CN110877529A - 一种纯电动汽车及其能量回收控制方法、控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及纯电动汽车的能量回收技术领域，具体涉及一种纯电动汽车及其能量回收控制方法、控制系统，该控制方法包括在纯电动汽车处于制动状态或者滑行状态时，控制纯电动汽车进入相应的能量回收模式；根据能量回收模式，结合当前车速、制动踏板的开度以及能量回收强度档位获取驱动电机的第一馈电扭矩；根据动力电池的最大允许充电功率和驱动电机的转速获得驱动电机的第二馈电扭矩；将查表获得驱动电机的外特性扭矩值作为驱动电机的第三馈电扭矩；比较第一馈电扭矩、第二馈电扭矩和第三馈电扭矩的数值获得最小值，将最小值作为驱动电机的实际馈电扭矩。通过该方法实现对制动能量不同程度的有效回收，满足用户对车辆舒适性和续航能力的不同需求。

Description

一种纯电动汽车及其能量回收控制方法、控制系统

技术领域

本发明涉及纯电动汽车的能量回收技术领域，具体涉及一种纯电动汽车及其能量回收控制方法、控制系统。

背景技术

目前纯电动汽车制动能量回收的控制方法主要有并联式和串联式两种。并联式是将电机回馈制动力直接叠加在原有摩擦制动力之上，不调节原有的摩擦制动力，实施起来较为方便，但是存在回馈效率低、制动感觉差的缺点；串联式是优先使用回馈制动力，回馈效率高，制动感觉好，但是需对传统制动系统进行改造或重新设计。

专利申请公布号为CN108790839A的发明专利公开了一种能量回收控制方法和能量回收控制装置，该能量回收控制方法包括：判断所述电动汽车是否处于滑行模式或制动模式；若处于滑行模式或制动模式，则判断当前车速是否大于预设车速；若当前车速大于预设车速，则根据当前车速计算得到第一回馈需求扭矩，并根据电池的最大充电功率和电机的当前转速计算得到第二回馈需求扭矩；根据所述第一回馈需求扭矩和所述第二回馈需求扭矩中的较小值控制所述电机对所述电池进行充电。

发明人在实践中，发现上述现有技术存在以下缺陷：

通过上述方法可以基于制动踏板开度为开关量进行能量回收控制，但是在制动过程中进行能量回收会有强烈的冲击感，在减速的过程中进行能量回收会导致车速不平顺，影响驾乘感受。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种纯电动汽车及其能量回收控制方法、控制系统，所采用的技术方案具体如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种纯电动汽车的能量回收控制方法，该控制方法包括以下步骤：

在纯电动汽车处于制动状态或者滑行状态时，控制所述纯电动汽车进入相应的能量回收模式；

根据所述能量回收模式，结合当前车速、制动踏板的开度以及能量回收强度档位获取所述驱动电机的第一馈电扭矩；

根据动力电池的最大允许充电功率和所述驱动电机的转速获得所述驱动电机的第二馈电扭矩；

将查表获得所述驱动电机的外特性扭矩值作为所述驱动电机的第三馈电扭矩；

比较所述第一馈电扭矩、第二馈电扭矩和第三馈电扭矩的数值获得最小值，将所述最小值作为所述驱动电机的实际馈电扭矩。

进一步，所述控制所述纯电动汽车进入相应的能量回收模式的方法包括以下步骤：

在所述纯电动汽车处于制动状态时，控制所述纯电动汽车进入制动工况能量回收模式；

在所述纯电动汽车处于滑行状态时，控制所述纯电动汽车进入滑行工况能量回收模式。

进一步，所述第一馈电扭矩的获取方法包括以下步骤：

在制动工况能量回收模式下，根据所述当前车速、制动踏板的开度以及能量回收强度档位，通过查表获得所述第一馈电扭矩；

在滑行工况能量回收模式下，根据所述当前车速和能量回收强度档位，通过查表获得所述第一馈电扭矩；

进一步，所述动力电池的最大允许充电功率的获得方法包括以下步骤：

根据所述动力电池的剩余电量及温度查表获得所述最大允许充电功率。

进一步，所述在纯电动汽车处于制动状态或者滑行状态时，控制所述纯电动汽车进入相应的能量回收模式之前，还包括以下步骤：

判断纯电动汽车的运行档位、车速和动力电池的剩余电量是否满足预设条件。

进一步，在所述纯电动汽车进入相应的能量回收模式之后，若检测到所述当前车速小于预设车速时，则控制所述纯电动汽车退出所述能量回收模式。

第二方面，本发明另一个实施例提供了一种纯电动汽车的能量回收控制系统，该控制系统包括整车控制器，分别与所述整车控制器连接的制动踏板位置传感器、加速踏板位置传感器、车速传感器、动力电池和驱动电机，该整车控制器与能量回收强度档位开关连接；

