CN112277657B - 一种电动汽车节能控制方法、装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电动汽车节能控制方法、装置，该方法步骤包括：S1.接收节能模式启动指令，当接收到节能模式启动指令时，启动节能控制模式，转入执行步骤S2；S2.判断车辆当前的运行状态；S3.当判断到车辆处于加速阶段时，根据车辆的加速阶段控制车辆按最优电机效率区间所对应的扭矩与车速进行加速，使得车辆保持在最优电机效率区间内运行。本发明具有实现方法简单、成本低、能够节能降耗，同时保持车辆动力性等优点。

Description

一种电动汽车节能控制方法、装置

技术领域

本发明涉及电动汽车控制技术领域，尤其涉及一种电动汽车节能控制方法、装置。

背景技术

对于纯电动汽车，降低车辆的能耗能够缩短充电时间、减少充电支出等，可利于新能源的推动以及实现可持续发展的经济模式，尤其是对于如城市公交车等的大型电动客车，能量消耗较大，节能降耗具有重大的意义。影响纯电动客车能耗的因素包括动力总成系统各部件工作效率、电机驱动系统及其传动系统的工作效率、动力电池的充放电效率及相关零部件耗电等，目前针对纯电动汽车降耗措施通常都是集中在提高驱动电机效率、车身减重、空调降耗等附件的能耗方面，但是上述方式在降低能耗的同时也会牺牲一部分动力性能，难以同时兼顾动力性以及节能降耗，因此如何能够兼顾动力性和节能降耗是当前纯电动汽车，尤其是纯电动客车亟待解决的问题。

纯电动汽车在行驶过程中，尤其是如城市公交车等的大型电动客车，驾驶员的技术水平以及操作习性等对节能降耗会产生很大的影响，而目前纯电动汽车的控制均是采用统一的固定控制策略，即车辆依据驾驶员的操作执行相应的加速、制动等，由于操作水平、操作习性等的差异，车辆在不同驾驶员驾驶时可能产生的能耗会不同，驾驶特性差距大的驾驶员之间甚至会产生非常大的能耗偏差，影响车辆的能耗控制。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种实现方法简单、成本低、能够节能降耗，同时保持车辆动力性的电动汽车节能控制方法、装置及兼顾能耗以及动力性的电动汽车。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种电动汽车节能控制方法，步骤包括：

S1. 节能启动：接收节能模式启动指令，当接收到所述节能模式启动指令时，启动节能控制模式，转入执行步骤S2；

S2. 状态判断：判断车辆当前的运行状态；

S3. 电机控制：当判断到车辆处于加速阶段时，根据车辆的加速状态控制车辆按最优电机效率区间所对应的扭矩与车速进行加速，使得车辆保持在所述最优电机效率区间内运行。

作为本发明方法的进一步改进，所述步骤S2中，当判断到车辆中加速踏板的开度大于第一预设开度值时，判定车辆处于加速阶段；当判断到制动踏板的开度大于第二预设开度值时，判定车辆处于制动阶段；当判断到加速踏板、制动踏板的开度均为零时，判定车辆处于溜车状态。

作为本发明方法的进一步改进，所述步骤S3的步骤包括：

S31. 获取车辆中加速踏板的开度，根据获取到的所述加速踏板的开度计算出车辆对应的目标扭矩以及车速；

S32. 判断所述步骤S31计算出的目标扭矩以及车速所对应的电机效率是否在最优效率区间内，如果是，按照所述目标扭矩控制车辆进行加速，否则按所述最优电机效率区间所对应的扭矩与车速控制车辆进行加速。

作为本发明方法的进一步改进，所述步骤S32中，具体通过将所述步骤S31计算出的目标扭矩以及车速与预先获取的电机效率map图进行比较，判断是否在最优效率区间内。

作为本发明方法的进一步改进，，所述步骤S32中按照所述目标扭矩控制进行加速时，具体通过控制目标扭矩响应曲线沿着所述最优电机效率区间运行。

作为本发明方法的进一步改进，所述步骤S3中还包括制动阶段控制步骤，具体步骤为：当判断到车辆处于制动阶段时，获取车辆中制动踏板的开度，如果获取到的所述制动踏板的开度大于第三预设开度值，控制执行气制动与电制动模式的混合制动，并按照预设量增大气制动介入的开度以增大电制动的扭矩；如果所述制动踏板的开度小于所述第三预设开度值时，控制执行电制动模式制动。

