车速、驾驶人踩刹车的制动强度，以及动力电池在回收能量时的可快充的最大电流信息，在制动能量回收过程中，制动负扭矩随着车速、制动强度、动力电池状态信息的变化相应动态变化，时刻保证能量回收的最大化；同时保证驾驶人在制动过程中能感觉到明显的制动力，提高车辆的可操纵性。

随着车速持续下降至10Km/h时，制动能量回收系统停止工作，此时，在驾驶人没有主动进行制动时，车辆将在此车速下进行蠕动行驶。

当所述的汽车在混动模式下工作，即所述的模式二，动力输出系统的电流由两部分组成；

如果车辆在低功率下行驶，且燃料电池在大功率发电的状态下，此时的动力电池已经处于充电状态，燃料电池的电流一部分给动力电池充电，一部分给电机驱动车辆行驶，此时制动回收的能量直接作用与电池时，充电电流会超过动力电池最大可充电电流，所以此时的充电电流要进行具体计算，从而做出限制。

在燃料电池启动工作时，通过计算氢燃料电池的放电电流与电机所需电流的差值的正负，来确定动力电池的充放电状态，然后根据动力电池充电状态与放电状态，使用不同策略的制动能量回收：

如果动力电池在放电状态，此时的制动能量回收按照所述的模式一进行制动能量的回收；

如果动力电池处于充电状态，在松开油门踏板作为制动能量回收触发开关信号，此时的制动回收电流为动力电池此状态下最大的可充电电流与燃料电池给动力电池的充电电流的差值，根据此电流计算出电机制动负扭矩进行制动；然后计算出负扭矩再与车速进行逻辑运算，得出电机所要输出的实际负扭矩，从而使实际负扭矩与最大可充电电流和制动时的车速动态相关，保证在不损毁动力电池的前提下，进行最大化的制动能量回收，同时也保证车辆在制动时的平稳性，给驾驶人以强烈的制动感觉。

随着车速下降，制动负扭矩在动态变化，当车速小于10km/h时，制动回收系统关闭，车辆保持蠕动行驶。

本发明采用上述技术方案，在制动时根据氢燃料电池的工作状态，采取合理、安全的制动能量回收策略，能最大化回收能量，不会因为制动踏板而损失过多能量；同时，在氢燃料电池工作时，保证动力电池充电电流不超过最大可充电电流，防止制动回馈电流过大损毁动力电池，也有效地增加了制动力，使制动系统更加安全可靠。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

如图1所示，本发明为一种氢燃料电池汽车制动能量回收系统，目的在于针对氢燃料电池汽车，在制动时根据氢燃料电池的工作状态，设置合理的能量回收策略，提供一种合理、安全并最大化的回收制动能量，从而提高汽车行驶里程。

为了解决现有技术存在的问题，实现制动能量的最大化回收的发明目的，本发明采取的技术方案为：

如图1所示，本发明的氢燃料电池汽车制动能量回收系统，设置于VCU(整车控制器)中，通过实时采集轮速传感器的信号，得出车速信号，接收BMS(电池管理系统)充放电信息，对电池状态实时监测；接收控制所需要的油门踏板、制动踏板信息；

所述的制动能量回收系统通过采集油门踏板的信号作为能量回收的触发开关信号；通过检测制动踏板的深度作为制动力矩大小的判断依据；然后通过检测动力电池的SOC(动力电池电量)与燃料电池的工作状态，进行制动能量回收。

制动能量回收系统通过实时采集轮速传感器，得出的车速信号，接收BMS(电池管理系统)充放电信息，对电池状态实时监测，接收控制所需要的信息；接收油门踏板信号作为制动能量回收系统的开关信号，车速小于等于10km/h作为制动能量回收的关闭信号；通过上述的计算方法得出不同模式下的具体大小的制动负扭矩，然后作为信号发送给电机控制器，去执行扭矩指令实现制动能量回收；其中信号传输通过车辆CAN总线进行信号通讯。

