CN116552252A - 一种动能回收控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电动汽车技术领域，尤其涉及一种动能回收控制系统，包括感知模块、信息处理模块和刹车控制执行模块，模块之间通过不同类型的总线进行连接，模块之间的信号传输是实时的。正常行驶状态下当驾驶员踩下刹车踏板时，首先执行动能回收功能，如有必要再执行机械刹车，保证车辆能够完成制动过程。本发明使用感知模块获取综合信息，再通过信息处理模块判断是否满足动能回收的条件，同时计算出当前最合理的动能回收强度，最后通过刹车控制执行模块执行动能回收控制，本发明能够解决因动能回收强度设置不合理和不智能化而给驾驶员带来不良的驾驶体验，同时进一步提高动能回收效率和增加汽车行驶安全性，还可以减少机械刹车系统的使用频率。

Description

一种动能回收控制系统

技术领域

本发明涉及电动汽车技术领域，尤其涉及一种动能回收控制系统。

背景技术

随着汽车的快速发展和国家相关政策的积极响应，电动汽车在目前拥有了可观的未来发展前景，但目前电动汽车续航里程还存在一定缺陷，尤其在寒冷季节，电动汽车的续航更是大大降低。

为了提高电动汽车续航里程和提高能量利用率，人们在电动汽车上引入了动能回收系统。在传统的燃油汽车中，车辆在制动时会产生热能，而这些热能会被浪费。而在电动汽车中，在一些特定的驾驶条件下，如下坡行驶和制动时，动能回收系统可以将部分能量转化为电能，再将电能储存到电池中，从而延长电池的续航里程。此外，动能回收系统还可以提高电动汽车的能源利用率，减少对外界能源的依赖，从而降低运营成本和对环境的影响。

目前市面上大多数动能回收控制系统能量回收强度设置不够合理且不够智能化，在不同的使用场景下需要用户手动进行调节，偶尔还会因为能量回收强度过大而给驾驶员带来强烈的拖拽感，影响驾驶体验。

发明内容

本发明的目的在于提供一种动能回收控制系统，旨在解决现有的电动汽车动能回收控制系统中制动强度设置不合理和不智能化的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种动能回收控制系统，包括感知模块、信息处理模块和刹车控制执行模块，所述感知模块、所述信息处理模块和所述刹车控制执行模块之间通过不同类型的总线进行连接，模块之间的信号实时传输；

所述信息处理模块负责判断是否满足动能回收的条件，如果满足则根据所述感知模块输出的信息计算出当前最合理的动能回收强度，同时进一步传递给刹车控制执行模块，所述刹车控制执行模块改变刹车踏板行程的作用方式，将踏板行程控制分为两部分，前一部分将以当前工况下最合理的动能回收强度进行制动减速，后一部分是当需要进一步制动时介入机械刹车系统进行制动；

如不满足动能回收条件，则制动时关闭动能回收功能，直接采用机械刹车系统制动。

其中，所述感知模块包括整车信息感知、路面感知、行驶工况感知和危险工况感知，所述整车信息感知包括对车速、车重、油门踏板深度、电池剩余电量和电池温度信息的获取；所述路面感知包括对路面光滑程度的感知以及对路面倾斜度的感知；所述行驶工况感知是对汽车目前行驶状态的识别，用于判断汽车是否出于频繁启停状态或者是正常行驶状态；所述危险工况感知是对当前车辆行驶的周围环境进行识别，识别是否出现危及行车安全的障碍物而需要紧急刹车。

其中，所述整车信息感知获取的当前汽车状态决定是否启动动能回收，当存在以下至少一种条件时不能启动动能回收，相应条件为：车速低于预设值、汽车处于频繁启停状态、油门踏板未完全松开、电池温度低于预设值以及电池剩余电量高于预设值。

其中，所述路面感知获取的路面的光滑程度和倾斜度信息均可以影响车辆的行驶状态，不同的行驶状态将影响到信息处理模块输出的动能回收强度大小。具体的，对光滑程度感知主要是为了避免因雨雪天气造成的地面湿滑，在此状态下，动能回收强度不能太高，否则会导致因车速下降过快而导致轮胎打滑，此时不利于行车安全。通过检测车身角度的变化，可以判断当前车辆处于上下坡或是平路行驶状态。

其中，如检测到汽车频繁启停，当车速低于预设值时，在该工况下，动能回收强度将会关闭；而当检测到汽车当前一段时间速度变化均匀且大于预定值，则视为正常行驶状态，此时动能回收功能将会开启。通过行驶工况的感知，可以避免因制动强度过大而给驾驶员带来不舒适的驾驶感受。

