CN110758120A - 一种纯电动汽车驱动控制方法 - Google Patents

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刘艳芳
王书翰
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Abstract

本发明公开了一种纯电动汽车驱动控制方法，包括如下步骤：S1，判断是否收到制动信号，是，执行步骤S2；否，执行步骤S3；S2，将蓄电池与驱动电机断开连接，将超级电容与驱动电机连接；驱动电机发电并充入到超级电容中；S3，采集超级电容端电压和蓄电池SOC；S4，初步判断是否进行双驱动控制；是，执行步骤S5；否，执行步骤S6；S5，控制蓄电池和超级电容同时给驱动电机供电；S6，获取车辆行驶速度和加速度；S7，根据车辆行驶速度和加速度，判断是否进行双驱动控制:是，进入步骤S8，否，进入步骤S9；S8，控制蓄电池和超级电容同时给驱动电机供电；S9，控制蓄电池给驱动电机供电。解决了汽车续航里程较低，严重限制了纯电动汽车使用的问题。

Description

一种纯电动汽车驱动控制方法
技术领域
本发明涉及电动汽车技术领域，具体为一种电动汽车驱动控制方法。
背景技术
为应对能源短缺和环境污染问题，新能源汽车的发展愈来愈受到各国政府和社会的关注，电动汽车的种类：纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车，纯电动汽车具有高效、零排放等突出优点，是汽车发展的重要方向之一，电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆，由于对环境影响相对传统汽车较小，其前景被广泛看好，但当前技术尚不成熟。
动力汽车的主要部件就是电池，现有市场上的纯电动汽车不具备电池电能智能分配使用的功能，造成汽车在使用时不必要的能耗较大，汽车续航里程较低，严重限制了纯电动汽车的使用，如何在复杂道路条件下合理调节电动汽车能量分配，降低整车能耗，延长纯电动汽车的续驶里程，是工业界、学者所关注的主要问题
发明内容
本发明的目的在于提供一种电动汽车驱动控制方法，具备智能分配电池电能的优点，解决了现有市场上电动汽车不具备智能分配电池电能功能的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种纯电动汽车驱动控制方法，所述控制方法应用于蓄电池和超级电容供电的纯电动汽车，其中，该控制方法包括如下步骤：
S1，判断是否收到制动信号，是，执行步骤S2；否，执行步骤S3；
S2，将蓄电池与驱动电机断开连接，将超级电容与驱动电机连接；驱动电机发电并充入到超级电容中；
S3，采集超级电容端电压和蓄电池SOC；
S4，初步判断是否进行双驱动控制；是，执行步骤S5；否，执行步骤S6；
S5，控制蓄电池和超级电容同时给驱动电机供电；
S6，获取车辆行驶速度和加速度；
S7，根据车辆行驶速度和加速度，判断是否进行双驱动控制:是，进入步骤S8，否，进入步骤S9；
S8，控制蓄电池和超级电容同时给驱动电机供电；
S9，控制蓄电池给驱动电机供电。
如上所述的纯电动汽车驱动控制方法，其中，可选的是，步骤S4具体包括：
S401，判断超级电容端电压是否大于45V，如果是，执行步骤S5；如果否，执行步骤S402；
S402，判断蓄电池SOC是否小于0.2，如果是，执行步骤S5；如果否，执行步骤S6。
如上所述的纯电动汽车驱动控制方法，其中，可选的是，在步骤S1前还包括：
S01，获取路况信息，根据路况信息构建符合纯电动汽车行驶工况特征的综合工况；
S02，计算车辆行驶状态转移概率矩阵；
步骤S5和步骤S8均包括如下步骤：
A，根据该行驶状态转移概率矩阵基于马尔可决策算求解最佳功率分配比；
B，按所述最佳功率分配比控制蓄电池和超级电容给所述驱动电机供电。
