CN112693464A - 一种适用于新能源商用车制动能量回馈控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种适用于新能源商用车制动能量回馈控制方法，涉及新能源汽车领域，解决现有扭矩控制方法中，动能量回馈进入或退出条件设定不完善，影响驾驶员的驾乘舒适性或影响电池的使用寿命，以及存在部件容易断裂的故障或出现反向高电压击穿高压回路中的元器件等问题，本发明方法完善了制动能量回馈进入或退出条件,不会在低车速时,进入回馈状态,并且进入和退出回馈状态的车速和踏板角度都留有缓冲空间,避免影响驾驶员的驾乘舒适性；设定进入和退出回馈状态的动力电池SOC阈值，防止动力电池过充影响的整体使用寿命；与整车最高级故障及ABS功能相关，保证整车安全性。
Description
技术领域
本发明涉及新能源汽车领域，具体涉及一种适用于新能源商用车制动能量回馈控制方法。
背景技术
电驱化是新能源汽车重要发展方向。近年来，纯电动汽车、燃料电池汽车、混合动力汽车都在快速并行发展。节能是新能源汽车技术发展的关重点之一，怎样有效的控制提升能量的使用效率，增加整车的续驶里程是整车电驱化控制技术重要环节，能量回收就成为现阶段的重要手段。
制动回馈功能的作用是当踩下制动踏板整车处于制动工况时，在一定的车速范围内，SOC低于某一阈值时，通过给电机发出负扭矩请求的形式发电，实现电量的回收，提升能量利用率，并协助整车进行制动。
现有的扭矩控制策略中，制动能量回馈进入或退出条件设定不完善，在能量回收的过程中会影响驾驶员的驾乘舒适性或影响电池的使用寿命；在设计时没有考虑最大回馈扭矩及回馈电流限制，可能会出现传动系统中的某个部件容易断裂的故障或出现反向高电压击穿高压回路中的元器件；在扭矩控制时，应回馈扭矩设置不合理，数据处理不平顺，会出现扭矩抖动的情况。
发明内容
本发明为解决现有扭矩控制方法中，动能量回馈进入或退出条件设定不完善，影响驾驶员的驾乘舒适性或影响电池的使用寿命，以及存在部件容易断裂的故障或出现反向高电压击穿高压回路中的元器件等问题，提供一种适用于新能源商用车制动能量回馈控制方法。
一种适用于新能源商用车制动能量回馈控制方法，该方法的具体实现过程为：该方法包括设定制动能量回馈进入或退出的条件；限制系统最大回馈扭矩以及VCU根据公式y＝a*x2+b*x，获得扭矩系数；
所述x为制动踏板开度，a，b的取值为通过在不同车速下踩下制动踏板的值；
制动能量回馈进入或退出的条件具体为：进入制动能量回馈状态，同时满足以下条件：
车速>x1 km/h，所述x1为车辆允许进入制动回馈的最低车速；
整车处于可行驶状态；
加速踏板开度小于x2％，所述x2为加速踏板的最低有效值；
制动踏板被踩下；
动力电池的SOC应小于x3％,所述x3为动力电池允许充电的最大SOC值；
整车未发生三级故障；
逻辑挡位为D挡；
ABS无故障；
ABS未激活；
退出制动能量回馈状态，满足下述任意一个条件：
车速<x1 km/h；
非行驶状态；
加速踏板状态为踩下；
制动踏板状态被松开；
逻辑挡位非D挡；
SOC大于x3％；
故障诊断发出整车三级故障；
ABS已激活；
ABS故障；
所述限制系统最大回馈扭矩，包括实际制动回馈扭矩计算、制动回馈扭矩计算，电机回馈扭矩限值以及电池回馈扭矩限值。
本发明的有益效果：本发明通过分析整车的各种运行工况及扭矩在整车运行过程中的需求，开发了制动能量回馈控制方法，在实车上进行验证，不断优化控制方案和技术参数。经过试验验证，证明本方法的可行性。具体存在以下优点：
