CN111038269A - 一种新能源制动能量回收控制系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新能源制动能量回收控制系统及方法，属于汽车技术领域，针对目前的常见的制动能量回收控制方法整车出厂后车的制动性能固定不变的问题，本发明提出了一种新能源制动能量回收控制方法，首先根据动力电池SOC判断其是否能够进行能量回收，然后根据车速、加速踏板和制动踏板深度判断能量回收模式，整车控制器先计算出制动能量回收扭矩限值，获取驾驶员设定得到电机制动介入比例，通过查表获得制动力矩初值，将以上数值综合后获得最终的制动扭矩，电机控制器控制电机实现这一制动扭矩，并将当前输出扭矩实时反馈给整车控制器。

Description

一种新能源制动能量回收控制系统及方法
技术领域
本发明属于汽车技术领域，涉及一种新能源制动能量回收控制方法。
背景技术
纯电动汽车的制动一般有两种方法，机械制动和电机制动，机械制动是将车的动能转化为制动系统的热量散发掉，频繁使用会造成制动系统的热衰退，制动性能下降。而电机制动的方法是在制动时，使驱动电机处于发电状态，车辆动能转化为电能存储在蓄电池中，采用这种制动能量回收的方法能够提高能量使用率及整车续航里程。
目前的常见的制动能量回收控制方法，整车制动时，整车控制器根据制动踏板深度、车速来计算制动扭矩，电机控制器接收这一扭矩，控制电机输出。采用这一方法时电机制动扭矩与制动踏板深度和车速的关系恒定。另外对于机械制动装置来说，制动踏板深度与整车制动性能关系曲线固定。因此整车出厂后，车的制动性能固定不变，无法调节。
但是不同驾驶员有不同驾驶习惯及制动需求，采用上述的控制方法就造成整车无法正确解析并实现驾驶员多样的制动意图，例如在处于滑行能量回收阶段，不同驾驶员要求减速度不同。另外不同工况需要不同的制动性能。因此恒定的制动性能无法满足需求。
发明内容
本发明提供了一种能够解决上述问题的纯电动汽车能量回收控制方法。
为了实现上述目的，本发明提供的能量回收系统，主要包括：电机控制器、电池管理系统、制动踏板传感器、加速踏板传感器、车载终端调节装置、EBS控制器和整车控制器；
其中，电机控制器用于控制电机进行制动，实时上报给整车控制器电机最大输出扭矩、电机转速和电机母线电压信息；
电池管理系统用于将动力电池的最大充电功率和SOC信息实时上报给整车控制器；
制动踏板传感器通过硬线与整车控制器连接，用于采集制动踏板深度百分比；
加速踏板传感器通过硬线与整车控制器连接，用于采集加速踏板深度百分比；
车载终端调节装置用于驾驶员调节电机制动介入与否和介入比例大小；
EBS控制器用于将当前车速实时上报给整车控制器；
整车控制器用于执行以下步骤：
1)整车控制器实时获取动力电池SOC，当SOC大于等于设定的阀值时则不执行能量回收，当SOC小于设定的阀值时执行以下步骤；
2)根据加速踏板深度、制动踏板深度、当前车速信号判断是否进入滑行能量回收模式和制动能量回收模式：
当车速大于某一设定值，但加速踏板和制动踏板深度为零时，进入滑行能量回收模式；根据当前车速，查找已经标定好的车速-电机发电扭矩表格实时调节电机发电扭矩；
车速大于某一设定值，加速踏板深度为零，同时制动踏板深度大于设定值时，判断为制动能量模式，执行步骤3)；
3)根据动力电池最大充电功率PChrgMax、当前电机转速NMot计算制动能量回收扭矩限值TMaxRegen，
TMaxRegen＝(PChrgMax*9550)/NMo
然后与电机最大输出扭矩TMotMax相比较，取二者最小值做为制动能量回收扭矩限值；
4)获取驾驶员根据个人需求在车载终端上调节的能量回收模式下电机制动是否介入及介入的比例；
5)整车控制器根据制动踏板深度百分比信号、当前车速进行查找已经标定好的制动踏板深度百分比信号、当前车速和制动力矩关系表格，得到制动力矩初值，力矩单位为Nm。
6)整车控制器根据制动力矩初值和电机制动介入比例求算出制动扭矩，求算出制动扭矩大于等于扭矩限值时，整车控制器输出制动扭矩大小为扭矩限值，否则输出求算出的制动扭矩；
7)整车控制器将制动扭矩通过CAN报文形式发送给电机控制器，电机控制器控制电机实现这一制动扭矩，并将当前输出扭矩实时反馈给整车控制器。
本发明提供一种电动汽车能量回收方法，具体步骤如下：
1)整车控制器实时获取动力电池SOC，当SOC大于等于设定的阀值时则不执行能量回收，当SOC小于设定的阀值时执行以下的步骤；
2)根据加速踏板深度、制动踏板深度、当前车速信号判断是否进入滑行能量回收模式和制动能量回收模式：
