CN113370791B - 纯电动汽车及其再生制动控制回收方法、装置和系统 - Google Patents

纯电动汽车及其再生制动控制回收方法、装置和系统 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供一种纯电动汽车及其再生制动控制回收方法、装置和系统，属于纯电动汽车的控制技术领域。所述方法包括：确定电动汽车是否执行刹车制动操作；获取电动汽车的速度；判断速度是否小于或等于第一预设速度；在判断速度小于或等于第一预设速度的情况下，确定电动汽车的截止速度；根据第一预设速度和截止速度计算电动汽车的制动力回收时间；确定电动汽车的速度在小于或等于第一预设速度后的减速时间；判断减速时间是否小于或等于制动力回收时间；在判断减速时间小于或等于制动力回收时间的情况下，采用预设的动态规划算法调节电动汽车的电机扭矩；在判断减速时间大于制动力回收时间的情况下，采用预设的电机扭矩调节方法控制电机扭矩。

Description

纯电动汽车及其再生制动控制回收方法、装置和系统
技术领域
本发明涉及纯电动汽车的控制技术领域，具体地涉及一种纯电动汽车及其再生制动控制回收方法、装置和系统。
背景技术
随着电池能源技术的发展，纯电动汽车逐渐普及到人们的生活。在现有技术中，当纯电动汽车减速时，电机会停止工作。但此时电机的转子仍然在转动，这使得该电机产生反向电动势，从而能够对电动汽车的电池进行反向充电。
如图1所示是常规的电动汽车的转速和电机的反向充电电流变化的示意图。在该图1中，转速随着时间的增长而降低，反向的充电电流则会随着充电时间的增长而减小。但是，当充电电流达到A点(低速截止点)后，此时反向的充电电流为0，并同时产生了一个正向的放电电流。这就意味着当减速时间达到A点后，电机不仅无法给电池充电，反而会从电池内重新取电。并且，由于没有了反向的充电电流，电机如果不启动，就无法产生反向的制动扭矩，这就会导致刹车的效果变差。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种纯电动汽车及其再生制动控制回收方法、装置和系统，该方法、装置和系统能够克服现有技术中纯电动汽车在减速因停止再生制动而导致的舒适性变差的技术问题。
为了实现上述目的，本发明实施例提供一种纯电动汽车及其再生制动控制回收方法，包括：
确定电动汽车是否执行刹车制动操作；
在所述电动汽车执行所述刹车制动操作的情况下，获取所述电动汽车的速度；
判断所述速度是否小于或等于第一预设速度；
在判断所述速度小于或等于所述第一预设速度的情况下，确定所述电动汽车的截止速度；
根据所述第一预设速度和所述截止速度计算所述电动汽车的制动力回收时间；
确定所述电动汽车的速度在小于或等于所述第一预设速度后的减速时间；
判断所述减速时间是否小于或等于所述制动力回收时间；
在判断所述减速时间小于或等于所述制动力回收时间的情况下，采用预设的动态规划算法调节所述电动汽车的电机扭矩，并再次判断所述减速时间是否小于或等于所述制动力回收时间，直到判断所述减速时间大于所述制动力回收时间；
在判断所述减速时间大于所述制动力回收时间的情况下，采用预设的电机扭矩调节方法控制所述电机扭矩。
可选地，所述动态规划算法包括：
将所述制动力回收时间划分为多个时间区间；
从所述多个时间区间中随机倒序选择一个未被选择的时间区间；
遍历预设的电池SOC区间中的每个预设点值，根据公式(1)确定成本函数在选择的时间区间上的最大值；
Figure BDA0003110823290000021
其中，Vi(SOC(i))为在电池SOC为第i个预设点值SOC(i)时的成本函数，
Figure BDA0003110823290000022
为预设的正数，
Figure BDA0003110823290000023