采用上述结构后，本发明有益效果为：能最大化回收能量，不会因为制动踏板而损失过多能量，同时在氢燃料电池工作时，保证动力电池充电电流不超过最大可充电电流，防止制动回馈电流过大损毁动力电池，此系统也有效的增加了制动力，使制动系统更加安全可靠。

为了实现与上述技术方案相同的发明目的，本发明还提供了以上所述的氢燃料电池汽车制动能量回收系统的制动能量回收方法，其技术方案是：针对的氢燃料电池混合动力型汽车，所述的制动能量回收系统包括两种工作模式：

模式一：所述的汽车处于只有动力电池作为动力源输出的状态；

模式二：动力电池与燃料电池共同工作的状态。

当所述的制动能量回收系统处于所述的模式一，这种情况下，制动时只需考虑动力电池的工作状态；

为了最大化回收能量，减少刹车过程中能量的损耗，所以在行车过程中通过采集油门踏板信号，作为能量回收的触发信号。

当驾驶人松开油门踏板，制动能量回收系统开始工作，并根据在松开油门踏板之后的车速、动力电池包此时可以进行快充的最大电流，计算出电机控制器所要发出的制动负扭矩，然后发送给到电机，进行电机反拖，实现制动同时进行能量回收。

在驾驶人松开油门踏板之后，并进行踩刹车制动，为了最大化的回收能量，在此过程中，制动能量回收系统在计算制动负扭矩时，将制动踏板的制动强度信号即也包括在内；

所以，在此时制动时，制动负扭矩的计算依据：松开油门踏板时的车速、驾驶人踩刹车的制动强度，以及动力电池在回收能量时的可快充的最大电流信息，在制动能量回收过程中，制动负扭矩随着车速、制动强度、动力电池状态信息的变化相应动态变化，时刻保证能量回收的最大化；同时保证驾驶人在制动过程中能感觉到明显的制动力，提高车辆的可操纵性。

随着车速持续下降至10Km/h时，制动能量回收系统停止工作，此时，在驾驶人没有主动进行制动时，车辆将在此车速下进行蠕动行驶。

当所述的汽车在混动模式下工作，即所述的模式二，动力输出系统的电流由两部分组成；

如果车辆在低功率下行驶，且燃料电池在大功率发电的状态下，此时的动力电池已经处于充电状态，燃料电池的电流一部分给动力电池充电，一部分给电机驱动车辆行驶，此时制动回收的能量直接作用与电池时，充电电流会超过动力电池最大可充电电流，所以此时的充电电流要进行具体计算，从而做出限制。

在燃料电池启动工作时，通过计算氢燃料电池的放电电流与电机所需电流的差值的正负，来确定动力电池的充放电状态，然后根据动力电池充电状态与放电状态，使用不同策略的制动能量回收：

如果动力电池在放电状态，此时的制动能量回收按照所述的模式一进行制动能量的回收；

如果动力电池处于充电状态，在松开油门踏板作为制动能量回收触发开关信号，此时的制动回收电流为动力电池此状态下最大的可充电电流与燃料电池给动力电池的充电电流的差值，根据此电流计算出电机制动负扭矩进行制动；然后计算出负扭矩再与车速进行逻辑运算，得出电机所要输出的实际负扭矩，从而使实际负扭矩与最大可充电电流和制动时的车速动态相关，保证在不损毁动力电池的前提下，进行最大化的制动能量回收，同时也保证车辆在制动时的平稳性，给驾驶人以强烈的制动感觉。

随着车速下降，制动负扭矩在动态变化，当车速小于10km/h时，制动回收系统关闭，车辆保持蠕动行驶。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种氢燃料电池汽车制动能量回收系统，设置于VCU中，通过实时采集轮速传感器的信号，得出车速信号，接收BMS(电池管理系统)充放电信息，对电池状态实时监测；接收控制所需要的油门踏板、制动踏板信息；

