CN112549974A - 一种氢能汽车能量回馈管理系统及其管理方法 - Google Patents

一种氢能汽车能量回馈管理系统及其管理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种氢能汽车能量回馈管理系统及其管理方法。该系统包括整车控制器分别与显示模块、储能装置、电机控制器、燃料电池控制器和制动控制器电性连接，制动控制器分别与轮速传感器和制动踏板行程传感器电性连接。本发明由制动控制器发起制动能量回馈可以极大的提高能量回馈效率，在制动减速度较低的时候完全由电机再生制动来完成，制动能量完全由电机转换为电能并存储到储能装置，提高制动能量回收效率；燃料电池系统的能量也可以被回收，以及制动踏板行程传感器的运用，可以对车辆制动减速度进行计算，极大的提高了制动能量回收的经济性和安全性；采用轮速传感器输入给制动控制器计算车速，比使用电机转速间接计算车速要更加准确。

Description

一种氢能汽车能量回馈管理系统及其管理方法
技术领域
本发明涉及氢能汽车技术领域，尤其涉及一种氢能汽车能量回馈管理系统及其管理方法。
背景技术
我国氢能汽车正在飞速发展，各种性能指标已达到运营要求，开始向大规模产业化迈进。然而，一种新的能源系统要得到推广和应用，其环保和经济性是应该首先被关注的，如何提升氢能汽车能量回馈控制系统的环保和经济性是急需解决的一个问题。
发明内容
本发明的目的在于，针对现有技术的上述不足，提出一种极大的提高能量回馈效率的氢能汽车能量回馈管理系统。
本发明的一种氢能汽车能量回馈管理系统，包括整车控制器、制动控制器、制动踏板行程传感器、轮速传感器、显示模块、储能装置、电机控制器、燃料电池控制器；所述整车控制器分别与所述显示模块、储能装置、电机控制器、燃料电池控制器和制动控制器电性连接，所述制动控制器分别与所述轮速传感器和制动踏板行程传感器电性连接。
进一步的，所述制动控制器通过硬线与所述轮速传感器电性连接。
进一步的，所述显示模块包括控制电路和液晶屏，所述整车控制器通过CAN总线和控制电路进行通讯，控制电路通过串口通讯线和液晶屏进行通讯，控制电路用于处理所述整车控制器发出的模式信号，得到相应的能量流图信息，并传输至液晶屏，液晶屏显示对应的能量流图。
进一步的，所述能量流图在所述液晶屏上以动画形式显示，包括由燃料电池、储能装置、电机和车轮组成的结构图，以及表示他们之间能量流动方向的动态线条。
进一步的，所述显示模块装配在多媒体播放器上面。
一种氢能汽车能量回馈管理系统的管理方法，制动能量回收触发条件如下：
1.1车辆在Ready状态，制动控制器接收到整车控制器发出的Ready信号；
1.2车速大于等于10km/h，制动控制器发送车速信号给整车控制器，其中车速由轮速传感器输入给制动控制器计算所得；
1.3车辆档位在D档或R档，制动控制器接收到整车控制器发出的档位信号为D档或R档；
1.4制动踏板开度大于0％，制动控制器接收到制动踏板行程传感器发出的制动踏板行程信号大于0％；
1.5未发生禁止能量回收的故障；
满足1.1-1.5的所有条件，则车辆可以进入制动能量回收模式，制动控制器根据制动踏板行程传感器的制动踏板行程开度信号、储能装置的峰值充电功率和电机控制器的发送的最大发电扭矩，计算并发送制动回馈扭矩给整车控制器，整车控制器负责执行制动回馈扭矩，并发送扭矩请求给电机控制器执行，电机控制器运行在发电模式给储能装置进行充电，同时燃料电池控制器也可根据整车控制器发送的需求功率运行在发电模式，给储能装置进行充电；
上述1.1-1.5所述条件有任一条件不满足，则退出制动能量回收模式。