整车控制器在接收到所述制动踏板位置传感器的制动信号时或者在未接收到所述制动信号和加速踏板位置传感器的加速信号时，控制所述纯电动汽车进入相应的能量回收模式；

整车控制器根据能量回收模式，结合车速传感器检测到的当前车速、所述制动信号以及能量回收强度档位开关的能量回收强度档位获取所述驱动电机的第一馈电扭矩；根据所述动力电池的最大允许充电功率和所述驱动电机的转速获得所述驱动电机的第二馈电扭矩；将查表获得所述驱动电机的外特性扭矩值作为所述驱动电机的第三馈电扭矩；比较所述第一馈电扭矩、第二馈电扭矩和第三馈电扭矩的数值获得最小值，将所述最小值作为所述驱动电机的实际馈电扭矩。

进一步，该系统还包括：

与所述整车控制器相连，用于切换纯电动汽车的运行档位并向所述整车控制器反馈运行档位的档位位置开关；

与所述整车控制器相连，用于检测动力电池的剩余电量及温度的电池管理系统；

其中，整车控制器判断所获得的所述运行档位、所述剩余电量和车速传感器发送的车速是否符合预设条件。

进一步，所述控制系统还包括：

通过CAN总线与所述整车控制器连接，用于显示所述能量回收强度档位信号以及能量回收强度信号的仪表盘。

第三方面，本发明另一个实施例提供了一种纯电动汽车，该汽车包括上述任意一种纯电动汽车的能量回收控制系统。

本发明具有如下有益效果：

本发明实施例提供了一种纯电动汽车的能量回收控制方法，通过不同的能量回收模式，通过标定得到了电机制动扭矩与车速段、制动能量回收档位、制动踏板开度之间的关系表，通过制动能量回收能够有效提高纯电动汽车的续驶里程；同时通过能量回收强度档位实现对制动能量不同程度的有效回收，避免在制动或者滑行的过程中出现冲击感强烈或者车速不稳的情况出现，满足用户对车辆舒适性和续航能力的不同需求。

附图说明

图1为本发明一个实施例所提供的一种纯电动汽车的能量回收控制方法流程图；

图2为本发明另一个实施例所提供的一种纯电动汽车的能量回收控制方法流程图；

图3位本发明一个实施例所提供的一种纯电动汽车的能量回收控制系统的系统框图。

具体实施方式

为了更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种纯电动汽车及其能量回收控制方法、控制系统，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。在下述说明中，不同的“一个实施例”或“另一个实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。

需要说明的是，当元件被称为“连接”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的属于只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

下面结合附图具体的说明本发明所提供的一种纯电动汽车及其能量回收控制方法、控制系统的具体方案。

请参阅图1，其示出了本发明一个实施例提供的一种纯电动汽车的能量回收控制方法的流程图，为了解决在制动过程中进行能量回收冲击感强烈、以及在减速的过程中进行能量回收导致车速不平顺的技术问题，本发明在综合考虑制动踏板的开度、能量回收档位以及驱动电机的外特性的情况下进行能量回收，具体的，该能量回收控制方法包括以下步骤：

步骤S001，在纯电动汽车处于制动状态或者滑行状态时，控制纯电动汽车进入相应的能量回收模式。

本发明是在车辆进行制动或者滑行的过程中进入相应的能量回收模式的。具体的，首先根据制动踏板是否踩下来判断车辆是否处于制动状态，在制动状态下进入制动工况能量回收模式；若在判断出制动踏板未被踩下，并且也未踩下加速踏板，则判定此时车辆处于滑行状态，进而进入滑行工况能量回收模式。

步骤S002，根据相应的能量回收模式，结合当前车速、制动踏板的开度以及能量回收强度档位获取驱动电机的第一馈电扭矩。

当前车速的获取，需要首先通过安装在驱动电机上的旋转变压器获取电机的转速，然后将电机的转速信号换算成纯电动汽车的车速。在本实施例中，车速用v表示，其中v1、v2……vn表示不同的车速。

制动踏板的开度是指制动踏板被踩下的程度，制动踏板的开度用KB表示，其中KB1、KB2……KBm表示制动踏板的不同开度，制动踏板的开度范围用0～100％表示，其中在KB1等于0％时表示未被踩下，在KBm等于100％时表示制动踏板被踩到底。