为预设的负数，Δt为每个所述时间区间的长度，Tm(i)为第i个时间区间的电机扭矩，ki为两个相邻的时间区间的电机扭矩的变化率，Vi+1(SOC(i+1))为第i+1个预设点值SOC(i+1)时的成本函数，Pbatt(i)为第i个预设点值SOC(i)时的电池回收功率；
判断是否还存在未被选取的时间区间；
在判断还存在未被选取的时间区间的情况下，再次遍历预设的电池SOC区间中的每个预设点值，根据公式(1)确定所述电机扭矩在每个所述预设点值上的最大值，直到判断不存在未被选取的时间区间。
可选地，所述运动规划补偿方法包括：
在判断不存在未被选取的时间区间的情况下，生成所述电机扭矩与所述时间区间的对应关系；
根据当前的电池SOC从所述对应关系中获取所述电机扭矩，并根据所述电机扭矩控制所述电动汽车的电机。
另一方面，本发明还提供一种纯电动汽车再生制动控制回收装置，所述装置包括控制器，所述控制器用于：
确定电动汽车是否执行刹车制动操作；
在所述电动汽车执行所述刹车制动操作的情况下，获取所述电动汽车的速度；
判断所述速度是否小于或等于第一预设速度；
在判断所述速度小于或等于所述第一预设速度的情况下，确定所述电动汽车的截止速度；
根据所述第一预设速度和所述截止速度计算所述电动汽车的制动力回收时间；
确定所述电动汽车的速度在小于或等于所述第一预设速度后的减速时间；
判断所述减速时间是否小于或等于所述制动力回收时间；
在判断所述减速时间小于或等于所述制动力回收时间的情况下，采用预设的动态规划算法调节所述电动汽车的电机扭矩，并再次判断所述减速时间是否小于或等于所述制动力回收时间，直到判断所述减速时间大于所述制动力回收时间；
在判断所述减速时间大于所述制动力回收时间的情况下，采用预设的电机扭矩调节方法控制所述电机扭矩。
可选地，所述控制器还用于：
将所述制动力回收时间划分为多个时间区间；
从所述多个时间区间中倒序随机选择一个未被选择的时间区间；
遍历预设的电池SOC区间中的每个预设点值，根据公式(1)确定所述电机扭矩在每个所述预设点值上的最大值，
Figure BDA0003110823290000041
其中，Vi(SOC(i))为在电池SOC为第i个预设点值SOC(i)时的成本函数，
Figure BDA0003110823290000042
为预设的正数，
Figure BDA0003110823290000043
为预设的负数，Δt为每个所述时间区间的长度，Tm(i)为第i个时间区间的电机扭矩，ki为两个相邻的时间区间的电机扭矩的变化率，Vi+1(SOC(i+1))为第i+1个预设点值SOC(i+1)时的成本函数，Pbatt(i)为第i个预设点值SOC(i)时的电池回收功率；
判断是否还存在未被选取的时间区间；
在判断还存在未被选取的时间区间的情况下，再次遍历预设的电池SOC区间中的每个预设点值，根据公式(1)确定所述电机扭矩在每个所述预设点值上的最大值，直到判断不存在未被选取的时间区间。
可选地，所述控制器还用于：
在判断不存在未被选取的时间区间的情况下，生成所述电机扭矩与所述时间区间的对应关系；
根据当前的电池SOC从所述对应关系中获取所述电机扭矩，并根据所述电机扭矩控制所述电动汽车的电机。
再一方面，本发明还提供一种纯电动汽车再生制动控制回收系统，所述系统包括：
如上述任一所述的装置；
电机，与所述装置连接，用于接收所述装置的控制指令。
再一方面，本发明还提供一种纯电动汽车，所述电动汽车包括如上述所述的系统。
通过上述技术方案，本发明提供的纯电动汽车及其再生制动控制回收方法、装置和系统通过采用动态规划算法来调节制动力回收时间内的电机扭矩，克服了现有技术中纯电动汽车在减速因停止再生制动而导致的舒适性变差的技术问题。
本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
图1是根据本发明的一个实施方式的常规的电动汽车的转速和电机的反向充电电流变化的示意图；