进一步的，条件1.5中，制动控制器的制动防抱死系统ABS功能未激活、电子稳定系统ESC功能未激活的、制动控制器发出的车速有效且车辆行进方向和整车控制器发送的车辆档位一致和整车控制器发送的巡航模式为不在巡航模式下等，且所有系统未进入故障模式。
滑行能量回收触发条件如下：
2.1车辆在Ready状态，制动控制器接收到整车控制器发出的Ready信号；
2.2车速大于等于10km/h，制动控制器发送车速信号给整车控制器，其中车速由轮速传感器输入给制动控制器计算所得；
2.3车辆档位在D档或R档，制动控制器接收到整车控制器发出的档位信号为D档或R档；
2.4制动踏板开度等于0％，制动控制器接收到制动踏板行程传感器发出的制动踏板行程信号等于0％；
2.5未发生禁止能量回收的故障；
2.6油门开度小于8％；整车控制器发送的油门开度信号小于8％；
满足以上条件，则车辆可以进入滑动能量回收模式，整车控制器根据车辆目标减速度Zg、储能装置的峰值充电功率和电机控制器的发送的最大发电扭矩，来计算电机需求扭矩并发送给电机控制器执行，电机控制器运行在发电模式给储能装置进行充电，同时燃料电池控制器也可根据整车控制器发送的需求功率运行在发电模式，给储能装置进行充电；其中，目标减速度Zg的数值按需求设定。
进一步的，条件2.5中，制动控制器的制动防抱死系统ABS功能未激活、电子稳定系统ESC功能未激活的、制动控制器发出的车速有效且车辆行进方向和整车控制器发送的车辆档位一致和整车控制器发送的巡航模式为不在巡航模式下等，且所有系统未进入故障模式。
本发明的一种氢能汽车能量回馈管理系统由制动控制器发起制动能量回馈可以极大的提高能量回馈效率，在制动减速度较低的时候完全由电机再生制动来完成，制动能量完全由电机转换为电能并存储到储能装置，提高制动能量回收效率；燃料电池系统的能量也可以被回收，以及制动踏板行程传感器的运用，可以对车辆制动减速度进行计算，极大的提高了制动能量回收的经济性和安全性；采用轮速传感器输入给制动控制器计算车速，比使用电机转速间接计算车速要更加准确；丰富的能量流显示，给驾驶员的驾驶带来更多乐趣。
附图说明
图1为本发明的一种氢能汽车能量回馈管理系统的结构示意图；
图2为本发明的一种氢能汽车能量回馈管理系统的管理方法的流程图；
图3为本发明的一种氢能汽车能量回馈管理系统的纯电模式能量回馈的能量流图；
图4为本发明的一种氢能汽车能量回馈管理系统的混动模式能量回馈的能量流图；
图5为本发明的一种氢能汽车能量回馈管理系统的显示模块的结构示意图。
1-整车控制器；2-制动控制器；3-制动踏板行程传感器；4-轮速传感器；5-显示模块；6-储能装置；7-电机控制器；8-燃料电池控制器；9-燃料电池；10-电机；11-车轮；12-动态线条；13-多媒体播放器；14-控制电路；15-液晶屏。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
如图1所示，本发明的一种氢能汽车能量回馈管理系统，包括整车控制器1、制动控制器2、制动踏板行程传感器3、轮速传感器4、显示模块5、储能装置6、电机控制器7、燃料电池控制器8；整车控制器1分别与显示模块5、储能装置6、电机控制器7、燃料电池控制器8和制动控制器2电性连接，制动控制器2分别与轮速传感器4和制动踏板行程传感器3电性连接。
制动踏板行程传感器3的作用是采集制动踏板的行程；
制动控制器2的作用是采集制动踏板行程传感器3信号、轮速信等，实现车轮11防抱死、电子制动力分配、车辆动态控制、驱动防滑控制等功能；
轮速传感器4采集四轮的轮速并通过硬线信号发给制动踏板行程传感器3；
整车控制器1的作用是对驾驶员需求进行解析、能量管理、扭矩管理、故障处理、仪表显示灯、高压上下电等；
显示模块5的作用是作为组合仪表显示车辆的档位、车速等重要信息；