能量回收强度档位与整车控制器相连，根据外部操作切换该能量回收强度档位，在进行切换能量回收强度档位的同时发送相应的触发信号给整车控制器。具体到本实施例中，能量回收强度档位可以根据回收强度设置多档,用B1、B2……Bx表示不同的能量回收强度档位，随着能量回收强度档位梯度的增加，能量回收强度越强。

在本实施例中，在确保制动过程平稳安全的前提下，对驱动电机的制动扭矩进行标定，制动工况能量回收模式下标定结果储存为表1，滑行工况能量回收模式下标定结果存储为表2。

表1制动工况能量回收模式下驱动电机的制动扭矩标定结果

表2滑行工况能量回收模式下驱动电机的制动扭矩标定结果

从表1可以看出，在制动工况能量回收模式下，当车辆处于不同的能量回收强度档位，不同的制动踏板的开度，不同的车速时对应不同的馈电扭矩。例如，当能量回收强度为B1，制动踏板的开度为KB1，车速为v1时，对应的初始馈电扭矩为T111，T111可以为10Nm。

从表2可以看出，在滑行工况能量回收模式下，制动踏板和加速踏板的开度均为零，此时车辆处于滑行状态，当车辆处于不同的能量回收强度档位，不同的车速对应不同的馈电扭矩，例如，当能量回收强度档位为B1，车速在v1时，对应的初始馈电扭矩为T11，T11也可以为10Nm。

在具体应用的过程中，根据相应的能量回收模式，结合当前车速、制动踏板的开度以及能量回收强度档位，通过查询预存的表1或者表2的相应内容，即可获得驱动电机的第一馈电扭矩。

步骤S003，根据动力电池的最大允许充电功率和驱动电机的转速获得驱动电机的第二馈电扭矩。

最大允许充电功率Pmax的获取，是在纯电动汽车进入能量回收模式后，根据获取的动力电池的剩余电量SOC和温度T，通过查询预存的功率表格获得最大允许充电功率Pmax。

动力电池的相关参数是通过纯电动汽车的电池管理系统获取，该参数包括动力电池的剩余电量SOC和温度T，提前对动力电池的最大允许充电功率Pmax与剩余电量SOC、温度T的关系进行标定，如表3所示，并将该表3的内容存储至纯电动汽车中。

表3动力电池的最大允许充电功率

驱动电机的转速是通过安装在驱动电机上的旋转变压器获取，该驱动电机的转速用n表示，根据驱动电机的转速n、动力电池的最大允许充电功率Pmax和扭矩之间的关系，求出驱动电机的第二馈电扭矩：Pmax*9550/n，其中9550为系数。

步骤S004，将查表获得驱动电机的外特性扭矩值作为驱动电机的第三馈电扭矩。

通过测功机测试驱动电机在馈电模式下的外特性,获得驱动电机在馈电模式下，不同转速所对应的最大扭矩，并将该转速与扭矩的对应关系数据存储在纯电动汽车中。

在纯电动汽车进入能量回收模式后，根据当前转速n查表获取第三馈电扭矩。

步骤S005，比较第一馈电扭矩、第二馈电扭矩和第三馈电扭矩的数值获得最小值，将最小值作为驱动电机的实际馈电扭矩。

综上所述，本发明实施例提供的一种纯电动汽车的能量回收控制方法，通过标定得到了电机制动扭矩与车速段、制动能量回收档位、制动踏板开度之间的关系表，确保了制动扭矩的可靠性以及准确性；同时当车辆进入能量回收状态时，随着能量回收强度档位梯度的增加，制动力度越大，回收的能量也越多，在低档位的制动能量回收档时，制动力度最小，对于驾乘感受几乎没有影响，而制动能量回收档位越高，整车拖拽感越强，虽驾乘感觉不佳，但是能量回收力度最大；因此用户可以通过对能量回收强度档位的选择实现对制动能量不同程度的有效回收，满足其对车辆舒适性和续航能力的不同需求。为了更进一步的说明本发明实施例，请参阅图2，其示出了本发明另一个实施例所提供的一种纯电动汽车的能量回收控制方法流程图，该控制方法包括：