作为本发明方法的进一步改进，所述步骤S3中还包括溜车阶段控制步骤，具体步骤为：当判断到车辆处于溜车状态时，判断车辆的速度，若大于预设溜车车速阈值，启动溜车制动模式，施加一个制动扭矩以进行能量回收。

作为本发明方法的进一步改进，所述步骤S1后、步骤S2前还包括启动判断步骤，具体步骤为：判断车速是否超过预设启动值，如果是，转入执行步骤S2，否则返回执行步骤S1。

一种电动汽车节能控制装置，包括：

节能启动模块，用于接收节能模式启动指令，当接收到所述节能模式启动指令时，启动节能控制模式，转入执行状态判断模块；

状态判断模块，用于判断车辆当前的运行状态；

电机控制模块，用于当判断到车辆处于加速阶段时，根据车辆的加速状态控制车辆按最优电机效率区间所对应的扭矩与车速进行加速，使得车辆保持在所述最优电机效率区间内运行。

作为本发明装置的进一步改进，所述电机控制模块包括用于当判断到车辆处于加速阶段时，根据车辆的加速阶段控制车辆按最优电机效率区间所对应的扭矩与车速进行加速的加速阶段控制单元，还包括：

制动阶段控制单元，用于当判断到车辆处于制动阶段时，获取车辆中制动踏板的开度，如果获取到的所述制动踏板的开度大于第三预设开度值，控制执行气制动与电制动模式的混合制动，并按照预设量增大气制动介入的开度以增大电制动的扭矩；如果所述制动踏板的开度小于所述第三预设开度值时，控制执行电制动模式制动；

和/或溜车阶段控制单元，用于当判断到车辆处于溜车状态时，判断车辆的速度，若大于预设溜车车速阈值，启动溜车制动模式，施加一个制动扭矩以进行能量回收。

作为本发明装置的进一步改进，所述节能启动模块包括布置在车辆操控台的控制按钮，当检测到所述控制按钮按下时，启动节能控制模式。

一种电动汽车节能控制装置，包括控制器设备，所述控制器设备的存储介质上存储有被编程以执行上述节能控制方法的计算机程序。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明充分考虑不同驾驶员的驾驶特性，通过为车辆增设节能控制模式，当启动节能控制模式时调整车辆控制策略，在车辆加速阶段时自动控制调节电机工作点在高效区，使车辆能够在高效状态下运行，能够自动控制驾驶员的行驶速度，使得兼顾车辆动力性的同时尽可能的降低能耗、节省能源，避免不同驾驶员操作带来的能耗偏差，保持车辆运行在最优的节能状态。

2、本发明进一步在车辆加速阶段的节能控制时，若司机操作时对加速踏板的控制能够达到最优效率区间内，响应司机的操作控制车辆加速运行，若司机操作时对加速踏板的控制未能够达到最优效率区间内，则调整车辆的控制使得按最优效率区间控制车辆加速，使得车辆始终能够按照最优效率的节能模式加速运行，屏蔽不同驾驶员之间的操作差异，避免由于驾驶员的操作造成的能耗。

3、本发明进一步通过在车辆处于制动阶段时，依据制动踏板的开度启动电制动或电气混合制动，确保制动性能，同时采用电气混合制动时，通过增大气制动介入的开度，使得增大电制动的扭矩以增加回收能量，可以在制动阶段有效提高能量回收性能，进一步提高节能降耗性能；

4、本发明进一步考虑车辆路况受限等情况易于在高速运行后进行急刹车操作而造成大量能耗的问题，通过在溜车阶段时施加一个制动扭矩进行能量回收，可以充分利用溜车阶段进行制动能量回收，进一步提高节能降耗性能。