如上所述的纯电动汽车驱动控制方法，其中，可选的是，步骤B具体包括，
B1，获取当前车辆的状态参数，根据当前车辆的状态参数计算车辆所需功率；
B2，根据所需功率和所述最佳功率分配比，确定所需蓄电池输出功率和所需超级电容输出功率；
B3，分别按所述需蓄电池输出功率和所需超级电容输出功率控制所述蓄电池和所述超级电容供电。
如上所述的纯电动汽车驱动控制方法，其中，可选的是，步骤S01具体包括：
S011，采集纯电动汽车实际道路行驶工况数据，提取运动学片段；
S012，基于主成分分析和聚类分析方法进行运动学片段特征值提取和分类处理，利用相关系数提取代表性行驶工况，构建符合纯电动汽车行驶工况特征的综合工况。
如上所述的纯电动汽车驱动控制方法，其中，可选的是，步骤S01中，获取路况信息是使用GPS车载数据采集装置进行行驶实验道路基础数据采集及处理，同时获得车辆的轨迹、位移、速度等行驶工况特征信息。
如上所述的纯电动汽车驱动控制方法，其中，可选的是，在采集超级电容端电压时，若某一时刻采集到低于35V的分界电压时，进入低电压工作状态，同时，暂停电压信号的采集，直到获取制动信号。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明通过实际道路行驶工况数据进行纯电动汽车行驶工况构建和预测，智能的数据采集和驱动方法，对纯电动汽车电池电量的使用进行优化管理，提高了纯电动汽车的经济性和使用寿命，解决了现有市场上的纯电动汽车不具备电池电能智能分配使用的功能，造成汽车在使用时不必要的能耗较大，汽车续航里程较低，严重限制了纯电动汽车使用的问题。
附图说明
图1为本发明实施例1的步骤流程图。
图2为本发明实施例1中步骤S4的具体步骤流程图；
图3为本发明实施例1中步骤S5及步骤S8的具体步骤流程图；
图4为本发明实施例1中步骤B的具体步骤流程图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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。
在发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
请参照图1到图4，本实施例提出了一种纯电动汽车驱动控制方法，所述控制方法应用于蓄电池和超级电容供电的纯电动汽车，请参照图1，该控制方法包括如下步骤：
S1，判断是否收到制动信号，是，执行步骤S2；否，执行步骤S3；
S2，将蓄电池与驱动电机断开连接，将超级电容与驱动电机连接；驱动电机发电并充入到超级电容中；如此，能够在制动过程中，驱动电机在汽车传动系统惯性的带动下继续转动，从而能够切割磁感线并发电，驱动电机将所发的电充入到超级电容中，以便于在需要时作为驱动车辆的动力。
S3，采集超级电容端电压和蓄电池SOC；如此，便于根据超级电容端电压和蓄电池SOC来判断是否需要双驱动控制。此处所指的双驱动控制即是蓄电池和所述超级电容同时给驱动电机供电。
S4，初步判断是否进行双驱动控制；是，执行步骤S5；否，执行步骤S6；
S5，控制蓄电池和超级电容同时给驱动电机供电；
S6，获取车辆行驶速度和加速度；S7，根据车辆行驶速度和加速度，判断是否进行双驱动控制:是，进入步骤S8，否，进入步骤S9；S8，控制蓄电池和超级电容同时给驱动电机供电；S9，控制蓄电池给驱动电机供电。
通过上述步骤，本实施例能够实现利用超级电容回收车辆的制动能量，并将超级电容中的电能与蓄电池中的电能共同作为驱动车辆的动力，能够大大提高车辆的节能效果。
请参照图2，作为一种较佳的实施方式，步骤S4具体包括：
S401，判断超级电容端电压是否大于45V，如果是，执行步骤S5；如果否，执行步骤S402；S402，判断蓄电池SOC是否小于0.2，如果是，执行步骤S5；如果否，执行步骤S6。具体地，由于超级电容的电能主要来源于制动能量的回收，通过在合理状态下尽可能多地使用超级电容中的电能，能够充分使用回收的能量，一方面能够减少蓄电池的电能使用情况，另一方面，能够有利于反复地将制动中产生的能量回收到超级电容中，以便于最大程度地实现制动能量的回收和利用。
