CN110422050A - 一种电动汽车滑行制动能量回收方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电动汽车滑行制动能量回收方法，包括以下步骤；电动汽车在水平良好路面正常行驶过程中，采集当前时刻T2的加速踏板行程P2和车速V2和前一时刻T1的加速踏板行程P1和车速V1，将两组数据进行对比判断；若当前时刻加速踏板是松油门状态进入下一步判断，若当前加速踏板是加油门状态则无法进行制动能量回收；再判断当前车速加速踏板行程是否小于维持车速的最小加速踏板行程，若满足，则进行制动能量回收。若不满足，无法进行制动能量回收。通过使用本发明所述的方法，能够精细进行能量回收，避免能量的浪费，提高了能量利用率。

Description

一种电动汽车滑行制动能量回收方法

技术领域

本发明属于车辆控制技术领域，具体涉及一种电动汽车滑行制动能量回收方法。

背景技术

目前电动汽车的能量回收策略多以驾驶员踩下制动踏板进行制动或者在完全松开加速踏板的进行滑行时对能量进行回收。上述策略对车辆在行驶中的能量未能最大的程度的利用，且在在执行时需要有电制动力和机械制动力的分配装置，这种装置技术难度较大。而续航里程作为电动汽车重要参数之一，其提高对能源高效利用具有重要意义。本发明提供了一种滑行制动能量回收控制方法，很好地解决了滑行制动能量的回收，避免能量浪费。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明为解决现有技术中存在的问题采用的技术方案如下：

一种电动汽车滑行制动能量回收方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：电动汽车在水平良好路面正常行驶过程中，结合行驶状态，通过 ESC(汽车电子稳定控制系统)采集当前时刻T2的加速踏板行程P2和车速V2，前一时刻T1的加速踏板行程P1和车速V1；

步骤二：判断车速V1和V2是否大于滑行制动能量回收允许的最小车速V0，若车速V1和V2均大于V0进入下一步判断，若车速V1和V2不大于V0，车辆不能进行滑行制动能量回收；

步骤三：将采集的两组数据对比，若P2≥P1，V2≥V1>V0，即加速踏板行程较前一采样时刻增加或者不变，车辆保持加速或者匀速行驶，按照加速踏板行程P2对应的转矩控制电机输出正转矩；若P2≤P1，加速踏板行程减小或不变，但V0<V1≤V2时，车辆仍在加速或匀速行驶，控制电机仍然输出正转矩；

步骤四：通过CAN(控制器局域网络)总线获取加速踏板行程，当初次出现P2≤P1，且P1-P2＞δP(根据某车型实车标定后本发明此处δP取3％，δP＞0)，加速踏板行程减小，且此时V2-V1＞δV(根据某车型实车标定后本发明此处δV取 3km/h，δV＞0)，车辆开始减速，控制电机输出0转矩；在下一采样周期T内，再次判断，如果P2≤P1，加速踏板行程减小或不变，且V2-V1＞δV，且V2＞V0，控制电机输出负转矩，车辆当前时刻加速踏板是松油门状态，则进入下一步判断；

步骤五：判断当前车速下加速踏板行程P2是否小于维持此车速的最小加速踏板行程P0，若当前车速下加速踏板行程P2小于维持此车速的最小加速踏板行程P0，则车辆进行下一步判断，若当前车速下加速踏板行程P2不小于维持此车速的最小加速踏板行程P0，则不能进行滑行制动能量回收；

步骤六：检测车辆状态SOC(剩余电量)值是否满足制动滑行能量回收状态，若车辆SOC值小于90％则进行滑行能量回收，若车辆SOC值大于90％，车辆不能进行滑行制动能量回收。

所述步骤一中电动汽车在水平良好路面正常行驶，考虑坡度对加速踏步和车速的影响，本发明方法只考虑在水平良好路面行驶，结合车辆行驶状态，车辆行驶过程中包括起步、加速、匀速、减速等，起步和匀速过程中不能进行能量回收，当车辆处于加速或者减速阶段，采集T2和T1时刻的加速踏板P2、P1 和车速V2、V1。

所述步骤二中判断当前车速V1和V2是否大于滑行制动能量回收允许的最小车速V0的确认方法为，首先通过实际标定得到滑行制动能量回收允许的最小车速V0，然后通过整车控制器采集T2和T1时刻的车速V1和V2，若车速V1 和V2不大于V0，车辆处于低速状态，此时电机转速过低，发电功率较小，电枢反电动势及电枢电流很小，此时车辆不能进行滑行能量回收；若车速V1和 V2均大于V0，车辆满足行驶需求，进入下一步骤判断是否符合滑行制动能量回收条件。

