CN113147413B - 一种轮毂电机差动转向车辆能量回收的方法、装置和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种轮毂电机差动转向车辆能量回收的方法、装置和系统，该方法包括：获取车辆的车辆行驶参数；根据车辆行驶参数判断是否满足预设条件，若满足，则车辆进入预设行驶模式，并获取车辆的转向参数，根据转向参数，确定标准转向制动力矩，并采用P I模型不断修正标准转向制动力矩；在不同的转向下，基于标准转向制动力矩，向不同的轮毂施加对应的制动力矩；在当前制动状态下，根据超级电容的电压是否满足预设电压条件，对动力电池组和超级电容组采用串联式功率分配，控制电制动模式和机械制动模式的开闭，进行制动能量回收。本发明基于车辆运行情况，进行了能量回收，减少了动力电池充放电频率，降低了动力电池的放电功率。

Description

一种轮毂电机差动转向车辆能量回收的方法、装置和系统
技术领域
本发明涉及车辆能量回收技术领域，尤其涉及一种轮毂电机差动转向车辆能量回收的方法、装置和系统。
背景技术
近年来，在国家政策的大力扶持之下，新能源汽车产业已经开始初具规模了，6×6分布式轮毂电机驱动汽车属于纯电动汽车，与集中式驱动电动汽车相比，轮毂电机驱动省略了复杂的中间传动机构，因此具有更高的扭矩响应和能量利用率，分布式驱动四个车轮转矩独立可控，能够实现差动转向并提高了车辆的机动性，减小转弯半径，操作更灵活。这些优势让分布式轮毂电机驱动在野外环境行驶有很大的性能提升。但现有的分布式轮毂电机驱动汽车中，未能进行有效的能量回收，造成动力电池持续高功率输出引起的发热情况，给车辆运行带来不便和隐患。因此，如何进行分布式轮毂电机驱动汽车的高效能量回收是亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种轮毂电机差动转向车辆能量回收的方法，用以解决现有技术中分布式轮毂电机驱动汽车未能进行有效的能量回收的问题。
本发明提供一种轮毂电机差动转向车辆能量回收的方法，包括：
获取车辆的车辆行驶参数；
根据所述车辆行驶参数判断是否满足预设条件，若满足，则车辆进入预设行驶模式，并获取车辆的转向参数，根据所述转向参数，确定标准转向制动力矩，并采用PI模型不断修正所述标准转向制动力矩；
在不同的转向下，基于所述标准转向制动力矩，向不同的轮毂施加对应的制动力矩，其中，当需求制动力矩小于预设力矩时，开启电制动模式，当需求制动力矩大于所述预设力矩时，同时开启电制动模式和机械制动模式；
在当前制动状态下，根据超级电容的电压是否满足预设电压条件，对动力电池组和超级电容组采用串联式功率分配，控制所述电制动模式和所述机械制动模式的开闭，进行制动能量回收。
进一步地，所述车辆行驶参数包括车速、转向角度、电机无障碍检测参数、制动踏板输入检测参数，所述预设行驶模式包括转向模式，制动转向模式，所述根据所述车辆行驶参数判断是否满足预设条件，若满足，则车辆进入预设行驶模式包括：
若车速大于预设车速，所述转向角度小于等于第一预设角度或大于等于第二预设角度，所述电机无障碍检测参数为各个轮毂电机未检测出障碍对应的数值，且所述制动踏板输入检测参数为预设常数时，则车辆进入所述转向模式；
若车速大于预设车速，所述转向角度小于等于第一预设角度或大于等于第二预设角度，所述电机无障碍检测参数为各个轮毂电机未检测出障碍对应的数值，且所述制动踏板输入检测参数大于预设常数时，则车辆进入所述制动转向模式。
进一步地，所述转向参数包括整车质量、质心位置、轴与质心位置关系、车轮刚度、不同路面的附着系数、方向盘转角和理想转角系数比，所述获取车辆的转向参数，根据所述转向参数，确定标准转向制动力矩包括：
根据所述整车质量、所述质心位置、所述轴与质心位置关系、所述车轮刚度、所述不同路面的附着系数，确定期望横摆力矩系数；
根据所述期望横摆力矩系数、所述方向盘转角和理想转角系数比，确定所述标准转向制动力矩。
进一步地，所述采用PI模型不断修正所述标准转向制动力矩包括：
对第一误差力矩进行累加运算，确定第二误差力矩；
根据所述第一误差力矩和所述第二误差力矩的加权运算，确定积分项力矩；
根据所述积分项力矩对所述标准转向制动力矩进行累加积分运算，确定修正后的标准转向制动力矩。
进一步地，所述在不同的转向下，基于所述标准转向制动力矩，向不同的轮毂施加对应的制动力矩包括：
在所述转向模式中，当车辆左转时，给左前轮、左中轮、左后轮施加的制动力矩分别为：两倍的所述标准转向制动力矩，所述标准转向制动力矩，两倍的所述标准转向制动力矩的制动力矩；当车辆右转时，给右前轮、右中轮、右后轮施加的制动力矩分别为：两倍的所述标准转向制动力矩，所述标准转向制动力矩，两倍的所述标准转向制动力矩的制动力矩；
在所述制动转向模式中，当车辆左转时，给左前轮、左中轮、左后轮施加的制动力矩分别为：两倍的所述标准转向制动力矩和减速制动力矩之和，所述标准转向制动力矩和减速制动力矩之和，两倍的所述标准转向制动力矩的制动力矩和减速制动力矩之和；当车辆右转时，给右前轮、右中轮、右后轮施加的制动力矩分别为：两倍的所述标准转向制动力矩和减速制动力矩之和，所述标准转向制动力矩和减速制动力矩之和，两倍的所述标准转向制动力矩的制动力矩和减速制动力矩之和。
进一步地，所述控制所述电制动模式和所述机械制动模式的开闭还包括：
步骤a:当所述超级电容组的电压在超级电容组满额电压的30%至90%时，超级电容组负责回收所有制动能量，并实时切换输出模式；