5、本发明进一步通过结合加速阶段、制动阶段以及溜车阶段的能量控制，能够充分挖掘车辆各状态下可控制能耗以及制动能量回馈，从而最大限度的实现车辆运行的节能减排。

附图说明

图1是本实施例电动汽车节能控制方法的实现流程示意图。

图2是本实施例实现电动汽车节能控制的实现原理示意图。

图3是本发明具体应用实施例中实现电动汽车节能控制的流程示意图。

图4是本实施例电动汽车节能控制装置的结构示意图。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

如图1所示，本实施例电动汽车节能控制方法的步骤包括：

S1. 节能启动：接收节能模式启动指令，当接收到节能模式启动指令时，启动节能控制模式，转入执行步骤S2；

S2. 状态判断：判断车辆当前的运行状态；

S3. 电机控制：当判断到车辆处于加速阶段时，根据车辆的加速状态控制车辆按最优电机效率区间所对应的扭矩与车速进行加速，使得车辆保持在最优电机效率区间内运行。

本实施例充分考虑不同驾驶员的驾驶特性，通过为车辆增设节能控制模式，当启动节能控制模式时调整车辆控制策略，基于车辆的运行状态，在车辆加速阶段时自动控制调节电机工作点在高效区，使车辆能够在高效状态下运行，能够自动控制驾驶员的行驶速度，使得兼顾车辆动力性的同时尽可能的降低能耗、节省能源，避免不同驾驶员操作带来的能耗偏差，保持车辆运行在最优的节能状态。

本实施例步骤S1具体在车辆上增设一个控制按钮，由该控制按钮控制启动节能控制模式，当控制按钮未按下时，整车控制不做处理，车辆保持正常运行模式，当控制按钮按下时，即发出节能模式启动指令，检测到控制按钮按下后即启动节能控制模式，调整整车控制策略为节能控制模式，实现正常运行模式与节能控制模式的切换，使得车辆即可以按正常控制策略运行，也可以在需要时切换至节能控制模式，满足不同工况的需求。可以理解的是，上述通过增加控制按钮启动触发节能控制模式，当然还可以通过钥匙、刷写程序等方式实现节能控制模式的启动触发。

本实施例中，步骤S1后、步骤S2前还包括启动判断步骤，具体步骤为：判断车速是否超过预设启动值，如果是，转入执行步骤S2，否则返回执行步骤S1。在车辆的速度较低时启动上述节能控制模式不能充分发挥节能性能以及影响控制精度，本实施例通过在启动节能控制模式后，检测车速的大小，当车速大于一定值时才控制进入节能控制模式的控制，确保充分发挥节能控制模式的性能。上述启动值可根据实际需求设定，优选的可设定为3km/h，即当启动节能控制模式后，同时车辆的速度大于3km/h时才执行节能控制模式控制。

本实施例步骤S2中，当判断到车辆中加速踏板的开度大于第一预设开度值时，判定车辆处于加速阶段；当判断到制动踏板的开度大于第二预设开度值时，判定车辆处于制动阶段；当判断到加速踏板、制动踏板的开度均为零时，判定车辆处于溜车状态，可以通过踏板的开度值大小实现车辆的加速、制动以及溜车状态的自动识别。上述预设开度值具体可根据实际需求设定，优选的，第一预设开度值、第二预设开度值可以设定为5%。

本实施例中，步骤S3的步骤包括：

S31. 获取车辆中加速踏板的开度，根据获取到的加速踏板的开度计算出车辆对应的目标扭矩以及车速；

S32. 判断步骤S31计算出的目标扭矩以及车速所对应的电机效率是否在最优效率区间内，如果是，按照目标扭矩控制车辆进行加速，否则按最优电机效率区间所对应的扭矩与车速控制车辆进行加速。

通过上述步骤，若司机操作时对加速踏板的控制能够达到最优效率区间内，响应司机的操作控制车辆加速运行，若司机操作时对加速踏板的控制未能够达到最优效率区间内，则调整车辆的控制使得按最优效率区间控制车辆加速，使得车辆始终能够按照最优效率的节能模式加速运行，屏蔽不同驾驶员之间的操作差异，避免由于驾驶员的操作造成的能耗。