所述步骤三中采集的两组数据对比，若P2≥P1，V2≥V1>V0，即加速踏板开度值较前一采样时刻增加或者不变，车辆保持加速或者匀速行驶，按照加速踏板开度值P2对应的转矩控制电机输出正转矩；若P2≤P1，加速踏板开度值减小或不变，但V0<V1≤V2，车辆仍在加速或匀速行驶，控制电机仍然输出正转矩，车辆属于加油门踏板状态，不能进行滑行制动能量回收。

所述步骤四中第一次出现P2≤P1，且P1-P2＞δP(根据某车型实车标定后本发明此处δP取3％，δP＞0)，加速踏板行程减小，且此时V2-V1＞δV，再过周期 T，再次出现P2≤P1，加速踏板行程减小或不变，且V2-V1＞δV，且V2＞V0，此时控制电机输出负转矩，进行滑行能量回收，其中进行滑行能量回收时的制动转矩值即为控制电机输出的负转矩值，由式 T_sb＝-k(V2_max-V1_max)(V2＞V0,k为标定系数)确定，其中V1_max，V2_max分别为加速踏板行程P2，P1对应的车辆最高速度，均通过测试标定，判断车辆当前时刻加速踏板是松油门状态，则进入下一步判断。

所述步骤五判断当前车速下加速踏板行程P2是否小于维持此车速的最小加速踏板行程P0，P0是维持此车速的最小加速踏板行程，其中车速V和维持此车速的最小加速踏板行程P一一对应；车速V和维持此车速的最小加速踏板行程 P关系如下：

电动汽车在水平良好路面行驶，由汽车的驱动力和行驶阻力之间的平衡关系，得汽车驱动力-行驶阻力平衡方程式为(1)(2)，

F_t＝F_f+F_w+F_i+F_j (1)

式(1)中F_t是驱动力，F_f是滚动阻力，F_w是空气阻力，F_i是坡度阻力，F_j是加速阻力；

式(2)中T_tq是主驱动电机的转矩，单位N·m，i_g变速器各个档位的传动比，i_o是主减速器比，η_T是动力传动系统机械效率，r车轮滚动半径，单位为m；

此情况考虑水平良好路面下的最小加速踏板行程，不考虑坡度阻力和加速阻力，故得(3)，

式(3)中F_阻是汽车行驶阻力，单位N；G是汽车重量，单位N；f是滚动阻力系统；C是空气阻力系数；A是迎风面积，单位m²；V是汽车行驶速度，单位为km/h；

汽车行驶过程中受到驱动力和行驶阻力的关系得(4)(5)(6)(7)(8)，

上式中F是汽车的驱动力，单位N；T_max是驱动电机的最大输出转矩，单位是N·m；P_max是驱动电机的最大输出功率，单位kW；n_额是驱动电机的额定转速，单位是r/min；n是驱动电机的输出转速，单位是r/min；P_ACC是加速踏板行程；

联立上式得车速V和维持此车速的最小加速踏板行程P_ACC，得(9)式

由此可以得出车速V和维持此车速最小的加速踏板行程P_ACC关系式；

若当前车速下加速踏板行程P2小于维持此车速的最小加速踏板行程P0，则车辆进行下一步判断。

本发明具有如下优点：

目前电动汽车的能量回收策略多以驾驶员踩下制动踏板进行制动或者在完全松开加速踏板进行滑行时对能量进行回收，本发明针对未全松开加速踏板时候滑动制动能量的回收问题，提出了一种滑行制动能量回收方法，实现了滑行能量不仅在纯制动工况可以回收和全松开加速踏板工况下，在加速踏板行程减小工况下也能精确回收能量，提高了能量利用率。

附图说明

图1为本发明的整个能量回收控制装置结构示意图；

图2是车速V和加速踏板行程P对应关系的示意图；

图3利用图1中装置进行车辆滑行能量回收的方法流程图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明，图1为本发明的整个能量回收控制装置结构示意图，本发明所述的电动汽车滑行能量回收的控制方法中的装置包含：加速踏板、控制器、ESC、驱动电机、制动器、电池及发动机。

图2是车速V和加速踏板行程P对应关系的示意图，当车速大于V0时，车辆才可以进行滑行制动，又因为车速和维持此车速的最小加速踏板行程一一对应，当加速踏板状态处于释放过程中，且踏板行程低于维持此车速最小加速踏板行程，车辆进入到滑行制动能量回收状态。