步骤201，收集纯电动汽车的当前车速、加速踏板开度、制动踏板开度、能量回收强度档位、驱动电机的转速及动力电池的剩余电量和温度。

步骤202，判断纯电动汽车的档位是否为前进档，若是，则执行步骤203；若否，执行步骤213。

步骤203，判断车速是否满足预设条件，例如车速v是否满足条件：10km/h＜v≤100km/h，若是，则执行步骤204，若否，则执行步骤213。

步骤204，判断动力电池的剩余电量SOC是否满足预设条件，例如20％＜SOC≤90％，若是，则执行步骤205，若否，则执行步骤213；

步骤205，判断制动踏板是否踩下，即判断制动踏板的开度KB，若被踩下，则执行步骤207，若否，则执行步骤206；

步骤206，判断加速踏板开度是否为零，即判断加速踏板的开度，若是，则执行步骤208，若否，则执行步骤213。

步骤207，控制纯电动汽车进入制动工况能量回收模式，并根据当前车速、制动踏板的开度以及能量回收强度档位通过查表获得驱动电机的第一馈电扭矩。

步骤208，控制纯电动汽车进入滑行工况能量回收模式，并根据当前车速和能量回收强度档位通过查表获得驱动电机的第一馈电扭矩。

步骤209，根据动力电池的剩余电量和温度查表获得动力电池的最大允许充电功率；根据驱动电机的转速和最大允许充电功率计算得到驱动电机的第二馈电扭矩；

步骤210，查表获得馈电模式下电机外特性扭矩值，将该扭矩值作为第三馈电扭矩；

步骤211，将第一馈电扭矩、第二馈电扭矩和第三馈电扭矩中的最小值作为驱动电机的实际馈电扭矩。

步骤212，判断当前车速是否大于等于预设最小值，例如v＞10km/h，若是，则执行204，若否，则执行步骤213。

步骤213，控制纯电动汽车退出能量回收模式。

综上所述，本发明另一个实施例提供了一种纯电动汽车的能量回收控制方法，该控制方法通过限制车辆在前进档位且在进入能量回收模式后的最低速度，来进一步保证在不影响车辆正常运行状态的前提下进行能量回收，避免在不符合预设条件的状态下回收能量，进而避免回收能量导致车辆运行不稳定的情况发生。

请参阅图3，本发明实施例还提供了一种纯电动汽车的能量回收控制系统的结构框图，该控制系统包括整车控制器301，分别与整车控制器301连接的制动踏板位置传感器305、加速踏板位置传感器306、车速传感器302、动力电池307和驱动电机308，该整车控制器301与能量回收强度档位开关304连接。其中，动力电池307通过电池管理系统3071与整车控制器301连接，该电池管理系统3071通过CAN总线与整车控制器301连接；驱动电机308通过电机控制器3081与整车控制器301连接，该电机控制器3081通过CAN总线与整车控制器301连接。

整车控制器301在接收到制动踏板位置传感器305的制动信号时或者在未接收到制动信号和加速踏板位置传感器306的加速信号时，控制纯电动汽车进入相应的能量回收模式。具体的，整车控制器301在接收到制动踏板位置传感器305的制动信号时，控制纯电动汽车进入制动工况能量回收模式；整车控制器301在未接收到制动信号和加速踏板位置传感器306的加速信号时，控制纯电动汽车进入滑行工况能量回收模式。

整车控制器301根据相应的能量回收模式，结合车速传感器302检测到的当前车速、制动信号以及能量回收强度档位开关304的能量回收强度档位获取驱动电机308的第一馈电扭矩。具体的，在制动工况能量回收模式下，根据当前车速、制动信号以及能量回收强度档位查表获取驱动电机308的第一馈电扭矩；在滑行工况能量回收模式下，根据当前车速和能量回收强度档位查表获取驱动电机308的第一馈电扭矩。然后，根据动力电池307的最大允许充电功率和驱动电机308的转速获得驱动电机308的第二馈电扭矩；最后通过查表将获得的驱动电机308的外特性扭矩值作为驱动电机308的第三馈电扭矩。比较第一馈电扭矩、第二馈电扭矩和第三馈电扭矩的数值获得最小值，将最小值作为驱动电机308的实际馈电扭矩。

作为本发明实施例的优选实施例，该系统还包括档位位置开关303和电池管理系统3071，其中该档位位置开关303与整车控制器301相连，用于切换纯电动汽车的运行档位并向整车控制器301反馈运行档位。电池管理系统3071与整车控制器301相连，用于反馈动力电池307的剩余电量。整车控制器301判断所获得的运行档位、剩余电量和车速传感器302发送的车速是否符合预设条件，该预设条件为运行档位为前进档时满足预设条件之一。剩余电量大于预设的最小电量值小于预设的最大电量值，例如剩余电量在20％～90％之间时满足预设条件之一。车速大于预设的最小车速值小于预设的最大车速，例如车速在10km/h～100km/h之间时满足预设条件之一。

作为本发明实施例的优选实施例，整车控制器301通过CAN总线分别与防抱死系统310和仪表309相连。该仪表309用于显示能量回收强度档位信号以及能量回收强度信号。