图2是根据本发明一个实施方式的纯电动汽车再生制动控制回收方法流程图；
图3是根据本发明一个实施方式的动态规划方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
如图2所示是根据本发明的一个实施方式的纯电动汽车再生制动控制回收方法的流程图。在该图2中，该方法可以包括：
在步骤S10中，确定电动汽车是否执行刹车制动操作；
在步骤S11中，在电动汽车执行刹车制动操作的情况下，获取电动汽车的速度；
在步骤S12中，判断该速度是否小于或等于第一预设速度；
在步骤S13中，在判断该速度小于或等于第一预设速度的情况下，确定电动汽车的截止速度。其中，该第一预设速度可以是速度截止点，截止速度可以为0或者一个略大于0的数值；
在步骤S14中，根据第一预设速度和截止速度计算电动汽车的制动力回收时间；
在步骤S15中，确定电动汽车的速度在小于或等于第一预设速度后的减速时间；
在步骤S16中，判断减速时间是否小于或等于制动力回收时间；
在步骤S17中，在判断减速时间小于或等于制动力回收时间的情况下，采用预设的动态规划算法调节电动汽车的电机扭矩，并再次判断减速时间是否小于或等于制动力回收时间，直到判断减速时间大于制动力回收时间；
在步骤S18中，在判断减速时间大于制动力回收时间的情况下，采用预设的电机扭矩调节方法控制电机扭矩。
在该实施方式中，在步骤S10判断电动汽车执行刹车制动操作的情况下，电动汽车的速度会逐渐下降，从而进一步通过步骤S12判断当前该电动汽车是否已经进入了速度截止点。在步骤S12判断该电动汽车进入了速度截止点的情况下，电机产生的反向的充电电流消失，此时如果仍然采用常用的电机扭矩调节方法来调节电机扭矩，显然会导致一方面对电池能源的消耗；另一方面则会导致刹车过程中无法实现匀速刹车，最终影响乘客的乘车体验。因此，在该实施方式中，在步骤S12判断该电动汽车进入了速度截止点的情况下，可以通过步骤S14至步骤S15计算制动力回收时间。其中，该制动力回收时间即为上述电机产生的反向的充电电流消失的时间。最后，通过步骤S16和步骤S17，在该制动力回收时间内采用预设的动态规划算法调节电动汽车的电机扭矩，从而避免了上述技术问题的产生。而当减速时间超过制动力回收时间时，此时电动汽车已经基本实现稳步停车，因此可以直接采用常规的电机扭矩调节方法。
在该图2示出的方法中，对于步骤S15计算的制动力回收时间的具体方式，虽然可以是本领域人员所知的多种形式。但是在本发明的一个优选示例中，可以是先将电动汽车看作是匀减速运动，再通过运动学公式通过速度截止点和截止速度的计算得到该制动力回收时间。
对于预设的线性规划算法，在本发明的一个优选示例中，可以步骤如图3所示的至少一部分步骤。在该图3中，该线性规划算法可以包括：
在步骤S20中，将制动力回收时间划分为多个时间区间；
在步骤S21中，从多个时间区间中随机倒序选择一个未被选择的时间区间；
在步骤S22中，遍历预设的电池SOC区间中的每个预设点值，根据公式(1)确定成本函数在选择的时间区间上的最大值；
Figure BDA0003110823290000071
其中，Vi(SOC(i))为在电池SOC为第i个预设点值SOC(i)时的成本函数，
Figure BDA0003110823290000072
为预设的正数，
Figure BDA0003110823290000073
为预设的负数，Δt为每个时间区间的长度，Tm(i)为第i个时间区间的电机扭矩，ki为两个相邻的时间区间的电机扭矩的变化率，Vi+1(SOC(i+1))为第i+1个预设点值SOC(i+1)时的成本函数，Pbatt(i)为第i个预设点值SOC(i)时的电池回收功率；
在步骤S23中，判断是否还存在未被选取的时间区间；
在判断还存在未被选取的时间区间的情况下，再次遍历预设的电池SOC区间中的每个预设点值，根据公式(1)确定电机扭矩在每个预设点值上的最大值，直到判断不存在未被选取的时间区间。