(1)完善了制动能量回馈进入或退出条件,不会在低车速时,进入回馈状态,并且进入和退出回馈状态的车速和踏板角度都留有缓冲空间,避免影响驾驶员的驾乘舒适性；设定进入和退出回馈状态的动力电池SOC阈值，防止动力电池过充影响的整体使用寿命；与整车最高级故障及ABS功能相关，保证整车安全性。
(2)限制系统最大回馈扭矩，对传动系统中的各部件在机械冲击过程中进行保护，同时限制了系统最大制动回馈电流，对高压回路中的元器件及动力电池进行保护。
(3)在VCU采集制动踏板信号过程中，减少软件处理过程中的数据查询，提高运算速率，并保证扭矩输出的平滑性。
附图说明
图1为本发明所述的一种适用于新能源商用车制动能量回馈控制方法的原理框图。
具体实施方式
结合图1说明本实施方式，一种适用于新能源商用车制动能量回馈控制方法，该方法通过图1所示系统实现。该系统包括挡位处理模块、油门踏板处理模块、制动踏板处理模块、故障处理模块、上下电模块、制动回馈模块以及扭矩仲裁模块；
所述挡位控制器SCU，挡位处理模块将逻辑挡位信号发送至制动回馈模块；
所述油门踏板处理模块和制动踏板处理模块分别将加速踏板信号和制动踏板信号传送到制动回馈模块；
所述故障处理模块将ABS故障等级信号和BMS的电池SOC，电池组当前最大允许回馈电流以及电池组总电压发送至制动回馈模块；
所述上下电模块将ready信号发送至制动回馈模块；
所述ABS将激活信号和车速信号，MCU将电机转速信号发送至制动回馈模块；
所述制动回馈模块将接收的信号进行处理后(模拟信号转成数字信号，CAN信号解析等)发送至扭矩仲裁模块。
本实施方式所述的方法包括设定完善的制动能量回馈进入或退出的条件，保证在能量回收的过程中驾驶员的驾乘舒适性和动力电池的整体使用寿命。限制系统最大回馈扭矩：包括对传动系统中的各部件在机械冲击过程中进行保护；同时限制系统最大制动回馈电流，动高压回路中的元器件及动力电池进行保护；
VCU根据不同的制动踏板开度和车速，VCU根据公式y＝a*x2+b*x得出扭矩系数，其中x为制动踏板开度，取值范围为[0,1]，a,b的取值是通过在不同车速下踩下制动踏板，评价车辆的减速度，当其满足主观评价的要求后确认的值。
设定制动能量回馈进入或退出的条件，整车启动时系统默认进入非制动回馈状态。进入或退出制动能量回馈的具体条件如下：
进入制动能量回馈状态，同时满足以下条件：
车速>x1 km/h,其中x1是车辆允许进入制动回馈的最低车速；
整车处于Ready状态；
加速踏板开度小于x2％，其中x2为加速踏板的最低有效值；
制动踏板被踩下；
动力电池的SOC应小于x3％，其中x3为动力电池允许充电的最大SOC值；
整车未发生三级故障；
逻辑挡位为D挡；
ABS无故障；
ABS未激活。
本实施方式中，X1确定为10，X2确定为2，X3确定为90。
退出制动能量回馈功能，满足任意条件
车速<x1 km/h；
非Ready状态；
加速踏板状态为踩下；
制动踏板状态被松开；
逻辑挡位非D挡；
SOC大于x3％；
故障诊断发出整车三级故障(最高级)；
ABS已激活；
ABS故障。
本实施方式中，限制系统最大回馈扭矩；具体如下:
实际制动回馈扭矩计算，实际制动回馈扭矩的计算方法如下：
实际制动回馈扭矩＝min(制动回馈扭矩，电机回馈扭矩限值，电池回馈扭矩限值)。
制动回馈扭矩计算，制动回馈扭矩＝系统制动能力扭矩×制动回馈扭矩系数
系统制动能力扭矩为传动系统中承受反向扭矩能力最弱部件的最大能够承受的反向扭矩。
电机回馈扭矩限值，根据电机发电外特性图得知电机所能产生的回馈扭矩最大值。所述外特性图是将电机在测功机上进行发电状态的测量，即可得出电机在发电状态的外特性曲线，x轴是电机转速，y轴是电机的扭矩。