步骤b:当超级电容组的电压满足小于30%超级电容组满额电压时，超级电容组进入休眠模式回收全部制动能量，充电至90%满额电压，回到所述步骤a；
步骤c:当超级电容组充电至满额电压，动力电池组SOC未达到90%，制动能量回收至动力电池组；
步骤d:当超级电容组充电至满额电压，动力电池组SOC达到90%，制动系统退出能量回收模式，液压机械制动接管所有制动；
步骤e:当车辆超低速或者高速行驶时，制动系统退出能量回收模式，液压机械制动接管所有制动；
步骤f:当车辆出现一级故障或者紧急制动时，制动系统退出能量回收模式，液压机械制动接管所有制动。
进一步地，所述在当前制动状态下，根据超级电容的电压是否满足预设电压条件，对动力电池组和超级电容组采用串联式功率分配包括：
当超级电容组的电压满足30%-90%超级电容组满额电压时，取超级电容组在达到30%超级电容组满额电压时的放电功率为放电阈值功率，则动力电池输出功率
Figure 414501DEST_PATH_IMAGE001
为
Figure 720849DEST_PATH_IMAGE002
，其中，需求功率为
Figure 818118DEST_PATH_IMAGE003
，
Figure 530507DEST_PATH_IMAGE004
为放电阈值功率；
当超级电容组的电压满足小于30%超级电容组满额电压时，动力电池输出功率
Figure 687819DEST_PATH_IMAGE001
等于所述需求功率；
当超级电容组充电至满额电压，动力电池组SOC未达到90%，整车动力输出均满足动力电池输出功率
Figure 215883DEST_PATH_IMAGE005
为
Figure 851264DEST_PATH_IMAGE006
，其中，需求功率为
Figure 663231DEST_PATH_IMAGE003
，
Figure 991444DEST_PATH_IMAGE004
为放电阈值功率；
当超级电容组充电至满额电压，动力电池组SOC达到90%，动力电池输出功率
Figure 6805DEST_PATH_IMAGE001
等于所述需求功率；
当车辆速度在预设范围内时，整车动力输出均满足动力电池输出功率
Figure 711455DEST_PATH_IMAGE005
为
Figure 987716DEST_PATH_IMAGE007
，其中，需求功率为
Figure 611464DEST_PATH_IMAGE003
，
Figure 238755DEST_PATH_IMAGE004
为放电阈值功率；
当车辆出现一级故障或者紧急制动时，整车动力输出均满足动力电池输出功率
Figure 825725DEST_PATH_IMAGE005
为
Figure 487650DEST_PATH_IMAGE008
，其中，需求功率为
Figure 282300DEST_PATH_IMAGE003
，
Figure 131307DEST_PATH_IMAGE004
为放电阈值功率。
进一步地，还包括：
根据多种制动状态参数，确定当前制动状态下的理论可回收能量，根据多种电路工作状态参数，确定当前制动状态下的实际回收能量，结合所述理论可回收能量和所述实际回收能量，确定能量回收效率，并控制显示所述能量回收效率。
本发明还提供一种轮毂电机差动转向车辆能量回收的装置，包括处理器以及存储器，存储器上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，实现如上所述的轮毂电机差动转向车辆能量回收的方法。
本发明还提供一种轮毂电机差动转向车辆能量回收的系统，包括动力电池组、与所述动力电池组电连接的第一电压传感器、与所述第一电压传感器电连接的第一DC/DC转换器；超级电容组、与所述超级电容组电连接的第二电压传感器直流母线、与所述第二电压传感器电连接的第二DC/DC转换器；分别与所述第一DC/DC转换器、所述第二DC/DC转换器电连接的直流母线；多个轮毂电机及其对应的控制器；如上所述的轮毂电机差动转向车辆能量回收的装置。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：首先，对车辆行驶参数进行有效的获取，以判断驾驶员的意图；然后，基于车辆行驶参数判断此时处于的预设行驶模式，以此进一步获取相应的转向参数，确定标准转向制动力矩，以便对轮毂分配力矩；进而，基于标准转向制动力矩，向不同的轮毂施加对应的制动力矩，保证有效的转向控制，同时结合电制动和机械制动进行串联制动，保证能量的分配和回收；最后，在当前制动状态下，对动力电池组和超级电容组采用串联式功率分配，控制电制动模式和所述机械制动模式的开闭，进行制动能量回收。综上，本发明在传统滑移和制动能量回收的基础上，增加了差动转向时，转向和制动转向的能量回收，基于6×6分布式轮毂电机驱动车辆的差动转向策略设计的能量回收方案能延长至30%的续航里程；并提供了差动转向的转向力矩计算方法，基于PI调节的控制方法，边力矩分配方法；在满足每个轮毂电机的需求制动力矩条件下，采用串联式制动力分配，进一步增加了整车的能量回收率，充分利用超级电容充电速度快，深度充放电循环次数多，能量转换率高，功率密度高的特点，减少了动力电池充放电频率，延长动力电池寿命，采用串联式动力输出，以超级电容输出额定功率为主动力电池组输出功率为增补，逻辑简单明了，避免出现超级电容组和动力电池组输出功率分配混乱从而导致的整车失稳的情况；减小动力电池放电功率，减少动力电池放热功率，减轻散热管理的压力和动力电池热起火的安全隐患。有效利用回收能量和提高车辆行驶稳定性。