储能装置6的作用是存储电能，并辅助燃料电池9启动。
燃料电池控制器8的作用是对燃料系统关键电压、电流、温度数据进行采集，并控制系统内部的氢气循环泵、空气压缩机、水泵等所有电气零部件。
车辆进入制动能量回收模式，制动控制器2根据制动踏板行程传感器3的制动踏板行程开度信号、储能装置6的峰值充电功率和电机控制器7的发送的最大发电扭矩，计算并发送制动回馈扭矩给整车控制器1，整车控制器1负责执行制动回馈扭矩，并发送扭矩请求给电机控制器7执行，电机控制器7运行在发电模式给储能装置6进行充电，同时燃料电池控制器8也可根据整车控制器1发送的需求功率运行在发电模式，给储能装置6进行充电。
车辆进入滑动能量回收模式，整车控制器1根据车辆目标减速度Zg、储能装置6的峰值充电功率和电机控制器7的发送的最大发电扭矩，来计算电机10需求扭矩并发送给电机控制器7执行，电机控制器7运行在发电模式给储能装置6进行充电，同时燃料电池控制器8也可根据整车控制器1发送的需求功率运行在发电模式，给储能装置6进行充电；其中，目标减速度Zg的数值按需求设定。
本发明的一种氢能汽车能量回馈管理系统由制动控制器2发起制动能量回馈可以极大的提高能量回馈效率，在制动减速度较低的时候完全由电机10再生制动来完成，制动能量完全由电机10转换为电能并存储到储能装置6，提高制动能量回收效率；燃料电池9系统的能量也可以被回收，以及制动踏板行程传感器3的运用，可以对车辆制动减速度进行计算，极大的提高了制动能量回收的经济性和安全性。
制动控制器2可以通过硬线与轮速传感器4电性连接。
如图5所示，显示模块5的结构有多种，在本实施例中，显示模块5可以包括控制电路14和液晶屏15，整车控制器1通过CAN总线和控制电路14进行通讯，控制电路14通过串口通讯线和液晶屏15进行通讯，控制电路14用于处理整车控制器1发出的模式信号，得到相应的能量流图信息，并传输至液晶屏15，液晶屏15显示对应的能量流图。
能量流图在液晶屏15上以动画形式显示，包括由燃料电池9、储能装置6、电机10和车轮11组成的结构图，以及表示他们之间能量流动方向的动态线条12。丰富的能量流显示，给驾驶员的驾驶带来更多乐趣。例如：如图3所示，纯电模式能量回馈(含制动能量回馈和滑行能量回馈)的能量流显示：从车轮11到电机10到储能装置6；；混动模式能量回馈(含制动能量回馈和滑行能量回馈)的能量流显示：如图4所示，从车轮11到电机10到储能装置6；同时从氢燃料电池9到储能装置6。
如图5所示，显示模块5的装备位置有多种，在这里不做限定，为了方便用户使用和车内装饰效果，显示模块5可以装配在多媒体播放器13上面。
如图2所示，一种氢能汽车能量回馈管理系统的管理方法，制动能量回收触发条件如下：
1.1车辆在Ready状态，制动控制器2接收到整车控制器1发出的Ready信号。
1.2车速大于等于X km/h，制动控制器2发送车速信号给整车控制器1，其中车速由轮速传感器4输入给制动控制器2计算所得；采用轮速传感器4输入给制动控制器2计算车速，比使用电机10转速间接计算车速要更加准确。
1.3车辆档位在D档或R档，制动控制器2接收到整车控制器1发出的档位信号为D档或R档。
1.4制动踏板开度大于0％，制动控制器2接收到制动踏板行程传感器3发出的制动踏板行程信号大于0％。
1.5未发生禁止能量回收的故障；制动控制器2的制动防抱死系统ABS功能未激活、电子稳定系统ESC功能未激活的、制动控制器2发出的车速有效且车辆行进方向和整车控制器1发送的车辆档位一致和整车控制器1发送的巡航模式为不在巡航模式下等，且所有系统未进入故障模式。