图3利用图1中装置进行车辆滑行能量回收的方法流程图，该滑行能量回收方法包括以下步骤：

步骤一：电动汽车在水平良好路面正常行驶过程中，结合行驶状态，通过 ESC(汽车电子稳定控制系统)采集当前时刻T2的加速踏板行程P2和车速V2，前一时刻T1的加速踏板行程P1和车速V1；

步骤二：判断车速V1和V2是否大于滑行制动能量回收允许的最小车速V0，若车速V1和V2均大于V0进入下一步判断，若车速V1和V2不大于V0，车辆不能进行滑行制动能量回收；

步骤三：将采集的两组数据对比，若P2≥P1，V2≥V1>V0，即加速踏板行程较前一采样时刻增加或者不变，车辆保持加速或者匀速行驶，按照加速踏板行程P2对应的转矩控制电机输出正转矩；若P2≤P1，加速踏板行程减小或不变，但V0<V1≤V2时，车辆仍在加速或匀速行驶，控制电机仍然输出正转矩；

步骤四：通过CAN(控制器局域网络)总线获取加速踏板行程，当初次出现P2≤P1，且P1-P2＞δP(根据某车型实车标定后本发明此处δP取3％，δP＞0)，加速踏板行程减小，且此时V2-V1＞δV(根据某车型实车标定后本发明此处δV取 3km/h，δV＞0)，车辆开始减速，控制电机输出0转矩；在下一采样周期T内，再次判断，如果P2≤P1，加速踏板行程减小或不变，且V2-V1＞δV，且V2＞V0，控制电机输出负转矩，车辆当前时刻加速踏板是松油门状态，则进入下一步判断；

步骤五：判断当前车速下加速踏板行程P2是否小于维持此车速的最小加速踏板行程P0，若当前车速下加速踏板行程P2小于维持此车速的最小加速踏板行程P0，则车辆进行下一步判断，若当前车速下加速踏板行程P2不小于维持此车速的最小加速踏板行程P0，则不能进行滑行制动能量回收；

步骤六：检测车辆状态SOC(剩余电量)值是否满足制动滑行能量回收状态，若车辆SOC值小于90％则进行滑行能量回收，若车辆SOC值大于90％，车辆不能进行滑行制动能量回收。

通过使用本发明所述的用于进行车辆滑行能量回收的控制方法，能够基于车辆的加速踏板行程和车速变化进行判断是否进行车辆滑行能量回收，实现了滑行能量不仅在纯制动工况或加速踏板全松开可以回收，也在加速踏板未完全松开的工况下也能精确回收能量，提高了能量利用率。

本发明的保护范围并不限于上述的实施例，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的范围和精神。倘若这些改动和变形属于本发明权利要求及其等同技术的范围内，则本发明的意图也包含这些改动和变形在内。

Claims (6)

1.一种电动汽车滑行制动能量回收方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：电动汽车在水平良好路面正常行驶过程中，结合行驶状态，通过ESC采集当前时刻T2的加速踏板行程P2和车速V2，前一时刻T1的加速踏板行程P1和车速V1；

步骤二：判断车速V1和V2是否大于滑行制动能量回收允许的最小车速V0，若车速V1和V2均大于V0进入下一步判断，若车速V1和V2不大于V0，车辆不能进行滑行制动能量回收；

步骤三：将采集的两组数据对比，若P2≥P1，V2≥V1>V0，即加速踏板行程较前一采样时刻增加或者不变，车辆保持加速或者匀速行驶，按照加速踏板行程P2对应的转矩控制电机输出正转矩；若P2≤P1，加速踏板行程减小或不变，但V0<V1≤V2时，车辆仍在加速或匀速行驶，控制电机仍然输出正转矩；

步骤四：通过CAN总线获取加速踏板行程，当初次出现P2≤P1，且P1-P2＞δP(δP值通过实验标定，δP＞0))，加速踏板行程减小，且此时V2-V1＞δV(δV值通过实验标定，δV＞0)，车辆开始减速，控制电机输出0转矩；在下一采样周期T内，再次判断，如果P2≤P1，加速踏板行程减小或不变，且V2-V1＞δV，且V2＞V0，控制电机输出负转矩，车辆当前时刻加速踏板是松油门状态，则进入下一步判断；

步骤五：判断当前车速下加速踏板行程P2是否小于维持此车速的最小加速踏板行程P0，若当前车速下加速踏板行程P2小于维持此车速的最小加速踏板行程P0，则车辆进行下一步判断，若当前车速下加速踏板行程P2不小于维持此车速的最小加速踏板行程P0，则不能进行滑行制动能量回收；