附图说明
图1为本发明提供的轮毂电机差动转向车辆能量回收的方法一实施例的流程示意图；
图2为本发明提供的图1中步骤S2一实施例的流程示意图一；
图3为本发明提供的制动力矩分配图一实施例的分配示意图；
图4为本发明提供的需求制动力矩一实施例的示意图；
图5为本发明提供的图1中步骤S4一实施例的流程示意图；
图6为本发明提供的功率输出一实施例的示意图；
图7为本发明提供的轮毂电机差动转向车辆能量回收的系统一实施例的系统结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
本发明实施例提供了一种轮毂电机差动转向车辆能量回收的方法，结合图1来看，图1为本发明提供的轮毂电机差动转向车辆能量回收的方法一实施例的流程示意图，包括步骤S1至步骤S4，其中：
在步骤S1中，获取车辆的车辆行驶参数；其中，所述车辆行驶参数包括但不限于车速、转向角度、电机无障碍检测参数、制动踏板输入检测参数；
在步骤S2中，根据所述车辆行驶参数判断是否满足预设条件，若满足，则车辆进入预设行驶模式，并获取车辆的转向参数，根据所述转向参数，确定标准转向制动力矩，并采用PI模型不断修正所述标准转向制动力矩；
在步骤S3中，在不同的转向下，基于所述标准转向制动力矩，向不同的轮毂施加对应的制动力矩，其中，当需求制动力矩小于预设力矩时，开启电制动模式，当需求制动力矩大于所述预设力矩时，同时开启电制动模式和机械制动模式；
在步骤S4中，在当前制动状态下，根据超级电容的电压是否满足预设电压条件，对动力电池组和超级电容组采用串联式功率分配，控制所述电制动模式和所述机械制动模式的开闭，进行制动能量回收。
在本发明实施例中，首先，对车辆行驶参数进行有效的获取，以判断驾驶员的意图；然后，基于车辆行驶参数判断此时处于的预设行驶模式，以此进一步获取相应的转向参数，确定标准转向制动力矩，以便对轮毂分配力矩；进而，基于标准转向制动力矩，向不同的轮毂施加对应的制动力矩，保证有效的转向控制，同时结合电制动和机械制动进行串联制动，保证能量的分配和回收；最后，在当前制动状态下，对动力电池组和超级电容组采用串联式功率分配，控制电制动模式和所述机械制动模式的开闭，进行制动能量回收。
需要说明的是，本发明提供的轮毂电机差动转向车辆能量回收的方法，包括具体的驾驶员意图判断，能量回收条件，转向制动力矩计算方法，转向制动力矩分配方案，能量回收效率计算方法，电制动和机械制动力矩分配方案，实现了多种功能，保证了车辆的能量的回收。
作为优选的实施例，所述预设行驶模式包括转向模式，制动转向模式，所述根据所述车辆行驶参数判断是否满足预设条件，若满足，则车辆进入预设行驶模式包括：
若车速大于预设车速，所述转向角度小于等于第一预设角度或大于等于第二预设角度，所述电机无障碍检测参数为各个轮毂电机未检测出障碍对应的数值，且所述制动踏板输入检测参数为预设常数时，则车辆进入所述转向模式；
若车速大于预设车速，所述转向角度小于等于第一预设角度或大于等于第二预设角度，所述电机无障碍检测参数为各个轮毂电机未检测出障碍对应的数值，且所述制动踏板输入检测参数大于预设常数时，则车辆进入所述制动转向模式。
作为具体实施例，本发明实施例利用多种车辆行驶参数，对驾驶员的转向意图进行了有效的判断。
在本发明一个具体的实施例中，对转向模式的判断包括：
步骤一：判断车速，需要满足
Figure 912181DEST_PATH_IMAGE009
，能量回收系统可用；
步骤二：判断转向角度，需要满足
Figure 38400DEST_PATH_IMAGE010
，其中，若
Figure 879317DEST_PATH_IMAGE011
，则
Figure 608764DEST_PATH_IMAGE012
若
Figure 193329DEST_PATH_IMAGE013
，则
Figure 298688DEST_PATH_IMAGE014
。
步骤三：电机无障碍检测通过，需要满足：
Figure 185872DEST_PATH_IMAGE015
步骤四：制动踏板输入检测，需要满足
Figure 743893DEST_PATH_IMAGE016
。
完成上述四步检测，车辆进入转向模式，其中，
Figure 256783DEST_PATH_IMAGE017
为车速，
Figure 482228DEST_PATH_IMAGE018
为转向角，
Figure 399368DEST_PATH_IMAGE019
为对应轮毂电机控制器故障码，
Figure 851209DEST_PATH_IMAGE020
为制动踏板开度。
在本发明一个具体的实施例中，对制动转向模式的判断包括：
步骤一：判断车速，需要满足
Figure 777577DEST_PATH_IMAGE009
，能量回收系统可用；
步骤二：判断转向角度，需要满足
Figure 716583DEST_PATH_IMAGE010
，其中，若
Figure 335783DEST_PATH_IMAGE011
，则
Figure 9341DEST_PATH_IMAGE012
若
Figure 473820DEST_PATH_IMAGE013
，则