本发明实施例还提供了一种纯电动汽车，还纯电动汽车采用上述任意一种实施例所提供的能量回收控制系统。

本发明实施例的纯电动汽车，通过上述的能量回收控制方法能够有效提高纯电动汽车的续驶里程；同时通过能量回收强度档位可以实现对制动能量不同程度的有效回收，满足用户对车辆舒适性和续航能力的不同需求。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种纯电动汽车的能量回收控制方法，其特征在于，该控制方法包括以下步骤：

在纯电动汽车处于制动状态或者滑行状态时，控制所述纯电动汽车进入相应的能量回收模式；

根据所述能量回收模式，结合当前车速、制动踏板的开度以及能量回收强度档位获取所述驱动电机的第一馈电扭矩；

根据动力电池的最大允许充电功率和所述驱动电机的转速获得所述驱动电机的第二馈电扭矩；

将查表获得所述驱动电机的外特性扭矩值作为所述驱动电机的第三馈电扭矩；

比较所述第一馈电扭矩、第二馈电扭矩和第三馈电扭矩的数值获得最小值，将所述最小值作为所述驱动电机的实际馈电扭矩。

2.根据权利要求1所述的一种纯电动汽车的能量回收控制方法，其特征在于，所述控制所述纯电动汽车进入相应的能量回收模式的方法包括以下步骤：

在所述纯电动汽车处于制动状态时，控制所述纯电动汽车进入制动工况能量回收模式；

在所述纯电动汽车处于滑行状态时，控制所述纯电动汽车进入滑行工况能量回收模式。

3.根据权利要求2所述的一种纯电动汽车的能量回收控制方法，其特征在于，所述第一馈电扭矩的获取方法包括以下步骤：

在制动工况能量回收模式下，根据所述当前车速、制动踏板的开度以及能量回收强度档位，通过查表获得所述第一馈电扭矩；

在滑行工况能量回收模式下，根据所述当前车速和能量回收强度档位，通过查表获得所述第一馈电扭矩。

4.根据权利要求2所述的一种纯电动汽车的能量回收控制方法，其特征在于，所述动力电池的最大允许充电功率的获得方法包括以下步骤：

根据所述动力电池的剩余电量及温度查表获得所述最大允许充电功率。

5.根据权利要求1~4任意一项所述的一种纯电动汽车的能量回收控制方法，其特征在于，所述在纯电动汽车处于制动状态或者滑行状态时，控制所述纯电动汽车进入相应的能量回收模式之前，还包括以下步骤：

判断纯电动汽车的运行档位、车速和动力电池的剩余电量是否满足预设条件。

6.根据权利要求1所述的一种纯电动汽车的能量回收控制方法，其特征在于，在所述纯电动汽车进入相应的能量回收模式之后，若检测到所述当前车速小于预设车速时，则控制所述纯电动汽车退出所述能量回收模式。

7.一种纯电动汽车的能量回收控制系统，该控制系统包括整车控制器，分别与所述整车控制器连接的制动踏板位置传感器、加速踏板位置传感器、车速传感器、动力电池和驱动电机，其特征在于，该整车控制器与能量回收强度档位开关连接；

整车控制器在接收到所述制动踏板位置传感器的制动信号时或者在未接收到所述制动信号和加速踏板位置传感器的加速信号时，控制所述纯电动汽车进入相应的能量回收模式；

整车控制器根据能量回收模式，结合车速传感器检测到的当前车速、所述制动信号以及能量回收强度档位开关的能量回收强度档位获取所述驱动电机的第一馈电扭矩；根据所述动力电池的最大允许充电功率和所述驱动电机的转速获得所述驱动电机的第二馈电扭矩；将查表获得所述驱动电机的外特性扭矩值作为所述驱动电机的第三馈电扭矩；比较所述第一馈电扭矩、第二馈电扭矩和第三馈电扭矩的数值获得最小值，将所述最小值作为所述驱动电机的实际馈电扭矩。

8.根据权利要求7所述的一种纯电动汽车的能量回收控制系统，其特征在于，该系统还包括：

与所述整车控制器相连，用于切换纯电动汽车的运行档位并向所述整车控制器反馈运行档位的档位位置开关；

与所述整车控制器相连，用于检测动力电池的剩余电量及温度的电池管理系统；

其中，整车控制器判断所获得的所述运行档位、所述剩余电量和车速传感器发送的车速是否符合预设条件。

9.根据权利要求7所述的一种纯电动汽车的能量回收控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括：

通过CAN总线与所述整车控制器连接，用于显示所述能量回收强度档位信号以及能量回收强度信号的仪表盘。

10.一种纯电动汽车，其特征在于，该汽车包括如权利要求7~9任意一项所述的一种纯电动汽车的能量回收控制系统。

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