CN115503504A - 一种电动汽车节能模式的控制方法、系统及电动汽车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动汽车节能模式的控制方法、系统及电动汽车，具体包括：接收节能模式启动指令，启动节能控制模式；当进入节能控制模式后，对电动汽车进行多项控制，多项控制包括空调功率功率限制、最高车速限制、扭矩外特性限制和增加能量回收强度，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对电动汽车的多项性能进行控制，可满足多种行车需求，从而实现良好的节能效果。

Description

一种电动汽车节能模式的控制方法、系统及电动汽车

技术领域

本发明涉及动力传动技术领域，具体为一种电动汽车节能模式的控制方法、系统及电动汽车。

背景技术

现阶段电动汽车已经非常普及，然而对于电动汽车的续航要求也越来越高，在整车电池包电量一定的情况下，如何提高整车续航是一个非常关键的问题。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

本发明的目的是针对背景技术中存在的缺点和问题加以改进和创新，提供一种电动汽车节能模式的控制方法、系统及电动汽车。

根据本发明的第一方面，本发明提出了一种电动汽车节能模式的控制方法接收节能模式启动指令，启动节能控制模式；

当进入节能控制模式后，对电动汽车进行多项控制，多项控制包括空调功率功率限制、最高车速限制、扭矩外特性限制和增加能量回收强度。

由上述技术方案可见，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对电动汽车的多项性能进行控制，可满足多种行车需求，从而实现良好的节能效果。

进一步的方案是，当进入节能控制模式后，对所述电动汽车进行空调功率限制包括：

通过实车标定获取允许最大使用功率；整车控制器发送允许汽车空调和汽车加热器工作标志位，同时发送允许汽车空调和汽车加热器工作功率，汽车空调和汽车加热器工作的最大功率不能超过整车控制器发送的允许工作功率。

由上述技术方案可见，通过实车标定获取允许最大使用功率，使得电动汽车既能保持正常功能行驶，又能限制汽车空调和汽车加热器的功率，保持车辆运行在节能状态。

进一步的方案是，当进入节能控制模式后，对所述电动汽车进行最高车速限制包括：

获取电动车辆的当前车速；

设置预设车速；

基于预设车速和实际车速进行PI控制，P值和I值为标定值，PI计算输出的电机扭矩经过扭矩斜率处理，发送给电机控制器，电机控制器以该扭矩为实际输出扭矩对驱动电机进行控制，以限制最高车速小于或等于预设车速。

由上述技术方案可见，通过对预设车速和实际车速进行PI控制，来对驱动电机的实际输出扭矩进行控制，限制最高车速小于或等于预设车速，由于电动汽车高速行驶时，车速越高，百公里电耗越高，续航里程越短，因此限制最高车速将降低电动汽车的能耗。

进一步的方案是，当进入节能控制模式后，对所述电动汽车进行扭矩外特性限制包括：

限制驱动电机的最大扭矩为扭矩阈值，其中扭矩阈值小于驱动电机的实际最大扭矩；

实时检测油门踏板强度，获取车辆的油门踏板的开度，根据获取到的油门踏板的开度计算出车辆对应的目标扭矩以及车速；

判断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，使得车辆始终能够按照最优效率的节能模式加速运行。

由上述技术方案可见，驱动电机转速较小时，驱动电机以最大扭矩驱动车辆运动，将导致电动汽车能耗较高，因此限制驱动低速下的最大扭矩，将减少电动汽车的能耗；而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，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，尽可能的降低能耗、节省能源。

进一步的方案是，当进入节能控制模式后，对所述电动汽车进行增加能量回收强度控制，具体包括：

实时检测制动踏板强度，获取制动踏板的开度，并实时检测电池组电压，同时实时检测车速；

根据踏板动作幅度和车辆行驶速度，计算电机制动转矩；

电动汽车以计算得到的制动转矩对汽车进行馈电制动；

判断电池组总体电压是否超过电池组最高电压限值，当电池组总体电压≥电池组最高电压限值时，减小制动转矩，返回到根据踏板动作幅度和车辆行驶速度，计算电机制动转矩，直至电机制动转矩减小到零，不足的制动力由机械制动提供。