Figure 408278DEST_PATH_IMAGE014
。
步骤三：电机无障碍检测通过，需要满足：
Figure 323013DEST_PATH_IMAGE015
步骤四：制动踏板输入检测，需要满足
Figure 77343DEST_PATH_IMAGE021
。
完成上述四步检测，车辆进入制动转向模式，其中，
Figure 486459DEST_PATH_IMAGE017
为车速，
Figure 541002DEST_PATH_IMAGE018
为转向角，
Figure 358130DEST_PATH_IMAGE019
为对应轮毂电机控制器故障码，
Figure 130914DEST_PATH_IMAGE022
为制动踏板开度。
作为优选的实施例，所述转向参数包括整车质量、质心位置、轴与质心位置关系、车轮刚度、不同路面的附着系数、方向盘转角和理想转角系数比，所述获取车辆的转向参数，结合图2来看，图2为本发明提供的图1中步骤S2一实施例的流程示意图一，步骤S2包括步骤S21至步骤S22，其中：
在步骤S21中，根据所述整车质量、所述质心位置、所述轴与质心位置关系、所述车轮刚度、所述不同路面的附着系数，确定期望横摆力矩系数；
在步骤S22中，根据所述期望横摆力矩系数、所述方向盘转角和理想转角系数比，确定所述标准转向制动力矩。
作为具体实施例，本发明实施例根据多种转向参数，对标准转向制动力矩，以便确定后续每个轮子的力矩分配。
作为优选的实施例，上述采用PI模型不断修正所述标准转向制动力矩包括：
对第一误差力矩进行累加运算，确定第二误差力矩；
根据所述第一误差力矩和所述第二误差力矩的加权运算，确定积分项力矩；
根据所述积分项力矩对所述标准转向制动力矩进行累加积分运算，确定修正后的标准转向制动力矩。
作为具体实施例，本发明实施例采用PI模型不断修正所述标准转向制动力矩，确定修正后的标准转向制动力矩。
在本发明一个具体的实施例中，通过整车质量，质心位置，轴与质心位置关系，车轮刚度和不同路面的附着系数确定横摆力矩系数，通过方向盘转角和理想转角系数比，车速对理想转弯半径的影响系数，联合确定标准转向制动力矩
Figure 937196DEST_PATH_IMAGE024
，其中，转向期望横摆力矩通过如下公式表示：
Figure 721612DEST_PATH_IMAGE025
其中，通过测试车速对横摆力矩的影响，得到一系列的离散的点，通过最小二乘法我们得出一条可以和
Figure 853516DEST_PATH_IMAGE026
相拟合的曲线，得出的
Figure 707072DEST_PATH_IMAGE027
可视为不同车速对横摆力矩影响系数。
其中，
Figure 582624DEST_PATH_IMAGE028
是通过整车质量，质心位置，轴与质心位置关系，车轮刚度确定的期望横摆力矩系数，
Figure 487126DEST_PATH_IMAGE029
为方向盘转角和假设轮胎期望转角系数比，
Figure 258773DEST_PATH_IMAGE030
为方向盘转角，
Figure 6149DEST_PATH_IMAGE031
为不同路面情况的路面附着系数，干燥路面附着系数为0.85湿滑路面附着系数为0.55，冰雪路面附着系数为0.25，
Figure 544446DEST_PATH_IMAGE032
为车速。
其中，标准转向制动力矩
Figure 162510DEST_PATH_IMAGE033
，其中，
Figure 246003DEST_PATH_IMAGE034
为轮胎半径，
Figure 215096DEST_PATH_IMAGE035
为同轴轮距。
为了横摆力矩能够快速准确响应，采取PI控制模型，在PI控制模型中：
首先，取
Figure 557085DEST_PATH_IMAGE036
为积分项，其中，
Figure 29654DEST_PATH_IMAGE037
为第二误差力矩，
Figure 674262DEST_PATH_IMAGE038
为第一误差力矩；
进而，确定积分项力矩为：
Figure 740439DEST_PATH_IMAGE039
，其中，
Figure 495905DEST_PATH_IMAGE040
为积分项力矩，
Figure 481703DEST_PATH_IMAGE041
为第一误差力矩对应的权重，
Figure 297212DEST_PATH_IMAGE042
为第二误差力矩对应的权重；
最后，确定修正后的标准转向制动力矩为
Figure 709739DEST_PATH_IMAGE043
，其中，
Figure 144263DEST_PATH_IMAGE044
为修正后的标准转向制动力矩。
作为优选的实施例，上述在不同的转向下，基于所述标准转向制动力矩，向不同的轮毂施加对应的制动力矩包括：
在所述转向模式中，当车辆左转时，给左前轮、左中轮、左后轮施加的制动力矩分别为：两倍的所述标准转向制动力矩，所述标准转向制动力矩，两倍的所述标准转向制动力矩的制动力矩；当车辆右转时，给右前轮、右中轮、右后轮施加的制动力矩分别为：两倍的所述标准转向制动力矩，所述标准转向制动力矩，两倍的所述标准转向制动力矩的制动力矩；