当车速大于某一设定值，但加速踏板和制动踏板深度为零时，进入滑行能量回收模式；根据当前车速，查找已经标定好的车速-电机发电扭矩表格实时调节电机发电扭矩；
车速大于某一设定值，加速踏板深度为零，同时制动踏板深度大于设定值时，制动能量模式，当判断为制动能量回收模式执行以下的步骤；
3)根据动力电池最大充电功率PChrgMax、当前电机转速NMot计算制动能量回收扭矩限值TMaxRegen，
TMaxRegen＝(PChrgMax*9550)/NMo
然后与电机最大输出扭矩TMotMax相比较，取二者最小值做为制动能量回收扭矩限值；
4)获取驾驶员根据个人需求在车载终端上调节的能量回收模式下电机制动是否介入及介入的比例；
5)整车控制器根据制动踏板深度百分比信号、当前车速进行查找已经标定好的制动踏板深度百分比信号、当前车速和制动力矩关系表格，得到制动力矩初值，力矩单位为Nm。
6)整车控制器根据制动力矩初值和电机制动介入比例求算出制动扭矩，求算出制动扭矩大于等于扭矩限值时，整车控制器输出制动扭矩大小为扭矩限值，否则输出求算出制动扭矩；
7)整车控制器将制动扭矩通过CAN报文形式发送给电机控制器，电机控制器控制电机实现这一制动扭矩，并将当前输出扭矩实时反馈给整车控制器。
本发明的有益效果：
本发明将以往电机制动扭矩与制动踏板深度和车速的关系恒定的模式，提供了一种能够根据当前车辆形式情况实时调整制动扭矩大小的方法；
本发明中驾驶员可以根据自己的喜好调节电机制动扭矩大小，提高驾驶舒适性和驾驶体验。
附图说明
图1为本发明所述的纯电动汽车回收能量控制方法的逻辑流程框图；
图2为本发明所述的纯电动汽车回收能量控制方法的系统组成框图；
具体实施方式
下面结合附图和实施方式，对本发明的具体实施方式作进一步的详细描述。车辆能量回收模式判断：根据加速踏板深度、制动踏板深度、当前车速等状态判断是否进入滑行能量回收或制动能量回收模式。
滑行能量回收模式的进入条件：当车速大于某一设定值，加速踏板和制动踏板深度为零。
制动能量模式的进入条件：车速大于某一设定值，加速踏板深度为零，制动踏板深度大于一定值。
通过CAN报文接收电池管理系统发送给整车控制器的动力电池SOC值，当SOC大于设定的阀值时禁止进入能量回收模式，禁止使用电机制动，只采用机械制动。
在两种能量回收模式下整车控制器根据制动踏板深度百分比信号、当前车速，通过扭矩MAP表得出需求的制动扭矩初值，这一过程是对驾驶制动意图的初步解析。扭矩MAP表如表1所示，该表格通过标定获得。
表1
Figure BDA0002316515340000041
在滑行能量回收和制动能量回收两种模式下，驾驶员根据个人对制动距离、舒适性、驾驶体验的要求调节在能量回收工况下电机制动是否介入及介入比例，在整车制动时电机制动及机械制动组合比例不同将直接影响整车制动性能。
驾驶员通过车载终端设置在不同的车速、路况及制动踏板深度时电机制动是否介入及介入比例，例如设定在车速大于60km/h，制动踏板行程大于一半时，电机制动全部介入，车速小于30km/h时，电机制动降额介入。
建立多套制动方案，在不同的工况采用不同的制动方案，可方便切换，例如高速路制动方案：在高速路上车速较快，出于安全的考虑可以设置在转速高于100km/h时，制动阶段电机制动完全介入。雨天制动方案：下雨天，路面湿滑，这时轮胎与地面的摩擦力较小，机械制动效果降低，这时可以设置较高的电机制动介入比例，提高整车制动力，减小制动距离，提高安全性。
采用不同的制动方案时，制动踏板深度与整车制动性能的关系是变化的，通过驾驶员的调教，整车制动性能可以很好的适应驾驶员的驾驶习惯，例如，可以在制动踏板前半行程只使用机械制动，当制动踏板行程过半，电机制动全部介入，通过类似这种调节，整车制动性能与制动踏板深度的关系可以由线性变为非线性的、可调节的。
通过对电机制动是否介入及介入扭矩比例的调节，可以改变机械制动系统的使用频率。加大电机制动的介入比例可以减少机械制动造成的能量浪费，同时提高制动部件的使用寿命，降低整车的维修保养成本。例如，在市区工况运行时，车速一般不会超过80km/h，那么在驾驶员的意图是减速时只需要进入滑行能量回收模式，相应的调节电机制动的扭矩大小，就可以在不使用机械制动的情况下达到制动要求。
电机制动比例是以百分比的形式显示在车载终端，车载终端与整车控制器实时CAN通讯，上报驾驶员所设定的参数。
驾驶员设定完相关参数后进行实车测试，测试更新后的制动性能是否满足自己的要求，如不满足就继续进行调节，直至达到要求为止。参数设置完成后，整车控制器将更新的设置参数进行下电保存。
根据动力电池2s最大充电功率PChrgMax、当前电机转速NMot计算制动能量回收扭矩限值TMaxRegen，