进一步的方案是，当进入节能控制模式后，对所述电动汽车进行增加能量回收强度控制，具体还包括：

当电池组总体电压没有超过电池组最高电压限值，则判断电机制动转矩是否已经达到最大制动转矩；

如果电机制动转矩≥最大制动转矩，则在下一次的制动中，保持制动转矩等于最大制动转矩进行制动，返回根据踏板动作幅度和车辆行驶速度，计算电机制动转矩；如果制动转矩小于最大制动转矩，则在下一次的制动中，按照预定制动转矩的增量继续加大制动转矩，逐步增加制动转矩直到制动转矩达到最大制动转矩，返回根据踏板动作幅度和车辆行驶速度，计算电机制动转矩。

由上述技术方案可见，在制动过程中，优先采用电机制动回收能量的方法，电机系统将尽可能将制动能量全部回收，存储到电动汽车锂电池中；当检测到锂电池电压和荷电状态SOC达到限定值，减小制动转矩，从而减小制动回馈的电流，实现对电池组的小电流均衡充电的功能，不足的制动力由机械制动提供，也就是本申请既能够实现对制动能量的最大限度的回收，又能够实现对锂电池进行均衡充电和保护。

进一步的方案是，所述接收节能模式启动指令具体包括：

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；或者当整车控制器检测到锂电池剩余容量小于设定阈值，从正常模式自动切换为节能模式。

进一步的方案是，所述接收节能模式启动指令具体还包括：

当整车控制器识别油门踏板开度大于90％，并确认持续时间达到200ms，进入正常模式，若油门踏板开度小于80％，确认持续时间达到10s，则恢复节能模式。

根据本发明的第二方面，提供一种电动汽车节能模式的控制系统，包括存储器、处理器和存储在所述存储器上的计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如上所述的电动汽车节能模式的控制方法。

根据本发明的第三方面，提供一种电动汽车，包括如上所述的电动汽车节能模式的控制系统。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：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对电动汽车的多项性能进行控制，可满足多种行车需求，从而实现良好的节能效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的电动汽车节能模式的控制方法的流程图；

图2是本发明实施例的最高车速限制的流程图；

图3是本发明实施例的扭矩外特性限制的流程图；

图4是本发明实施例的增量能量回收强度的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示，本实施的一种电动汽车节能模式的控制方法的步骤包括：

步骤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；

步骤S2、VCU对电动汽车进行多项控制，多项控制包括空调功率限制、最高车速限制、扭矩外特性限制和增加能量回收强度。

具体地，空调功率限制是指限制空调AC和PTC允许最大使用功率(标定量)，允许最大使用功率采用实车标定获取，进行实车标定时，要能满足电动汽车在稳定行驶时的制冷或制暖需求；考虑安全因素以及电池包寿命因素，不限制除霜除雾功率请求、电池包冷却功率请求。通过实车标定获取了允许最大使用功率后，VCU发送允许AC和PTC工作标志位，同时发送允许AC和PTC工作功率，AC和PTC工作的最大功率不能超过VCU发送的允许工作功率。

最高车速限制是指限制电动电动汽车可行驶的最大速度，电动汽车高速行驶时，车速越高，百公里电耗越高，续航里程越短，因此在节能模式下对整车最高车速进行限制。

扭矩外特性限制包括限制驱动电机的最大扭矩，由于在驱动电机转速较小时，驱动电机以最大扭矩驱动电动汽车运动，将导致电动汽车能耗较高，限制驱动低速下的最大扭矩，将减少电动汽车的能耗。

增加能量回收强度为电动汽车处于制动阶段时，根据车载电池的荷电状态SOC，增加电机制动扭矩。

作为一个示例，如图2所示，根据当前节能模式对电动电动汽车进行最高车速限制，包括：

步骤S21、获取电动电动汽车的当前车速；

步骤S22、设置预设车速，其中在本实施例中，节能模式下，对应最大速度为120KM/h的乘用车，乘用车设置预设车速为90km/h，不影响电动汽车高速行驶，对于商用车，预设车速可以设置低于90km/h。