在所述制动转向模式中，当车辆左转时，给左前轮、左中轮、左后轮施加的制动力矩分别为：两倍的所述标准转向制动力矩和减速制动力矩之和，所述标准转向制动力矩和减速制动力矩之和，两倍的所述标准转向制动力矩的制动力矩和减速制动力矩之和；当车辆右转时，给右前轮、右中轮、右后轮施加的制动力矩分别为：两倍的所述标准转向制动力矩和减速制动力矩之和，所述标准转向制动力矩和减速制动力矩之和，两倍的所述标准转向制动力矩的制动力矩和减速制动力矩之和。
作为具体实施例，本发明实施例基于上述标准转向制动力矩，在不同的模式下，对每个轮子进行相应的制动力矩分配。
在本发明一个具体的实施例中，结合图3来看，图3为本发明提供的制动力矩分配图一实施例的分配示意图，其中：
在转向模式下，当车辆左转时，给左前轮、左中轮、左后轮（
Figure 591424DEST_PATH_IMAGE045
）分别施加
Figure 702469DEST_PATH_IMAGE046
的制动力矩，当车辆右转时，给右前轮、右中轮、右后轮（
Figure 133450DEST_PATH_IMAGE047
）轮分别施加
Figure 106085DEST_PATH_IMAGE046
的制动力矩；
其中，机械制动提供
Figure 407754DEST_PATH_IMAGE048
，
Figure 565066DEST_PATH_IMAGE049
为单轮液压机械制动提供的制动力矩，
Figure 342398DEST_PATH_IMAGE050
为单轮毂电机提供的电制动力矩,
Figure 977778DEST_PATH_IMAGE051
分别代表左前轮，右前轮，左中轮，右中轮，左后轮，右后轮。
在制动转向模式下，当车辆左转时，给左前轮、左中轮、左后轮（
Figure 540478DEST_PATH_IMAGE045
）分别施加
Figure 868691DEST_PATH_IMAGE052
的制动力矩，当车辆制动右转时给右前轮、右中轮、右后轮（
Figure 133319DEST_PATH_IMAGE047
）分别施加
Figure 306811DEST_PATH_IMAGE053
的制动力矩，给
Figure 848651DEST_PATH_IMAGE054
分别施加
Figure 957553DEST_PATH_IMAGE056
制动力矩，其中，
Figure 584843DEST_PATH_IMAGE056
为减速制动力矩。
需要说明的是，本能量回收策略采用电制动和机械制动串联制动方法，结合图4来看，图4为本发明提供的需求制动力矩一实施例的示意图，当需求制动力矩小于
Figure 949310DEST_PATH_IMAGE058
时，采用电制动，当需求制动力矩大于
Figure 611235DEST_PATH_IMAGE058
时，机械制动与电制动同时工作补充制动力矩达到需求制动力矩，最大效率回收制动能量。
作为优选的实施例，结合图5来看，图5为本发明提供的图1中步骤S4一实施例的流程示意图，步骤S4包括步骤a至步骤f，其中：
在步骤a中，当所述超级电容组的电压在超级电容组满额电压的30%至90%时，超级电容组负责回收所有制动能量，并实时切换输出模式；
在步骤b中，当超级电容组的电压满足小于30%超级电容组满额电压时，超级电容组进入休眠模式回收全部制动能量，充电至90%满额电压，回到所述步骤a；
在步骤c中，当超级电容组充电至满额电压，动力电池组SOC未达到90%，制动能量回收至动力电池组；
在步骤d中，当超级电容组充电至满额电压，动力电池组SOC达到90%，制动系统退出能量回收模式，液压机械制动接管所有制动；
在步骤e中，当车辆超低速或者高速行驶时，制动系统退出能量回收模式，液压机械制动接管所有制动；
在步骤f中，当车辆出现一级故障或者紧急制动时，制动系统退出能量回收模式，液压机械制动接管所有制动。
作为具体实施例，本发明实施例结合超级电容组和车辆运行情况，确定不同的制动能量回收和接管。
作为优选的实施例，上述步骤S4还包括步骤S401至步骤S406，其中：
在步骤S401中，当超级电容组的电压满足30%-90%超级电容组满额电压时，取超级电容组在达到30%超级电容组满额电压时的放电功率为放电阈值功率，则动力电池输出功率
Figure 15672DEST_PATH_IMAGE059
为
Figure 740045DEST_PATH_IMAGE060
，其中，需求功率为
Figure 520919DEST_PATH_IMAGE061
，
Figure 161985DEST_PATH_IMAGE062
为放电阈值功率；
在步骤S402中，当超级电容组的电压满足小于30%超级电容组满额电压时，动力电池输出功率
Figure 2902DEST_PATH_IMAGE059
等于所述需求功率；
在步骤S403中，当超级电容组充电至满额电压，动力电池组SOC未达到90%，整车动力输出均满足动力电池输出功率
Figure 73626DEST_PATH_IMAGE063
为
Figure 533558DEST_PATH_IMAGE064
，其中，需求功率为
Figure 904496DEST_PATH_IMAGE061
，
Figure 775369DEST_PATH_IMAGE062
为放电阈值功率；
在步骤S404中，当超级电容组充电至满额电压，动力电池组SOC达到90%，动力电池输出功率
Figure 864548DEST_PATH_IMAGE059
等于所述需求功率；
在步骤S405中，当车辆超低速或者高速行驶时，整车动力输出均满足动力电池输出功率