作为一种较佳的实施方式，在步骤S1前还包括：
S01，获取路况信息，根据路况信息构建符合纯电动汽车行驶工况特征的综合工况；S02，计算车辆行驶状态转移概率矩阵；
请参照图3，步骤S5和步骤S8均包括如下步骤：
A，根据该行驶状态转移概率矩阵基于马尔可决策算求解最佳功率分配比；B，按所述最佳功率分配比控制蓄电池和超级电容给所述驱动电机供电。如此，有利于保证以合理功率分配比进行供电。
具体地，请参照图4，步骤B具体包括，
B1，获取当前车辆的状态参数，根据当前车辆的状态参数计算车辆所需功率。具体地，当前车辆的状态参数，包括车辆行驶速度、加速度和车载电器的功率参数等。
B2，根据所需功率和所述最佳功率分配比，确定所需蓄电池输出功率和所需超级电容输出功率。B3，分别按所述需蓄电池输出功率和所需超级电容输出功率控制所述蓄电池和所述超级电容供电。如此，能够使所述蓄电池和所述超级电容以适应于当前行驶工况的最佳分配比进行供电，有利于保证电能的高效利用。
作为一种较佳的实施方式，可选的是，步骤S01具体包括：
S011，采集纯电动汽车实际道路行驶工况数据，提取运动学片段；具体地，可以通过采集到的道路行驶工况数据按单位里程数，形成运动学片段。有利于后序建立行驶状态转移概率矩阵并基于马尔可决策算求解最佳功率分配比。
S012，基于主成分分析和聚类分析方法进行运动学片段特征值提取和分类处理，利用相关系数提取代表性行驶工况，构建符合纯电动汽车行驶工况特征的综合工况。如此，能够充分考虑具体的车辆行驶路况对纯电动汽车能耗的影响，有利于充分提高纯电动汽车的能量使用率。
作为一较佳的实施方式，步骤S01中，获取路况信息是使用GPS车载数据采集装置进行行驶实验道路基础数据采集及处理，同时获得车辆的轨迹、位移、速度等行驶工况特征信息。具体地，当然也可以采用北斗卫星进行路况信息的采集及处理。
电机产生制动力矩使电动汽车减速停车，车辆行驶时遇到急加速等大功率需求的双驱工况下，超级电容的电压波动较大，使得蓄电池和超级电容的输出方式产生振荡，为了有效改善这种情况，在采集超级电容端电压时，若某一时刻采集到低于35V的分界电压时，进入低电压工作状态，同时，暂停电压信号的采集，直到获取制动信号。
实施例2
本实施例公开了一种纯电动汽车驱动控制方法，本方法应用于使用蓄电池和超级电容共同供电的纯电动汽车。包括以下几个步骤：
步骤1：采集纯电动汽车实际道路行驶工况数据，提取运动学片段，基于主成分分析和聚类分析方法进行运动学片段特征值提取和分类处理，利用相关系数提取代表性行驶工况，构建符合纯电动汽车行驶工况特征的综合工况，行驶工况数据的采集主要使用GPS车载数据采集装置进行行驶实验道路基础数据采集及处理，同时获得车辆的轨迹、位移、速度等行驶工况特征信息。如此，能够对汽车实际行驶工况进行判断，有利于根据工况来选择不同的驱动控制方法，具体地，由于结合了实际道路行驶工况信息，并提取了运动学片段，对运动学片段进行特征值提取和分类处理，便于后序为各个道路行驶工况提供更合适的供电方式，从而能够使纯电动汽车更加高效和节能。
步骤2：确定驱动控制策略，传感器实时采集电动车的车速v、加速度a、蓄电池SOC、超级电容端电压U，传感器与车载中控电脑电性连接，首先根据SOC和U判断电池和超级电容所属的工作状态，再根据得到的工作状态和实时的车速、加速度判断系统进入单驱模式或是双驱模式或是预充模式，若进入单驱模式则停止超级电容的输出，使电池单独供电:若进入双驱模式则根据该工作状态对应的电池最佳输出功率调节蓄电池的输出功率，若进入预充模式则选用对超级电容脉冲充电，最大限度的提高超级电容的能量接收率和能量效率，车辆行驶时，可以由蓄电池单独提供驱动功率，也可以由蓄电池和超级电容共同提供驱动功率；车辆减