步骤S23、基于预设车速和实际车速进行PI控制，P值和I值为标定值，PI计算输出的电机扭矩经过扭矩斜率处理，发送给MCU，MCU以该扭矩为实际输出扭矩对驱动电机进行控制，以限制最高车速小于或等于预设车速；

由此，通过对节能模式下的最高车速限制，实现对电动电动汽车的节能控制。

作为一个示例，如图3所示，根据当前节能模式对电动电动汽车进行扭矩外特性限制，可包括：

步骤S31、限制驱动电机的最大扭矩为扭矩阈值；

在本实施例中，扭矩阈值设置为1100NM，扭矩阈值小于驱动电机的实际最大扭矩。具体地，低速时电动电动汽车加速度的需求不是太大，驱动电机的扭矩大主要是为了爬坡，加速度过大时整车耐久性会受影响，且整车实际运营能耗高。在节能模式下，通过对扭矩外特性的限制，以控制电动汽车低速爬坡度及起步加速度，同时扭矩阈值小于驱动电机的最大扭矩，实现对电动汽车的节能控制。

步骤S32、用油门踏板信号检测装置实时检测油门踏板强度，获取电动汽车的油门踏板的开度，根据获取到的油门踏板的开度计算出电动汽车对应的目标扭矩以及车速；

步骤S33、判断步骤S32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，按照目标扭矩控制电动汽车进行加速，否则按最优电机效率区间所对应的扭矩与车速控制电动汽车进行加速，使得电动汽车始终能够按照最优效率的节能模式加速运行。

在本实施例步骤S33中，具体通过将步骤S32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。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。

作为一个示例，如图4所示，根据当前节能模式对电动电动汽车进行增加能量回收强度，具体包括：

步骤S41、用制动踏板信号检测装置实时检测制动踏板强度，获取电动汽车中制动踏板的开度，用电池组电压检测装置实时检测电池组电压，同时实时检测车速，并将检测结果发送至电机控制器；

步骤S42、电机控制器按照制动踏板动作幅度和电动汽车行驶速度，计算电机制动转矩；

步骤S43、电动汽车以步骤S42中计算的制动转矩对汽车进行馈电制动；

步骤S44、判断电池组总体电压是否超过电池组最高电压限值；

当电池组总体电压≥电池组最高电压限值时，减小制动转矩，返回步骤S42，直至电机制动转矩减小到零，从而减小制动回馈的电流，维持电池组电压保持在该电压下不变，实现对电池组的小电流均衡充电的功能，不足的制动力由机械制动提供；如果电池组总体电压没有超过电池组最高电压限值，则判断电机制动转矩是否已经达到最大制动转矩。

如果电机制动转矩≥最大制动转矩，则在下一次的制动中，保持制动转矩等于最大制动转矩进行制动，返回步骤S42；如果制动转矩小于最大制动转矩，则在下一次的制动中，按照预定制动转矩的增量继续加大制动转矩，逐步增加制动转矩直到制动转矩达到最大制动转矩，返回步骤S42。

在本实施例中，步骤S1接收节能模式启动指令，具体为在电动汽车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，电动汽车保持正常运行模式，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，调整正常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，使得电动汽车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，满足不同的工况的需求。

需要说明的是，由于采用节能模式是为了提高整车续航能力，因此，在本实施例中，还可以通过VCU(整车控制器)根据车载电池的荷电状态SOC将正常模式自动切换为节能模式，在本实施例中，当VCU(整车控制器)检测到SOC小于20％(标定量)，从正常模式自动切换为节能模式；同时由于节能模式对整车做了很多限制，在紧急情况下需要急加速时，VCU需要切换到正常模式，在本实施例中，VCU识别油门踏板开度大于90％(标定量)，并确认持续时间达到200ms(标定量)，进入正常模式，若油门踏板开度小于80％(标定量)，确认持续时间达到10s(标定量)，则恢复节能模式。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对发明的限制。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或者特性可以包含在本实施例申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或是备选的实施例。本领域技术人员可以显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种电动汽车节能模式的控制方法，其特征在于，具体包括：