Figure 862591DEST_PATH_IMAGE063
为
Figure 353615DEST_PATH_IMAGE065
，其中，需求功率为
Figure 660968DEST_PATH_IMAGE061
，
Figure 706285DEST_PATH_IMAGE062
为放电阈值功率；
在步骤S406中，当车辆出现一级故障或者紧急制动时，整车动力输出均满足动力电池输出功率
Figure 632653DEST_PATH_IMAGE063
为
Figure 587970DEST_PATH_IMAGE066
，其中，需求功率为
Figure 941591DEST_PATH_IMAGE061
，
Figure 867346DEST_PATH_IMAGE062
为放电阈值功率。
作为具体实施例，本发明实施例结合超级电容组和车辆运行情况，确定不同的功率输出。
在本发明一个具体的实施例中，功率分配流程如下：
步骤一，当
Figure 597405DEST_PATH_IMAGE067
，其中，
Figure 531863DEST_PATH_IMAGE068
为超级电容电压，
Figure 931751DEST_PATH_IMAGE069
为超级电容满额电压，车辆所有回收能量流入超级电容组，驱动采用动力电池组和超级电容组串联式功率分配，以超级电容组输出为主，动力电池输入为辅，取超级电容组在
Figure 951660DEST_PATH_IMAGE070
时的放电功率为放电阈值功率
Figure 610043DEST_PATH_IMAGE071
，需求功率为
Figure 664587DEST_PATH_IMAGE072
，动力电池输出功率
Figure 94431DEST_PATH_IMAGE073
，结合图6来看，图6为本发明提供的功率输出一实施例的示意图，其中，超级电容组和动力电池组功率输出满足图6，当制动能量回收时，动力电池组承担主要输出，超级电容负责回收动力，避免制动能量直接用于驱动造成功率分配混乱和力矩分配失衡，造成驾驶危险；
步骤二，当
Figure 742581DEST_PATH_IMAGE074
时，超级电容组进入储能模式，所有能量回收至超级电容。电机驱动所需要输出由动力电池组承担，
Figure 814443DEST_PATH_IMAGE075
。直到
Figure 582547DEST_PATH_IMAGE076
，进入步骤一；
步骤三，当
Figure 714451DEST_PATH_IMAGE077
时仍然有能量回流，同时动力电池SOC低于90%，电制动能量将回收至动力电池组，驱动功率分配方案参考步骤一；
步骤四，当
Figure 584318DEST_PATH_IMAGE078
时仍然有能量回流，动力电池SOC达到95%时，取消电制动，此时机械制动力矩等于需求制动力矩，驱动功率分配方案参考模式一；
步骤五，当
Figure 459871DEST_PATH_IMAGE079
，取消电制动，液压机械制动接管所有制动力；
步骤六，当车辆出现一级故障需要停车处理或者紧急制动时，取消电制动，液压机械制动接管所有制动力。
作为优选的实施例，上述方法还包括：
根据多种制动状态参数，确定当前制动状态下的理论可回收能量，根据多种电路工作状态参数，确定当前制动状态下的实际回收能量，结合所述理论可回收能量和所述实际回收能量，确定能量回收效率，并控制显示所述能量回收效率。
作为具体实施例，本发明实施例对能量回收效率进行计算并显示，保证驾驶员对行驶状态的了解。
在本发明一个具体的实施例中，6×6分布式轮毂电机驱动车辆理论可回收能量应包括滑行，制动，转向和转向制动能量回收，在理想条件下，电制动承担主要制动任务，通过车载陀螺仪测量车辆加速度与电机输出转矩计算行驶阻力，与车辆动能衰减差值计算理论可回收的能量
Figure 957848DEST_PATH_IMAGE080
，通过回馈电流和电源模块的正负极电压积分可准确计算实际回收能量，可表达为:
Figure 385287DEST_PATH_IMAGE081
其中，
Figure 601505DEST_PATH_IMAGE082
是6×6分布式轮毂电机驱动车辆的质量，
Figure 890535DEST_PATH_IMAGE083
是制动初始时刻的速度，
Figure 774177DEST_PATH_IMAGE084
是制动结束时刻的速度，
Figure 982305DEST_PATH_IMAGE085
是电机制动力矩或者驱动力，
Figure 73102DEST_PATH_IMAGE086
是制动时间，
Figure 290457DEST_PATH_IMAGE087
是车辆加速度。
其中，实际回收能量
Figure 638392DEST_PATH_IMAGE088
通过回馈电流和电源模块的正负极电压积分可准确计算。实际回收能量
Figure 283000DEST_PATH_IMAGE089
可表达为：
Figure 864023DEST_PATH_IMAGE090
其中，车辆回收能量
Figure 353910DEST_PATH_IMAGE091
的效率可表达为:
Figure 212145DEST_PATH_IMAGE092
其中，
Figure 637441DEST_PATH_IMAGE093
和
Figure 581127DEST_PATH_IMAGE094
分别是制动开始和结束时刻，