在步骤S24中，在判断不存在未被选取的时间区间的情况下，生成电机扭矩与时间区间的对应关系；
在步骤S25中，根据当前的电池SOC从对应关系中获取电机扭矩，并根据电机扭矩控制电动汽车的电机。
在该图3中，要实现对制动力回收时间内电机扭矩的稳定控制，就需要获取在制动力回收时间内的电机扭矩。事实上，电机扭矩是随着电池SOC值的变化而变化的。因此，要得到每个时间点的电机扭矩，就需要得到每个时间点的SOC值。但是现有技术中要获取电池SOC值的方法均需要进行相当复杂的计算或一段时间的观测。另一方面，即使是能够实时获取电池SOC值，如果不控制电池SOC值的数量，也会造成算法整体复杂度的提高。因此，在该实施方式中，发明人通过步骤S20将制动力回收时间划分为多个时间区间；再通过步骤S21至步骤S23确定每个时间区间所对应的电池SOC值，并进一步得到对应的电机扭矩；最后通过步骤S25得到的电机扭矩和时间区间的对应关系来控制电机。
另一方面，本发明还提供一种纯电动汽车再生制动控制回收装置，该装置可以包括控制器。该控制器可以用于执行如图2或3中所示出的方法。具体地：
在步骤S10中，确定电动汽车是否执行刹车制动操作；
在步骤S11中，在电动汽车执行刹车制动操作的情况下，获取电动汽车的速度；
在步骤S12中，判断该速度是否小于或等于第一预设速度；
在步骤S13中，在判断该速度小于或等于第一预设速度的情况下，确定电动汽车的截止速度。其中，该第一预设速度可以是速度截止点，截止速度可以为0或者一个略大于0的数值；
在步骤S14中，根据第一预设速度和截止速度计算电动汽车的制动力回收时间；
在步骤S15中，确定电动汽车的速度在小于或等于第一预设速度后的减速时间；
在步骤S16中，判断减速时间是否小于或等于制动力回收时间；
在步骤S17中，在判断减速时间小于或等于制动力回收时间的情况下，采用预设的动态规划算法调节电动汽车的电机扭矩，并再次判断减速时间是否小于或等于制动力回收时间，直到判断减速时间大于制动力回收时间；
在步骤S18中，在判断减速时间大于制动力回收时间的情况下，采用预设的电机扭矩调节方法控制电机扭矩。
在该实施方式中，在步骤S10判断电动汽车执行刹车制动操作的情况下，电动汽车的速度会逐渐下降，从而进一步通过步骤S12判断当前该电动汽车是否已经进入了速度截止点。在步骤S12判断该电动汽车进入了速度截止点的情况下，电机产生的反向的充电电流消失，此时如果仍然采用常用的电机扭矩调节方法来调节电机扭矩，显然会导致一方面对电池能源的消耗；另一方面则会导致刹车过程中无法实现匀速刹车，最终影响乘客的乘车体验。因此，在该实施方式中，在步骤S12判断该电动汽车进入了速度截止点的情况下，可以通过步骤S14至步骤S15计算制动力回收时间。其中，该制动力回收时间即为上述电机产生的反向的充电电流消失的时间。最后，通过步骤S16和步骤S17，在该制动力回收时间内采用预设的动态规划算法调节电动汽车的电机扭矩，从而避免了上述技术问题的产生。而当减速时间超过制动力回收时间时，此时电动汽车已经基本实现稳步停车，因此可以直接采用常规的电机扭矩调节方法。
在该图2示出的方法中，对于步骤S15计算的制动力回收时间的具体方式，虽然可以是本领域人员所知的多种形式。但是在本发明的一个优选示例中，可以是先将电动汽车看作是匀减速运动，再通过运动学公式通过速度截止点和截止速度的计算得到该制动力回收时间。
对于预设的线性规划算法，在本发明的一个优选示例中，可以步骤如图3所示的至少一部分步骤。在该图3中，该线性规划算法可以包括：
在步骤S20中，将制动力回收时间划分为多个时间区间；
在步骤S21中，从多个时间区间中随机倒序选择一个未被选择的时间区间；
在步骤S22中，遍历预设的电池SOC区间中的每个预设点值，根据公式(1)确定成本函数在选择的时间区间上的最大值；
Figure BDA0003110823290000101