满足1.1-1.5的所有条件，则车辆进入制动能量回收模式，制动控制器2根据制动踏板行程传感器3的制动踏板行程开度信号、储能装置6的峰值充电功率和电机控制器7的发送的最大发电扭矩，计算并发送制动回馈扭矩给整车控制器1，整车控制器1负责执行制动回馈扭矩，并发送扭矩请求给电机控制器7执行，电机控制器7运行在发电模式给储能装置6进行充电，同时燃料电池控制器8也可根据整车控制器1发送的需求功率运行在发电模式，给储能装置6进行充电；
上述1.1-1.5条件有任一条件不满足，则退出制动能量回收模式。
滑行能量回收触发条件如下：
2.1车辆在Ready状态，制动控制器2接收到整车控制器1发出的Ready信号；
2.2车速大于等于10km/h，制动控制器2发送车速信号给整车控制器1，其中车速由轮速传感器4输入给制动控制器2计算所得；采用轮速传感器4输入给制动控制器2计算车速，比使用电机10转速间接计算车速要更加准确。
2.3车辆档位在D档或R档，制动控制器2接收到整车控制器1发出的档位信号为D档或R档。
2.4制动踏板开度等于0％，制动控制器2接收到制动踏板行程传感器3发出的制动踏板行程信号等于0％。
2.5未发生禁止能量回收的故障；制动控制器2的制动防抱死系统ABS功能未激活、电子稳定系统ESC功能未激活的、制动控制器2发出的车速有效且车辆行进方向和整车控制器1发送的车辆档位一致和整车控制器1发送的巡航模式为不在巡航模式下等，且所有系统未进入故障模式。
2.6油门开度小于8％；整车控制器1发送的油门开度信号小于8％。
满足以上条件，则车辆可以进入滑动能量回收模式，整车控制器1根据车辆目标减速度Zg、储能装置6的峰值充电功率和电机控制器7的发送的最大发电扭矩，来计算电机10需求扭矩并发送给电机控制器7执行，电机控制器7运行在发电模式给储能装置6进行充电，同时燃料电池控制器8也可根据整车控制器1发送的需求功率运行在发电模式，给储能装置6进行充电；其中，目标减速度Zg的数值按需求设定。
以上未涉及之处，适用于现有技术。
虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围，本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例来做出各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的方向或者超越所附权利要求书所定义的范围。本领域的技术人员应该理解，凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种氢能汽车能量回馈管理系统，其特征在于：包括整车控制器(1)、制动控制器(2)、制动踏板行程传感器(3)、轮速传感器(4)、显示模块(5)、储能装置(6)、电机控制器(7)、燃料电池控制器(8)；所述整车控制器(1)分别与所述显示模块(5)、储能装置(6)、电机控制器(7)、燃料电池控制器(8)和制动控制器(2)电性连接，所述制动控制器(2)分别与所述轮速传感器(4)和制动踏板行程传感器(3)电性连接。
2.如权利要求1所述的一种氢能汽车能量回馈管理系统，其特征在于：所述制动控制器(2)通过硬线与所述轮速传感器(4)电性连接。
3.如权利要求1所述的一种氢能汽车能量回馈管理系统，其特征在于：所述显示模块(5)包括控制电路(14)和液晶屏(15)，所述整车控制器(1)通过CAN总线和控制电路(14)进行通讯，控制电路(14)通过串口通讯线和液晶屏(15)进行通讯，控制电路(14)用于处理所述整车控制器(1)发出的模式信号，得到相应的能量流图信息，并传输至液晶屏(15)，液晶屏(15)显示对应的能量流图。
4.如权利要求3所述的一种氢能汽车能量回馈管理系统，其特征在于：所述能量流图在所述液晶屏(15)上以动画形式显示，包括由燃料电池(9)、储能装置(6)、电机(10)和车轮(11)组成的结构图，以及表示他们之间能量流动方向的动态线条(12)。