电池回馈扭矩限值，根据BMS实时反馈的电池组当前最大允许回馈电流，和电池组总电压计算出可充电功率，再通过电池组可充电功率得出对应的回馈扭矩。计算方法如下：
Pregan＝电池组当前最大允许回馈电流×电池组总电压；
电池回馈扭矩限值＝Pregan*9550/n；
Pregan为电池可充电功率，n为电机转速。
本实施方式中，VCU根据不同的制动踏板开度和车速，通过查表(见表1)得出需求的回馈扭矩系数，表1中未体现数据区域,采用线性插值法进行计算,解决VCU在处理加制动板开度信号是数据采集密集问题中，减少软件处理过程中的数据查询，提高运算速率，并保证扭矩输出的平滑性。
表1
本实施方式所述的能量回馈控制方法，(1)完善制动能量回馈进入或退出条件,保证在能量回收的过程中驾驶员的驾乘舒适性和电池的整体使用寿命。(2)限制电机最大制动回馈扭矩，对传动系统中的各部件在机械冲击过程中进行保护,同时限制了系统最大制动回馈电流，动高压回路中的元器件及动力电池进行保护。(3)就解决制动能量回馈过程中,VCU采集制动踏板信号过程中，减少软件处理过程中的数据查询，提高运算速率，并保证扭矩输出的平滑性。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (4)
1.一种适用于新能源商用车制动能量回馈控制方法，其特征是：该方法包括设定制动能量回馈进入或退出的条件；限制系统最大回馈扭矩以及VCU根据公式y＝a*x2+b*x，获得扭矩系数；
所述x为制动踏板开度，a，b的取值为通过在不同车速下踩下制动踏板的值；
制动能量回馈进入或退出的条件具体为：进入制动能量回馈状态，同时满足以下条件：
车速>x1km/h，所述x1为车辆允许进入制动回馈的最低车速；
整车处于可行驶状态；
加速踏板开度小于x2％，所述x2为加速踏板的最低有效值；
制动踏板被踩下；
动力电池的SOC应小于x3％,所述x3为动力电池允许充电的最大SOC值；
整车未发生三级故障；
逻辑挡位为D挡；
ABS无故障；
ABS未激活；
退出制动能量回馈状态，满足下述任意一个条件：
车速<x1km/h；
非行驶状态；
加速踏板状态为踩下；
制动踏板状态被松开；
逻辑挡位非D挡；
SOC大于x3％；
故障诊断发出整车三级故障；
ABS已激活；
ABS故障；
所述限制系统最大回馈扭矩，包括实际制动回馈扭矩计算、制动回馈扭矩计算，电机回馈扭矩限值以及电池回馈扭矩限值。
2.根据权利要求1所述的一种适用于新能源商用车制动能量回馈控制方法，其特征在于：实际制动回馈扭矩的计算方法为：
实际制动回馈扭矩＝min(制动回馈扭矩，电机回馈扭矩限值，电池回馈扭矩限值)；
制动回馈扭矩计算方法为：
制动回馈扭矩＝系统制动能力扭矩×制动回馈扭矩系数；
所述电机回馈扭矩限值，根据电机发电外特性图得知电机所能产生的回馈扭矩最大值；
所述电池回馈扭矩限值，根据BMS实时反馈的电池组当前最大允许回馈电流和电池组总电压计算出电池组可充电功率，再通过电池组可充电功率得出对应的回馈扭矩。
3.根据权利要求1所述的一种适用于新能源商用车制动能量回馈控制方法，其特征在于：X1值为10，X2值为2，X3值为90。
4.根据权利要求2所述的一种适用于新能源商用车制动能量回馈控制方法，其特征在于：
电池组可充电功率Pregan＝电池组当前最大允许回馈电流×电池组总电压；
电池回馈扭矩限值＝Pregan*9550/n；n为电机转速。
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| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20210423 |