Figure 264918DEST_PATH_IMAGE095
和
Figure 118604DEST_PATH_IMAGE096
分别是动力电池组和级电容组两端电压，
Figure 370594DEST_PATH_IMAGE097
和
Figure 926209DEST_PATH_IMAGE098
分别是回馈到动力电池组和超级电容组的电流。
本发明还提供一种轮毂电机差动转向车辆能量回收的装置，包括处理器以及存储器，存储器上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，实现如上所述的轮毂电机差动转向车辆能量回收的方法。
本发明还提供一种轮毂电机差动转向车辆能量回收的系统，结合图7来看，图7为本发明提供的轮毂电机差动转向车辆能量回收的系统一实施例的系统结构示意图，包括动力电池组、与所述动力电池组电连接的第一电压传感器、与所述第一电压传感器电连接的第一DC/DC转换器；超级电容组、与所述超级电容组电连接的第二电压传感器直流母线、与所述第二电压传感器电连接的第二DC/DC转换器；分别与所述第一DC/DC转换器、所述第二DC/DC转换器电连接的直流母线；多个轮毂电机及其对应的控制器。
本发明公开了一种轮毂电机差动转向车辆能量回收的方法、装置及系统，首先，对车辆行驶参数进行有效的获取，以判断驾驶员的意图；然后，基于车辆行驶参数判断此时处于的预设行驶模式，以此进一步获取相应的转向参数，确定标准转向制动力矩，以便对轮毂分配力矩；进而，基于标准转向制动力矩，向不同的轮毂施加对应的制动力矩，保证有效的转向控制，同时结合电制动和机械制动进行串联制动，保证能量的分配和回收；最后，在当前制动状态下，对动力电池组和超级电容组采用串联式功率分配，控制电制动模式和所述机械制动模式的开闭，进行制动能量回收。
本发明技术方案，在传统滑移和制动能量回收的基础上，增加了差动转向时，转向和制动转向的能量回收，基于6×6分布式轮毂电机驱动车辆的差动转向策略设计的能量回收方案能延长至30%的续航里程；并提供了差动转向的转向力矩计算方法，基于PI调节的控制方法，边力矩分配方法；在满足每个轮毂电机的需求制动力矩条件下，采用串联式制动力分配，进一步增加了整车的能量回收率，充分利用超级电容充电速度快，深度充放电循环次数多，能量转换率高，功率密度高的特点，减少了动力电池充放电频率，延长动力电池寿命，采用串联式动力输出，以超级电容输出额定功率为主动力电池组输出功率为增补，逻辑简单明了，避免出现超级电容组和动力电池组输出功率分配混乱从而导致的整车失稳的情况；减小动力电池放电功率，减少动力电池放热功率，减轻散热管理的压力和动力电池热起火的安全隐患。有效利用回收能量和提高车辆行驶稳定性。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种轮毂电机差动转向车辆能量回收的方法，其特征在于，包括：
获取车辆的车辆行驶参数；
根据所述车辆行驶参数判断是否满足预设条件，若满足，则车辆进入预设行驶模式，并获取车辆的转向参数，根据所述转向参数，确定标准转向制动力矩，并采用PI模型不断修正所述标准转向制动力矩；
在不同的转向下，基于所述标准转向制动力矩，向不同的轮毂施加对应的需求制动力矩，其中，当需求制动力矩小于预设力矩时，开启电制动模式，当需求制动力矩大于所述预设力矩时，同时开启电制动模式和机械制动模式；
在当前制动状态下，根据超级电容的电压是否满足预设电压条件，对动力电池组和超级电容组采用串联式功率分配，控制所述电制动模式和所述机械制动模式的开闭，进行制动能量回收；
其中，所述控制所述电制动模式和所述机械制动模式的开闭还包括：
步骤a:当所述超级电容组的电压在超级电容组满额电压的30%至90%时，超级电容组负责回收所有制动能量，并实时切换输出模式；
步骤b:当超级电容组的电压满足小于30%超级电容组满额电压时，超级电容组进入休眠模式回收全部制动能量，充电至90%满额电压，回到所述步骤a；
步骤c:当超级电容组充电至满额电压，动力电池组SOC未达到90%，制动能量回收至动力电池组；
步骤d:当超级电容组充电至满额电压，动力电池组SOC达到90%，制动系统退出能量回收模式，液压机械制动接管所有制动；
步骤e:当车辆超低速或者高速行驶时，制动系统退出能量回收模式，液压机械制动接管所有制动；
步骤f:当车辆出现一级故障或者紧急制动时，制动系统退出能量回收模式，液压机械制动接管所有制动；
其中，所述在当前制动状态下，根据超级电容的电压是否满足预设电压条件，对动力电池组和超级电容组采用串联式功率分配包括：
当超级电容组的电压满足30%-90%超级电容组满额电压时，取超级电容组在达到30%超级电容组满额电压时的放电功率为放电阈值功率，则动力电池输出功率
Figure 838353DEST_PATH_IMAGE001
为
Figure 851439DEST_PATH_IMAGE002
，其中，需求功率为
Figure 579224DEST_PATH_IMAGE003
，
Figure 661449DEST_PATH_IMAGE004
为放电阈值功率；
当超级电容组的电压满足小于30%超级电容组满额电压时，动力电池输出功率
Figure 929620DEST_PATH_IMAGE005
等于所述需求功率；
当超级电容组充电至满额电压，动力电池组SOC未达到90%，整车动力输出均满足动力电池输出功率