5.如权利要求3所述的一种氢能汽车能量回馈管理系统，其特征在于：所述显示模块(5)装配在多媒体播放器(13)上面。
6.如权利要求1-5任一项所述的一种氢能汽车能量回馈管理系统的管理方法，其特征在于：制动能量回收触发条件如下：
1.1车辆在Ready状态，制动控制器(2)接收到整车控制器(1)发出的Ready信号；
1.2车速大于等于X km/h，制动控制器(2)发送车速信号给整车控制器(1)，其中车速由轮速传感器(4)输入给制动控制器(2)计算所得；
1.3车辆档位在D档或R档，制动控制器(2)接收到整车控制器(1)发出的档位信号为D档或R档；
1.4制动踏板开度大于0％，制动控制器(2)接收到制动踏板行程传感器(3)发出的制动踏板行程信号大于0％；
1.5未发生禁止能量回收的故障；
满足1.1-1.5的所有条件，则车辆进入制动能量回收模式，制动控制器(2)根据制动踏板行程传感器(3)的制动踏板行程开度信号、储能装置(6)的峰值充电功率和电机控制器(7)的发送的最大发电扭矩，计算并发送制动回馈扭矩给整车控制器(1)，整车控制器(1)负责执行制动回馈扭矩，并发送扭矩请求给电机控制器(7)执行，电机控制器(7)运行在发电模式给储能装置(6)进行充电，同时燃料电池控制器(8)也可根据整车控制器(1)发送的需求功率运行在发电模式，给储能装置(6)进行充电；
上述1.1-1.5所述条件有任一条件不满足，则退出制动能量回收模式。
7.如权利要求6所述的一种氢能汽车能量回馈管理系统的管理方法，其特征在于：条件1.5中，制动控制器(2)的制动防抱死系统ABS功能未激活、电子稳定系统ESC功能未激活的、制动控制器(2)发出的车速有效且车辆行进方向和整车控制器(1)发送的车辆档位一致和整车控制器(1)发送的巡航模式为不在巡航模式下等，且所有系统未进入故障模式。
8.如权利要求6所述的一种氢能汽车能量回馈管理系统的管理方法，其特征在于：滑行能量回收触发条件如下：
2.1车辆在Ready状态，制动控制器(2)接收到整车控制器(1)发出的Ready信号；
2.2车速大于等于10km/h，制动控制器(2)发送车速信号给整车控制器(1)，其中车速由轮速传感器(4)输入给制动控制器(2)计算所得；
2.3车辆档位在D档或R档，制动控制器(2)接收到整车控制器(1)发出的档位信号为D档或R档；
2.4制动踏板开度等于0％，制动控制器(2)接收到制动踏板行程传感器(3)发出的制动踏板行程信号等于0％；
2.5未发生禁止能量回收的故障；
2.6油门开度小于8％；整车控制器(1)发送的油门开度信号小于8％；
满足以上条件，则车辆进入滑动能量回收模式，整车控制器(1)根据车辆目标减速度Zg、储能装置(6)的峰值充电功率和电机控制器(7)的发送的最大发电扭矩，来计算电机(10)需求扭矩并发送给电机控制器(7)执行，电机控制器(7)运行在发电模式给储能装置(6)进行充电，同时燃料电池控制器(8)也可根据整车控制器(1)发送的需求功率运行在发电模式，给储能装置(6)进行充电；其中，目标减速度Zg的数值按需求设定。
9.如权利要求8所述的一种氢能汽车能量回馈管理系统的管理方法，其特征在于：条件2.5中，制动控制器(2)的制动防抱死系统ABS功能未激活、电子稳定系统ESC功能未激活的、制动控制器(2)发出的车速有效且车辆行进方向和整车控制器(1)发送的车辆档位一致和整车控制器(1)发送的巡航模式为不在巡航模式下等，且所有系统未进入故障模式。
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