其中，Vi(SOC(i))为在电池SOC为第i个预设点值SOC(i)时的成本函数，
Figure BDA0003110823290000102
为预设的正数，
Figure BDA0003110823290000103
为预设的负数，Δt为每个时间区间的长度，Tm(i)为第i个时间区间的电机扭矩，ki为两个相邻的时间区间的电机扭矩的变化率，Vi+1(SOC(i+1))为第i+1个预设点值SOC(i+1)时的成本函数，Pbatt(i)为第i个预设点值SOC(i)时的电池回收功率；
在步骤S23中，判断是否还存在未被选取的时间区间；
在判断还存在未被选取的时间区间的情况下，再次遍历预设的电池SOC区间中的每个预设点值，根据公式(1)确定电机扭矩在每个预设点值上的最大值，直到判断不存在未被选取的时间区间。
在步骤S24中，在判断不存在未被选取的时间区间的情况下，生成电机扭矩与时间区间的对应关系；
在步骤S25中，根据当前的电池SOC从对应关系中获取电机扭矩，并根据电机扭矩控制电动汽车的电机。
在该图3中，要实现对制动力回收时间内电机扭矩的稳定控制，就需要获取在制动力回收时间内的电机扭矩。事实上，电机扭矩是随着电池SOC值的变化而变化的。因此，要得到每个时间点的电机扭矩，就需要得到每个时间点的SOC值。但是现有技术中要获取电池SOC值的方法均需要进行相当复杂的计算或一段时间的观测。另一方面，即使是能够实时获取电池SOC值，如果不控制电池SOC值的数量，也会造成算法整体复杂度的提高。因此，在该实施方式中，发明人通过步骤S20将制动力回收时间划分为多个时间区间；再通过步骤S21至步骤S23确定每个时间区间所对应的电池SOC值，并进一步得到对应的电机扭矩；最后通过步骤S25得到的电机扭矩和时间区间的对应关系来控制电机。
再一方面，本发明还提供一种纯电动汽车再生制动控制回收系统，该系统包括如上述所述的装置以及电机。其中，该电机可以与该装置连接，用于接收装置的控制指令以调节自身的扭矩。
再一方面，本发明还提供一种纯电动汽车，电动汽车包括如上述的系统。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (8)

1.一种纯电动汽车再生制动控制回收方法，其特征在于，所述方法包括：
确定电动汽车是否执行刹车制动操作；
在所述电动汽车执行所述刹车制动操作的情况下，获取所述电动汽车的速度；
判断所述速度是否小于或等于第一预设速度；
在判断所述速度小于或等于所述第一预设速度的情况下，确定所述电动汽车的截止速度；
根据所述第一预设速度和所述截止速度计算所述电动汽车的制动力回收时间；
确定所述电动汽车的速度在小于或等于所述第一预设速度后的减速时间；
判断所述减速时间是否小于或等于所述制动力回收时间；
在判断所述减速时间小于或等于所述制动力回收时间的情况下，采用预设的动态规划算法调节所述电动汽车的电机扭矩，并再次判断所述减速时间是否小于或等于所述制动力回收时间，直到判断所述减速时间大于所述制动力回收时间；
在判断所述减速时间大于所述制动力回收时间的情况下，采用预设的电机扭矩调节方法控制所述电机扭矩。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述动态规划算法包括：
将所述制动力回收时间划分为多个时间区间；
从所述多个时间区间中随机倒序选择一个未被选择的时间区间；
遍历预设的电池SOC区间中的每个预设点值，根据公式(1)确定成本函数在选择的时间区间上的最大值，
Figure FDA0003959133610000021
其中，Vi(SOC(i))为在电池SOC为第i个预设点值SOC(i)时的成本函数，
Figure FDA0003959133610000022
为预设的正数，
Figure FDA0003959133610000023