速制动时，电机将车辆的一部分动能转化为电能经电机控制器、双向DC/DC变换器储存到超级电容中，如此，能够顺利实现制动能量的回收，利用超级电容进行能量的回收有利于保证能量回收的效率较高，同时，电机产生制动力矩使电动汽车减速停车，车辆行驶时遇到急加速等大功率需求的双驱工况下，超级电容的电压波动较大，使得蓄电池和超级电容的输出方式产生振荡，为了有效改善这种情况，应将能量管理控制器设定为在某一时刻一旦采集到低于35V的分界电压即认为进入低电压工作状态，暂时停止电压信号采集，并保持一段时间，直到制动信号抵达。
使用时，本发明通过实际道路行驶工况数据进行纯电动汽车行驶工况构建和预测，智能的数据采集和驱动方法，对纯电动汽车电池电量的使用进行优化管理，提高了纯电动汽车的经济性和使用寿命，解决了现有市场上的纯电动汽车不具备电池电能智能分配使用的功能，造成汽车在使用时不必要的能耗较大，汽车续航里程较低，严重限制了纯电动汽车使用的问题，适合推广使用。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种纯电动汽车驱动控制方法，所述控制方法应用于蓄电池和超级电容供电的纯电动汽车，其特征在于：该控制方法包括如下步骤：
S1，判断是否收到制动信号，是，执行步骤S2；否，执行步骤S3；
S2，将蓄电池与驱动电机断开连接，将超级电容与驱动电机连接；驱动电机发电并充入到超级电容中；
S3，采集超级电容端电压和蓄电池SOC；
S4，初步判断是否进行双驱动控制；是，执行步骤S5；否，执行步骤S6；
S5，控制蓄电池和超级电容同时给驱动电机供电；
S6，获取车辆行驶速度和加速度；
S7，根据车辆行驶速度和加速度，判断是否进行双驱动控制:是，进入步骤S8，否，进入步骤S9；
S8，控制蓄电池和超级电容同时给驱动电机供电；
S9，控制蓄电池给驱动电机供电。
2.根据权利要求1所述的纯电动汽车驱动控制方法，其特征在于：步骤S4具体包括：
S401，判断超级电容端电压是否大于45V，如果是，执行步骤S5；如果否，执行步骤S402；
S402，判断蓄电池SOC是否小于0.2，如果是，执行步骤S5；如果否，执行步骤S6。
3.根据权利要求2所述的纯电动汽车驱动控制方法，其特征在于：在步骤S1前还包括：
S01，获取路况信息，根据路况信息构建符合纯电动汽车行驶工况特征的综合工况；
S02，计算车辆行驶状态转移概率矩阵；
步骤S5和步骤S8均包括如下步骤：
A，根据该行驶状态转移概率矩阵基于马尔可决策算求解最佳功率分配比；
B，按所述最佳功率分配比控制蓄电池和超级电容给所述驱动电机供电。
4.根据权利要求3所述的纯电动汽车驱动控制方法，其特征在于，步骤B具体包括，
B1，获取当前车辆的状态参数，根据当前车辆的状态参数计算车辆所需功率；
B2，根据所需功率和所述最佳功率分配比，确定所需蓄电池输出功率和所需超级电容输出功率；
B3，分别按所述需蓄电池输出功率和所需超级电容输出功率控制所述蓄电池和所述超级电容供电。
5.根据权利要求3所述的纯电动汽车驱动控制方法，其特征在于：步骤S01具体包括：
S011，采集纯电动汽车实际道路行驶工况数据，提取运动学片段；
S012，基于主成分分析和聚类分析方法进行运动学片段特征值提取和分类处理，利用相关系数提取代表性行驶工况，构建符合纯电动汽车行驶工况特征的综合工况。
6.根据权利要求1所述的纯电动汽车驱动控制方法，其特征在于，步骤S01中，获取路况信息是使用GPS车载数据采集装置进行行驶实验道路基础数据采集及处理，同时获得车辆的轨迹、位移、速度等行驶工况特征信息。
7.根据权利要求1所述的纯电动汽车驱动控制方法，其特征在于：在采集超级电容端电压时，若某一时刻采集到低于35V的分界电压时，进入低电压工作状态，同时，暂停电压信号的采集，直到获取制动信号。
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