本实施例步骤S32中，具体通过将步骤S31计算出的目标扭矩以及车速与预先获取的电机效率map图进行比较，判断是否在最优效率区间内。电机效率MAP图即为电机在给定转速和转矩下的效率分布，由电机效率MAP图即可得到电机的最高效率区间，根据驾驶员操作时的加速踏板开度值计算出目标扭矩后，基于电机效率MAP图即可判定目标扭矩是否在最优效率区间内。

本实施例步骤S32中按照目标扭矩控制进行加速时，具体通过控制目标扭矩响应曲线沿着最优电机效率区间运行。若判断到由驾驶员操作时的加速踏板开度值计算出的目标扭矩在电机的最优效率区间内，表明驾驶员的操作良好，响应驾驶员的踏板操作，在控制过程中使目标扭矩响应曲线尽量沿着电机的高效率区间运行，保持车辆持续按高效率运行。当电机处于弱磁区后，电机转矩下降，在此过程中，电机以牺牲扭矩为代价来升高转速，车辆能耗随车速提高而急剧增加；电机处于高速弱磁状态下，效率急剧降低。对于装载小功率电机的车型，电机在高速区间弱磁扩速下，效率会急剧减小，最后导致能耗增加。因此，本实施例从控制层面上降低能耗措施，配置为在保证正常运营的情况下，电机处于弱磁区后，通过控制使驾驶员继续加速过程中减慢电机转速同时提升速率，以进一步降低车辆能耗。

本实施例步骤S3中还包括制动阶段控制步骤，具体步骤为：当判断到车辆处于制动阶段时，获取车辆中制动踏板的开度，如果获取到的制动踏板的开度大于第三预设开度值，控制执行气制动与电制动模式的混合制动，并按照预设量增大气制动介入的开度以增大电制动的扭矩；如果制动踏板的开度小于第三预设开度值时，控制执行电制动模式制动。通过在车辆处于制动模式时，依据制动踏板的开度启动电制动或电气混合制动，确保制动性能，同时采用电气混合制动时，通过增大气制动介入的开度，来增大所增加的开度区间的电制动的扭矩以增加回收能量，可以在制动阶段有效提高能量回收性能，进一步提高节能降耗性能。

上述第三预设开度值以及气制动介入的开度等具体可根据实际需求设定，优选的第三预设开度值可设定为60%，气制动介入的开可以由原30%提高到60%。

本实施例步骤S3中还包括溜车阶段控制步骤，具体步骤为：当判断到车辆处于溜车状态时，判断车辆的速度，若大于预设溜车车速阈值，启动溜车制动模式，施加一个制动扭矩以进行能量回收。如城市公交所处于的路况通常会受到限制，溜车距离较短，驾驶员在高速行驶后容易有急刹操作，造成大量能量损耗，本实施例通过在高速溜车模式下，增加一个制动扭矩进行能量回收，可以充分利用溜车阶段进行制动能量回收，进一步提高节能降耗性能。

上述溜车车速阈值具体可根据实际需求设定，优选的可设定为45km/h。

本发明在具体应用实施例中在整车控制器中加载能够实现上述电动汽车节能控制方法的程序，在电动汽车的电子仪表增加控制按钮，如图2所示，整车控制器（VCU）、控制按钮以及电机控制器（MCU）之间通过CAN总线连接，整车控制器检测到控制按钮按下后启动节能控制模式，由整车控制器控制电机控制器以按照最优效率区间运行，实现车辆节能控制的详细流程如图3所示，具体为：

步骤1：打开节能模式后，VCU根据加速踏板的开度判断是否处于加速阶段，如果是，该模式下VCU根据司机的加速踏板开度值计算出目标扭矩，由预先根据试验做出的该电机的效率MAP图可得到最高效率区间，VCU判定计算出的目标扭矩是否在该最优效率区间内，若在则响应司机踏板按照目标扭矩加速，使目标扭矩响应曲线尽量沿着电机的高效率区间运行，若不在最优效率区间内，按最优效率区间对应的目标扭矩、车速进行加速；如果判定不处于加速阶段，转入执行步骤2；