Figure 921846DEST_PATH_IMAGE001
为
Figure 427390DEST_PATH_IMAGE006
，其中，需求功率为
Figure 872277DEST_PATH_IMAGE003
，为放电阈值功率；
当超级电容组充电至满额电压，动力电池组SOC达到90%，动力电池输出功率
Figure 6455DEST_PATH_IMAGE005
等于所述需求功率；
当车辆速度在预设范围内时，整车动力输出均满足动力电池输出功率
Figure 853189DEST_PATH_IMAGE005
为
Figure 798142DEST_PATH_IMAGE002
，其中，需求功率为
Figure 527064DEST_PATH_IMAGE003
，
Figure 340299DEST_PATH_IMAGE004
为放电阈值功率；
当车辆出现一级故障或者紧急制动时，整车动力输出均满足动力电池输出功率
Figure 431752DEST_PATH_IMAGE005
为
Figure 141082DEST_PATH_IMAGE002
，其中，需求功率为
Figure 701507DEST_PATH_IMAGE003
，
Figure 52854DEST_PATH_IMAGE004
为放电阈值功率。
2.根据权利要求1所述的轮毂电机差动转向车辆能量回收的方法，其特征在于，所述车辆行驶参数包括车速、转向角度、电机无障碍检测参数、制动踏板输入检测参数，所述预设行驶模式包括转向模式，制动转向模式，所述根据所述车辆行驶参数判断是否满足预设条件，若满足，则车辆进入预设行驶模式包括：
若车速大于预设车速，所述转向角度小于等于第一预设角度或大于等于第二预设角度，所述电机无障碍检测参数为各个轮毂电机未检测出障碍对应的数值，且所述制动踏板输入检测参数为预设常数时，则车辆进入所述转向模式；
若车速大于预设车速，所述转向角度小于等于第一预设角度或大于等于第二预设角度，所述电机无障碍检测参数为各个轮毂电机未检测出障碍对应的数值，且所述制动踏板输入检测参数大于预设常数时，则车辆进入所述制动转向模式。
3.根据权利要求1所述的轮毂电机差动转向车辆能量回收的方法，其特征在于，所述转向参数包括整车质量、质心位置、轴与质心位置关系、车轮刚度、不同路面的附着系数、方向盘转角和理想转角系数比，所述获取车辆的转向参数，根据所述转向参数，确定标准转向制动力矩包括：
根据所述整车质量、所述质心位置、所述轴与质心位置关系、所述车轮刚度、所述不同路面的附着系数，确定期望横摆力矩系数；
根据所述期望横摆力矩系数、所述方向盘转角和理想转角系数比，确定所述标准转向制动力矩。
4.根据权利要求3所述的轮毂电机差动转向车辆能量回收的方法，其特征在于，所述采用PI模型不断修正所述标准转向制动力矩包括：
对第一误差力矩进行累加运算，确定第二误差力矩；
根据所述第一误差力矩和所述第二误差力矩的加权运算，确定积分项力矩；
根据所述积分项力矩对所述标准转向制动力矩进行累加积分运算，确定修正后的标准转向制动力矩。
5.根据权利要求2所述的轮毂电机差动转向车辆能量回收的方法，其特征在于，所述在不同的转向下，基于所述标准转向制动力矩，向不同的轮毂施加对应的制动力矩包括：
在所述转向模式中，当车辆左转时，给左前轮、左中轮、左后轮施加的制动力矩分别为：两倍的所述标准转向制动力矩，所述标准转向制动力矩，两倍的所述标准转向制动力矩的制动力矩；当车辆右转时，给右前轮、右中轮、右后轮施加的制动力矩分别为：两倍的所述标准转向制动力矩，所述标准转向制动力矩，两倍的所述标准转向制动力矩的制动力矩；
在所述制动转向模式中，当车辆左转时，给左前轮、左中轮、左后轮施加的制动力矩分别为：两倍的所述标准转向制动力矩和减速制动力矩之和，所述标准转向制动力矩和减速制动力矩之和，两倍的所述标准转向制动力矩的制动力矩和减速制动力矩之和；当车辆右转时，给右前轮、右中轮、右后轮施加的制动力矩分别为：两倍的所述标准转向制动力矩和减速制动力矩之和，所述标准转向制动力矩和减速制动力矩之和，两倍的所述标准转向制动力矩的制动力矩和减速制动力矩之和。
6.根据权利要求1所述的轮毂电机差动转向车辆能量回收的方法，其特征在于，还包括：
根据多种制动状态参数，确定当前制动状态下的理论可回收能量，根据多种电路工作状态参数，确定当前制动状态下的实际回收能量，结合所述理论可回收能量和所述实际回收能量，确定能量回收效率，并控制显示所述能量回收效率。
7.一种轮毂电机差动转向车辆能量回收的装置，其特征在于，包括处理器以及存储器，存储器上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，实现根据权利要求1-6任一项所述的轮毂电机差动转向车辆能量回收的方法。
8.一种轮毂电机差动转向车辆能量回收的系统，其特征在于，包括动力电池组、与所述动力电池组电连接的第一电压传感器、与所述第一电压传感器电连接的第一DC/DC转换器；超级电容组、与所述超级电容组电连接的第二电压传感器直流母线、与所述第二电压传感器电连接的第二DC/DC转换器；分别与所述第一DC/DC转换器、所述第二DC/DC转换器电连接的直流母线；多个轮毂电机及其对应的控制器；根据权利要求7所述的轮毂电机差动转向车辆能量回收的装置。
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