其特征在于：

所述的制动能量回收系统通过采集油门踏板的信号作为能量回收的触发开关信号；通过检测制动踏板的深度作为制动力矩大小的判断依据；然后通过检测动力电池的SOC(动力电池电量)与燃料电池的工作状态，进行制动能量回收。

2.按照权利要求1所述的氢燃料电池汽车制动能量回收系统的制动能量回收方法，其特征在于：所述的制动能量回收系统包括两种工作模式：

模式一：所述的汽车处于只有动力电池作为动力源输出的状态；

模式二：动力电池与燃料电池共同工作的状态。

3.按照权利要求2所述的氢燃料电池汽车制动能量回收系统的制动能量回收方法，其特征在于：当所述的制动能量回收系统处于所述的模式一，制动时只需考虑动力电池的工作状态；

当驾驶人松开油门踏板，制动能量回收系统开始工作，并根据在松开油门踏板之后的车速、动力电池包此时可以进行快充的最大电流，计算出电机控制器所要发出的制动负扭矩，然后发送给到电机，进行电机反拖，实现制动同时进行能量回收。

4.按照权利要求3所述的氢燃料电池汽车制动能量回收系统的制动能量回收方法，其特征在于：

在驾驶人松开油门踏板之后，并进行踩刹车制动，为了最大化的回收能量，在此过程中，制动能量回收系统在计算制动负扭矩时，将制动踏板的制动强度信号即也包括在内；

所以，在此时制动时，制动负扭矩的计算依据：松开油门踏板时的车速、驾驶人踩刹车的制动强度，以及动力电池在回收能量时的可快充的最大电流信息，在制动能量回收过程中，制动负扭矩随着车速、制动强度、动力电池状态信息的变化相应动态变化，时刻保证能量回收的最大化；同时保证驾驶人在制动过程中能感觉到明显的制动力，提高车辆的可操纵性。

5.按照权利要求3所述的氢燃料电池汽车制动能量回收系统的制动能量回收方法，其特征在于：随着车速持续下降至10Km/h时，制动能量回收系统停止工作，此时，在驾驶人没有主动进行制动时，车辆将在此车速下进行蠕动行驶。

6.按照权利要求2所述的氢燃料电池汽车制动能量回收系统的制动能量回收方法，其特征在于：当所述的汽车在混动模式下工作，即所述的模式二，动力输出系统的电流由两部分组成；

如果车辆在低功率下行驶，且燃料电池在大功率发电的状态下，此时的动力电池已经处于充电状态，燃料电池的电流一部分给动力电池充电，一部分给电机驱动车辆行驶，此时制动回收的能量直接作用与电池时，充电电流会超过动力电池最大可充电电流，所以此时的充电电流要进行具体计算，从而做出限制。

7.按照权利要求6所述的氢燃料电池汽车制动能量回收系统的制动能量回收方法，其特征在于：在燃料电池启动工作时，通过计算氢燃料电池的放电电流与电机所需电流的差值的正负，来确定动力电池的充放电状态，然后根据动力电池充电状态与放电状态，使用不同策略的制动能量回收：

如果动力电池在放电状态，此时的制动能量回收按照所述的模式一进行制动能量的回收；

如果动力电池处于充电状态，在松开油门踏板作为制动能量回收触发开关信号，此时的制动回收电流为动力电池此状态下最大的可充电电流与燃料电池给动力电池的充电电流的差值，根据此电流计算出电机制动负扭矩进行制动；然后计算出负扭矩再与车速进行逻辑运算，得出电机所要输出的实际负扭矩，从而使实际负扭矩与最大可充电电流和制动时的车速动态相关，保证在不损毁动力电池的前提下，进行最大化的制动能量回收，同时也保证车辆在制动时的平稳性，给驾驶人以强烈的制动感觉。

8.按照权利要求6所述的氢燃料电池汽车制动能量回收系统的制动能量回收方法，其特征在于：随着车速下降，制动负扭矩在动态变化，当车速小于10km/h时，制动回收系统关闭，车辆保持蠕动行驶。