步骤2：根据制动踏板的开度判断是否处于制动阶段，如果是，该模式下VCU增加气制动踏板深度介入点，将气制动介入的开度提高预设量，增大该开度区间的电制动的扭矩以增加回收能量；如果判定为不处于制动阶段，转入执行步骤3；

步骤3：判断车辆是否处于溜车阶段，如果是判断车速的大小，当车速大于45km/h时，开启溜车制动模式，增加一个制动扭矩进行能量回收，否则按正常状态行驶。

上述通过结合加速阶段、制动阶段以及溜车阶段的能量控制，能够充分挖掘车辆各状态下可控制能耗以及制动能量回馈，从而最大限度的实现节能减排。

如图4所示，本实施例电动汽车节能控制装置包括：

节能启动模块，用于接收节能模式启动指令，当接收到节能模式启动指令时，启动节能控制模式，转入执行状态判断模块；

状态判断模块，用于判断车辆当前的运行状态；

电机控制模块，用于当判断到车辆处于加速阶段时，根据车辆的加速状态控制车辆按最优电机效率区间所对应的扭矩与车速进行加速，使得车辆保持在最优电机效率区间内运行。

本实施例中，电机控制模块包括用于当判断到车辆处于加速阶段时，根据车辆的加速阶段控制车辆按最优电机效率区间所对应的扭矩与车速进行加速的加速阶段控制单元，还包括：

制动阶段控制单元，用于当判断到车辆处于制动阶段时，获取车辆中制动踏板的开度，如果获取到的制动踏板的开度大于第三预设开度值，控制执行气制动与电制动模式的混合制动，并按照预设量增大气制动介入的开度以增大电制动的扭矩；如果制动踏板的开度小于第三预设开度值时，控制执行电制动模式制动；

和溜车阶段控制单元，用于当判断到车辆处于溜车状态时，判断车辆的速度，若大于预设溜车车速阈值，启动溜车制动模式，施加一个制动扭矩以进行能量回收。

本实施例中，节能启动模块包括布置在车辆操控台的控制按钮，当检测到控制按钮按下时，启动节能控制模式。状态判断单元、电机控制单元具体设置在整车控制器VCU中，整车控制器VCU与控制按钮以及电机控制器MCU连接实现节能控制模式，具体如图2、3所示。

本实施例电动汽车节能控制装置与上述电动汽车节能控制方法一一对应，在此不再一一赘述。

本实施例电动汽车节能控制装置，还可以为：包括控制器设备，控制器设备的存储介质上存储有被编程以执行上述电动汽车节能控制方法的计算机程序。

上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (11)

1.一种电动汽车节能控制方法，其特征在于，步骤包括：

S1.节能启动：接收节能模式启动指令，当接收到所述节能模式启动指令时，启动节能控制模式，转入执行步骤S2；

S2.状态判断：判断车辆所处的运行状态；

S3.电机控制：当判断到车辆处于加速阶段时，根据车辆的加速状态控制车辆按最优电机效率区间所对应的扭矩与车速进行加速，控制目标扭矩响应曲线沿着所述最优电机效率区间运行，使得车辆保持在所述最优电机效率区间内运行；所述最优电机效率区间根据电机效率MAP图得到，所述电机效率MAP图为电机在给定转速和转矩下的效率分布，所述目标扭矩根据车辆中加速踏板的开度计算得到；

所述步骤S3的步骤包括：

S31.获取车辆中加速踏板的开度，根据获取到的所述加速踏板的开度计算出车辆对应的目标扭矩以及车速；

S32.判断所述步骤S31计算出的目标扭矩以及车速所对应的电机效率是否在最优效率区间内，如果是，按照所述目标扭矩控制车辆进行加速，否则按所述最优电机效率区间所对应的扭矩与车速控制车辆进行加速。

2.根据权利要求1所述的电动汽车节能控制方法，其特征在于，所述步骤S2中，当判断到车辆中加速踏板的开度大于第一预设开度值时，判定车辆处于加速阶段；当判断到制动踏板的开度大于第二预设开度值时，判定车辆处于制动阶段；当判断到加速踏板、制动踏板的开度均为零时，判定车辆处于溜车状态。