接收节能模式启动指令，启动节能控制模式；

当进入节能控制模式后，对电动汽车进行多项控制，多项控制包括空调功率功率限制、最高车速限制、扭矩外特性限制和增加能量回收强度。

2.根据权利要求1所述的一种电动汽车节能模式的控制方法，其特征在于，当进入节能控制模式后，对所述电动汽车进行空调功率限制包括：

通过实车标定获取允许最大使用功率；整车控制器发送允许汽车空调和汽车加热器工作标志位，同时发送允许汽车空调和汽车加热器工作功率，汽车空调和汽车加热器工作的最大功率不能超过整车控制器发送的允许工作功率。

3.根据权利要求1所述的一种电动汽车节能模式的控制方法，其特征在于，当进入节能控制模式后，对所述电动汽车进行最高车速限制包括：

获取电动车辆的当前车速；

设置预设车速；

基于预设车速和实际车速进行PI控制，P值和I值为标定值，PI计算输出的电机扭矩经过扭矩斜率处理，发送给电机控制器，电机控制器以该扭矩为实际输出扭矩对驱动电机进行控制，以限制最高车速小于或等于预设车速。

4.根据权利要求1所述的一种电动汽车节能模式的控制方法，其特征在于，当进入节能控制模式后，对所述电动汽车进行扭矩外特性限制包括：

限制驱动电机的最大扭矩为扭矩阈值，其中扭矩阈值小于驱动电机的实际最大扭矩；

实时检测油门踏板强度，获取车辆的油门踏板的开度，根据获取到的油门踏板的开度计算出车辆对应的目标扭矩以及车速；

判断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，使得车辆始终能够按照最优效率的节能模式加速运行。

5.根据权利要求1所述的一种电动汽车节能模式的控制方法，其特征在于，当进入节能控制模式后，对所述电动汽车进行增加能量回收强度控制，具体包括：

实时检测制动踏板强度，获取制动踏板的开度，并实时检测电池组电压，同时实时检测车速；

根据踏板动作幅度和车辆行驶速度，计算电机制动转矩；

电动汽车以计算得到的制动转矩对汽车进行馈电制动；

判断电池组总体电压是否超过电池组最高电压限值，当电池组总体电压≥电池组最高电压限值时，减小制动转矩，返回到根据踏板动作幅度和车辆行驶速度，计算电机制动转矩，直至电机制动转矩减小到零，不足的制动力由机械制动提供。

6.根据权利要求5所述的一种电动汽车节能模式的控制方法，其特征在于，当进入节能控制模式后，对所述电动汽车进行增加能量回收强度控制，具体还包括：

当电池组总体电压没有超过电池组最高电压限值，则判断电机制动转矩是否已经达到最大制动转矩；

如果电机制动转矩≥最大制动转矩，则在下一次的制动中，保持制动转矩等于最大制动转矩进行制动，返回根据踏板动作幅度和车辆行驶速度，计算电机制动转矩；如果制动转矩小于最大制动转矩，则在下一次的制动中，按照预定制动转矩的增量继续加大制动转矩，逐步增加制动转矩直到制动转矩达到最大制动转矩，返回根据踏板动作幅度和车辆行驶速度，计算电机制动转矩。

7.根据权利要求1所述的一种电动汽车节能模式的控制方法，其特征在于，所述接收节能模式启动指令具体包括：

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；或者当整车控制器检测到锂电池剩余容量小于设定阈值，从正常模式自动切换为节能模式。

8.根据权利要求7所述的一种电动汽车节能模式的控制方法，其特征在于，所述接收节能模式启动指令具体还包括：

当整车控制器识别油门踏板开度大于90％，并确认持续时间达到200ms，进入正常模式，若油门踏板开度小于80％，确认持续时间达到10s，则恢复节能模式。

9.一种电动汽车节能模式的控制系统，其特征在于，包括存储器、处理器和存储在所述存储器上的计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1-8中任一项所述的电动汽车节能模式的控制方法。

10.一种电动汽车，其特征在于，包括如权利要求9所述的电动汽车节能模式的控制系统。

Images