步骤六：检测车辆状态SOC值是否满足制动滑行能量回收状态，若车辆SOC 值小于90％则进行滑行能量回收，若车辆SOC值大于90％，车辆不能进行滑行制动能量回收。

2.如权利要求1所述的一种电动汽车滑行制动能量回收方法，其特征在于：所述步骤一中电动汽车在水平良好路面正常行驶，车辆行驶过程中包括起步、加速、匀速、减速等，起步和匀速过程中不能进行能量回收，当车辆处于加速或者减速阶段，采集T2和T1时刻的加速踏板P2、P1和车速V2、V1。

3.如权利要求1所述的一种电动汽车滑行制动能量回收方法，其特征在于：所述步骤二中判断当前车速V1和V2是否大于滑行制动能量回收允许的最小车速V0的确认方法为，首先通过实际标定得到滑行制动能量回收允许的最小车速V0，然后通过整车控制器采集T2和T1时刻的车速V1和V2，若车速V1和V2不大于V0，车辆处于低速状态，此时电机转速过低，发电功率较小，电枢反电动势及电枢电流很小，此时车辆不能进行滑行能量回收；若车速V1和V2均大于V0，车辆满足行驶需求，进入下一步骤判断是否符合滑行制动能量回收条件。

4.如权利要求1所述的一种电动汽车滑行制动能量回收方法，其特征在于：所述步骤三中采集的两组数据对比，若P2≥P1，V2≥V1>V0，即加速踏板开度值较前一采样时刻增加或者不变，车辆保持加速或者匀速行驶，按照加速踏板开度值P2对应的转矩控制电机输出正转矩；若P2≤P1，加速踏板开度值减小或不变，但V0<V1≤V2，车辆仍在加速或匀速行驶，控制电机仍然输出正转矩，车辆属于加油门踏板状态，不能进行滑行制动能量回收。

5.如权利要求1所述的一种电动汽车滑行制动能量回收方法，其特征在于：所述步骤四中第一次出现P2≤P1，且P1-P2＞δP(根据某车型实车标定后本发明此处δP取3％，δP＞0)，加速踏板行程减小，且此时V2-V1＞δV，再过周期T，再次出现P2≤P1，加速踏板行程减小或不变，且V2-V1＞δV，且V2＞V0，此时控制电机输出负转矩，进行滑行能量回收，其中进行滑行能量回收时的制动转矩值即为控制电机输出的负转矩值，由式T_sb＝-k(V2_max-V1_max)(V2＞V0,k为标定系数)确定，其中V1_max，V2_max分别为加速踏板行程P2，P1对应的车辆最高速度，均通过测试标定，判断车辆当前时刻加速踏板是松油门状态，则进入下一步判断。

6.如权利要求1所述的一种电动汽车滑行制动能量回收方法，其特征在于：所述步骤五判断当前车速下加速踏板行程P2是否小于维持此车速的最小加速踏板行程P0，P0是维持此车速的最小加速踏板行程，其中车速V和维持此车速的最小加速踏板行程P一一对应；车速V和维持此车速的最小加速踏板行程P关系如下：

电动汽车在水平良好路面行驶，由汽车的驱动力和行驶阻力之间的平衡关系，得汽车驱动力-行驶阻力平衡方程式为(1)(2)，

F_t＝F_f+F_w+F_i+F_j (1)

式(1)中F_t是驱动力，F_f是滚动阻力，F_w是空气阻力，F_i是坡度阻力，F_j是加速阻力；

式(2)中T_tq是主驱动电机的转矩，单位N.m，i_g变速器各个档位的传动比，i_o是主减速器比，η_T是动力传动系统机械效率，r车轮滚动半径，单位为m；

此情况考虑水平良好路面下的最小加速踏板行程，不考虑坡度阻力和加速阻力，故得(3)，

式(3)中F_阻是汽车行驶阻力，单位N；G是汽车重量，单位N；f是滚动阻力系统；C是空气阻力系数；A是迎风面积，单位m²；V是汽车行驶速度，单位为km/h；

汽车行驶过程中受到驱动力和行驶阻力的关系得(4)(5)(6)(7)(8)，

上式中F是汽车的驱动力，单位N；T_max是驱动电机的最大输出转矩，单位是N·m；P_max是驱动电机的最大输出功率，单位kW；n_额是驱动电机的额定转速，单位是r/min；n是驱动电机的输出转速，单位是r/min；P_ACC是加速踏板行程；

联立上式得车速V和维持此车速的最小加速踏板行程P_ACC，得(9)式

由此可以得出车速V和维持此车速最小的加速踏板行程P_ACC关系式；

若当前车速下加速踏板行程P2小于维持此车速的最小加速踏板行程P0，则车辆进行下一步判断。