3.根据权利要求1所述的电动汽车节能控制方法，其特征在于，所述步骤S32中，具体通过将所述步骤S31计算出的目标扭矩以及车速与预先获取的电机效率map图进行比较，判断是否在最优效率区间内。

4.根据权利要求1所述的电动汽车节能控制方法，其特征在于，所述步骤S32中按照所述目标扭矩控制进行加速时，具体通过控制目标扭矩响应曲线沿着所述最优电机效率区间运行。

5.根据权利要求1～4中任意一项所述的电动汽车节能控制方法，其特征在于，所述步骤S3中还包括制动阶段控制步骤，具体步骤为：当判断到车辆处于制动阶段时，获取车辆中制动踏板的开度，如果获取到的所述制动踏板的开度大于第三预设开度值，控制执行气制动与电制动模式的混合制动，并按照预设量增大气制动介入的开度以增大电制动的扭矩；如果所述制动踏板的开度小于所述第三预设开度值时，控制执行电制动模式制动。

6.根据权利要求1～4中任意一项所述的电动汽车节能控制方法，其特征在于，所述步骤S3中还包括溜车阶段控制步骤，具体步骤为：当判断到车辆处于溜车状态时，判断车辆的速度，若大于预设溜车车速阈值，启动溜车制动模式，施加一个制动扭矩以进行能量回收。

7.根据权利要求1～4中任意一项所述的电动汽车节能控制方法，其特征在于，所述步骤S1后、步骤S2前还包括启动判断步骤，具体步骤为：判断车速是否超过预设启动值，如果是，转入执行步骤S2，否则返回执行步骤S1。

8.一种电动汽车节能控制装置，其特征在于，包括：

节能启动模块，用于接收节能模式启动指令，当接收到所述节能模式启动指令时，启动节能控制模式，转入执行状态判断模块；

状态判断模块，用于判断车辆当前的运行状态；

电机控制模块，用于当判断到车辆处于加速阶段时，根据车辆的加速状态控制车辆按最优电机效率区间所对应的扭矩与车速进行加速，控制目标扭矩响应曲线沿着所述最优电机效率区间运行，使得车辆保持在所述最优电机效率区间内运行；

所述最优电机效率区间根据电机效率MAP图得到，所述电机效率MAP图为电机在给定转速和转矩下的效率分布，所述目标扭矩根据车辆中加速踏板的开度计算得到；

所述电机控制模块包括：

第一单元，用于获取车辆中加速踏板的开度，根据获取到的所述加速踏板的开度计算出车辆对应的目标扭矩以及车速；

第二单元，用于判断所述第一单元计算出的目标扭矩以及车速所对应的电机效率是否在最优效率区间内，如果是，按照所述目标扭矩控制车辆进行加速，否则按所述最优电机效率区间所对应的扭矩与车速控制车辆进行加速。

9.根据权利要求8所述的电动汽车节能控制装置，其特征在于，所述电机控制模块包括用于当判断到车辆处于加速阶段时，根据车辆的加速阶段控制车辆按最优电机效率区间所对应的扭矩与车速进行加速的加速阶段控制单元，还包括：

制动阶段控制单元，用于当判断到车辆处于制动阶段时，获取车辆中制动踏板的开度，如果获取到的所述制动踏板的开度大于第三预设开度值，控制执行气制动与电制动模式的混合制动，并按照预设量增大气制动介入的开度以增大电制动的扭矩；如果所述制动踏板的开度小于所述第三预设开度值时，控制执行电制动模式制动；

和/或溜车阶段控制单元，用于当判断到车辆处于溜车状态时，判断车辆的速度，若大于预设溜车车速阈值，启动溜车制动模式，施加一个制动扭矩以进行能量回收。

10.根据权利要求8或9所述的电动汽车节能控制装置，其特征在于，所述节能启动模块包括布置在车辆操控台的控制按钮，当检测到所述控制按钮按下时，启动节能控制模式。

11.一种电动汽车节能控制装置，包括控制器设备，其特征在于，所述控制器设备的存储介质上存储有被编程以执行权利要求1～7中任意一项所述节能控制方法的计算机程序。

Images