为预设的负数，Δt为每个所述时间区间的长度，Tm(i)为第i个预设点值的电机扭矩，ki为两个相邻的时间区间的电机扭矩的变化率，Vi+1(SOC(i+1))为第i+1个预设点值SOC(i+1)时的成本函数，
Figure FDA0003959133610000024
为第i个预设点值SOC(i)时的电池回收功率；
判断是否还存在未被选取的时间区间；
在判断还存在未被选取的时间区间的情况下，再次遍历预设的电池SOC区间中的每个预设点值，根据公式(1)确定所述电机扭矩在每个所述预设点值上的最大值，直到判断不存在未被选取的时间区间。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法包括：
在判断不存在未被选取的时间区间的情况下，生成所述电机扭矩与所述时间区间的对应关系；
根据当前的电池SOC从所述对应关系中获取所述电机扭矩，并根据所述电机扭矩控制所述电动汽车的电机。
4.一种纯电动汽车再生制动控制回收装置，其特征在于，所述装置包括控制器，所述控制器用于：
确定电动汽车是否执行刹车制动操作；
在所述电动汽车执行所述刹车制动操作的情况下，获取所述电动汽车的速度；
判断所述速度是否小于或等于第一预设速度；
在判断所述速度小于或等于所述第一预设速度的情况下，确定所述电动汽车的截止速度；
根据所述第一预设速度和所述截止速度计算所述电动汽车的制动力回收时间；
确定所述电动汽车的速度在小于或等于所述第一预设速度后的减速时间；
判断所述减速时间是否小于或等于所述制动力回收时间；
在判断所述减速时间小于或等于所述制动力回收时间的情况下，采用预设的动态规划算法调节所述电动汽车的电机扭矩，并再次判断所述减速时间是否小于或等于所述制动力回收时间，直到判断所述减速时间大于所述制动力回收时间；
在判断所述减速时间大于所述制动力回收时间的情况下，采用预设的电机扭矩调节方法控制所述电机扭矩。
5.根据权利要求4述的装置，其特征在于，所述控制器还用于：
将所述制动力回收时间划分为多个时间区间；
从所述多个时间区间中倒序随机选择一个未被选择的时间区间；
遍历预设的电池SOC区间中的每个预设点值，根据公式(1)确定所述电机扭矩在每个所述预设点值上的最大值；
Figure FDA0003959133610000031
其中，Vi(SOC(i))为在电池SOC为第i个预设点值SOC(i)时的成本函数，
Figure FDA0003959133610000032
为预设的正数，
Figure FDA0003959133610000033
为预设的负数，Δt为每个所述时间区间的长度，Tm(i)为第i个预设点值的电机扭矩，ki为两个相邻的时间区间的电机扭矩的变化率，Vi+1(SOC(i+1))为第i+1个预设点值SOC(i+1)时的成本函数，
Figure FDA0003959133610000034
为第i个预设点值SOC(i)时的电池回收功率；
判断是否还存在未被选取的时间区间；
在判断还存在未被选取的时间区间的情况下，再次遍历预设的电池SOC区间中的每个预设点值，根据公式(1)确定所述电机扭矩在每个所述预设点值上的最大值，直到判断不存在未被选取的时间区间。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述控制器还用于：
在判断不存在未被选取的时间区间的情况下，生成所述电机扭矩与所述时间区间的对应关系；
根据当前的电池SOC从所述对应关系中获取所述电机扭矩，并根据所述电机扭矩控制所述电动汽车的电机。
7.一种纯电动汽车再生制动控制回收系统，其特征在于，所述系统包括：
如权利要求4至6任一所述的装置；
电机，与所述装置连接，用于接收所述装置的控制指令。
8.一种纯电动汽车，其特征在于，所述电动汽车包括如权利要求7所述的系统。
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