TMaxRegen＝(PChrgMax*9550)/NMo
然后与电机最大输出扭矩TMotMax相比较，取二者最小值做为制动能量回收扭矩限值；
整车控制器结合制动扭矩初值和电机制动介入比例计算需求的电机制动扭矩，并用扭矩限值对其进行修正，当需求制动扭矩大于扭矩限值时，将扭矩限值通过CAN报文发送给电机控制器，如果需求制动扭矩小于扭矩限值，则将需求制动扭矩发送给电机控制器。
整车控制器将扭矩命令通过CAN报文发送给电机控制器，电机控制器控制电机实现这一制动扭矩，并实时反馈给整车控制器电机当前输出扭矩。

Claims (2)

1.一种新能源制动能量回收控制系统，其特征在于，该主要包括：电机控制器、电池管理系统、制动踏板传感器、加速踏板传感器、车载终端调节装置、EBS控制器和整车控制器；
其中，电机控制器用于控制电机进行制动，实时上报给整车控制器电机最大输出扭矩、电机转速和电机母线电压信息；
电池管理系统用于将动力电池的最大充电功率和SOC信息实时上报给整车控制器；
制动踏板传感器通过硬线与整车控制器连接，用于采集制动踏板深度百分比；
加速踏板传感器通过硬线与整车控制器连接，用于采集加速踏板深度百分比；
车载终端调节装置用于驾驶员调节电机制动介入与否和介入比例大小；
EBS控制器用于将当前车速实时上报给整车控制器；
整车控制器用于执行以下步骤：
1)整车控制器实时获取动力电池SOC，当SOC大于等于设定的阀值时则不执行能量回收，当SOC小于设定的阀值时执行以下步骤；
2)根据加速踏板深度、制动踏板深度、当前车速信号判断是否进入滑行能量回收模式和制动能量回收模式：
当车速大于某一设定值，但加速踏板和制动踏板深度为零时，进入滑行能量回收模式；根据当前车速，查找已经标定好的车速-电机发电扭矩表格实时调节电机发电扭矩；
车速大于某一设定值，加速踏板深度为零，同时制动踏板深度大于设定值时，判断为制动能量模式，执行步骤3)；
3)根据动力电池最大充电功率PChrgMax、当前电机转速NMot计算制动能量回收扭矩限值TMaxRegen，
TMaxRegen＝(PChrgMax*9550)/NMo
然后与电机最大输出扭矩TMotMax相比较，取二者最小值做为制动能量回收扭矩限值；
4)获取驾驶员根据个人需求在车载终端上调节的能量回收模式下电机制动是否介入及介入的比例；
5)整车控制器根据制动踏板深度百分比信号、当前车速进行查找已经标定好的制动踏板深度百分比信号、当前车速和制动力矩关系表格，得到制动力矩初值，力矩单位为Nm。
6)整车控制器根据制动力矩初值和电机制动介入比例求算出制动扭矩，求算出制动扭矩大于等于扭矩限值时，整车控制器输出制动扭矩大小为扭矩限值，否则输出求算出制动扭矩；
7)整车控制器将制动扭矩通过CAN报文形式发送给电机控制器，电机控制器控制电机实现这一制动扭矩，并将当前输出扭矩实时反馈给整车控制器。
2.一种如权利要求1所述的新能源制动能量回收控制系统的控制方法，具体步骤如下：
1)整车控制器实时获取动力电池SOC，当SOC大于等于设定的阀值时则不执行能量回收，当SOC小于设定的阀值时执行以下的步骤；
2)根据加速踏板深度、制动踏板深度、当前车速信号判断是否进入滑行能量回收模式和制动能量回收模式：
当车速大于某一设定值，但加速踏板和制动踏板深度为零时，进入滑行能量回收模式；根据当前车速，查找已经标定好的车速-电机发电扭矩表格实时调节电机发电扭矩；
车速大于某一设定值，加速踏板深度为零，同时制动踏板深度大于设定值时，制动能量模式，当判断为制动能量回收模式执行以下的步骤；
3)根据动力电池最大充电功率PChrgMax、当前电机转速NMot计算制动能量回收扭矩限值TMaxRegen，
TMaxRegen＝(PChrgMax*9550)/NMo
然后与电机最大输出扭矩TMotMax相比较，取二者最小值做为制动能量回收扭矩限值；
4)获取驾驶员根据个人需求在车载终端上调节的能量回收模式下电机制动是否介入及介入的比例；
5)整车控制器根据制动踏板深度百分比信号、当前车速进行查找已经标定好的制动踏板深度百分比信号、当前车速和制动力矩关系表格，得到制动力矩初值，力矩单位为Nm。
6)整车控制器根据制动力矩初值和电机制动介入比例求算出制动扭矩，求算出制动扭矩大于等于扭矩限值时，整车控制器输出制动扭矩大小为扭矩限值，否则输出求算出制动扭矩；
7)整车控制器将制动扭矩通过CAN报文形式发送给电机控制器，电机控制器控制电机实现这一制动扭矩，并将当前输出扭矩实时反馈给整车控制器。
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