其中，当前汽车处于危险驾驶场景时，制动时的动能回收强度将会变大，同时介入机械刹车系统，使车辆尽可能的减少刹车距离。

其中，当车辆减速而无需刹停时信息处理模块计算出的最优制动强度不得超过最大制动强度，最大制动强度的计算通过下列公式求得：

式中F_z1为地面对前轮的法向反作用力；L为轴距；g为重力加速度；b为后轴到质心的距离；m为汽车质量；h_g为质心高度；G为汽车重力；

同时也要小于当前地面最大附着系数，即：

式中z为制动强度，z_max为最大制强度；为地面最大附着系数。

其中，刹车控制执行模块将收到的制动强度进行前后轮分配，分配时满足以下公式：

Fu₁+Fu₂＝zG

式中Fu₁、Fu₂为前后轮制动力；z为制动强度；G为汽车重力；a为前轮轴到汽车质心的距离，b为后轮轴到质心的距离；h_g为汽车质心高度。

本发明提供了一种动能回收控制系统，包括感知模块、信息处理模块和刹车控制执行模块，模块之间通过不同类型的总线进行连接，模块之间的信号传输是实时的。正常行驶状态下当驾驶员踩下刹车踏板时，首先执行动能回收功能，如有必要再执行机械刹车，保证车辆能够完成制动过程。本发明使用感知模块获取综合信息，再通过信息处理模块判断是否满足动能回收的条件，同时计算出当前最合理的动能回收强度，最后通过刹车控制执行模块执行动能回收控制，本发明能够解决因动能回收强度设置不合理和不智能化而给驾驶员带来不良的驾驶体验，同时进一步提高动能回收效率和增加汽车行驶安全性，还可以减少机械刹车系统的使用频率，延长其使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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是本发明的一种动能回收控制系统的模块构成示意图。

图2是本发明的一种动能回收控制系统的工作流程示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

请参阅图1，本发明提出了一种动能回收控制系统，包括感知模块、信息处理模块和刹车控制执行模块，所述感知模块、所述信息处理模块和所述刹车控制执行模块之间通过不同类型的总线进行连接，模块之间的信号实时传输；

所述信息处理模块负责判断是否满足动能回收的条件，如果满足则根据所述感知模块输出的信息计算出当前最合理的动能回收强度，同时进一步传递给刹车控制执行模块，所述刹车控制执行模块改变刹车踏板行程的作用方式，将踏板行程控制分为两部分，前一部分将以当前工况下最合理的动能回收强度进行制动减速，后一部分是当需要进一步制动时介入机械刹车系统进行制动；

如不满足动能回收条件，则制动时关闭动能回收功能，直接采用机械刹车系统制动。

具体的，所述感知模块包括整车信息感知、路面感知、行驶工况感知和危险工况感知，整车信息感知具体为当前状态下的车速、车重、油门踏板深度、当前电池温度、电池剩余电量等信息，此信息的采集主要是为了判断是否满足动能回收条件和决定动能回收强度大小，只有当达到一定车速，驾驶员未踩下油门踏板，电池温度高于预设值并且电池电量低于预设值时，动能回收功能开始作用，如不满足上述条件中的一个或多个时，信息处理模块将会关闭动能回收功能。车速和油门踏板深度通过传感器进行采集，车重由车辆生产厂家设定，通过电池管理系统采集电池温度和电池剩余电量信息。

路面感知则主要获取当前轮胎转速信息和车身倾斜角度信息，主要通过轮速传感器和角度传感器实现，通过采集轮速信息，当信息处理模块识别到轮胎转速信息与车速不匹配时，此时判定当前车辆轮胎处于打滑状态，为了避免因动能回收导致车辆进一步打滑，此时减小动能回收强度。当检测到当前车身倾斜角度为负值时，判定此时车辆为下坡状态，此时车辆动能回收强度将会增大；若检测到车身倾斜角度为正值，则此时判定为汽车处于上坡状态，动能回收强度应当减小。

行驶工况感知用于感知车辆在一段时间内运行是否处于频繁启停或是正常行驶状态，当车辆在一段时间内速度较低且低于预设值时，此时信息处理模块判定当前车辆处于频繁启停状态，在此条件下关闭车辆动能回收功能。若车辆在一段时间内运行良好，速度高于预设值且速度变化均匀，此时信息处理模块将会判定为正常行驶状态，在此状态下动能回收功能正常作用。

危险工况感知主要通过安装在车辆上的雷达传感器和摄像头获取当前周围环境信息，用于检测当前车辆周围的障碍物，便于信息处理模块判断当前是否需要紧急制动，若检测到当前车辆周围存在影响安全驾驶的障碍物时，此时信息处理模块判定为车辆需要紧急制动，输出的动能回收强度强度将会变大，且机械刹车系统介入制动过程，保证车辆安全平稳停下。

信息处理模块包括中央处理器和图形处理器，负责对感知模块输出的信息进行处理，首先判断当前车辆运行状态是否满足动能回收要求，其中图形处理器负责处理摄像头输出的图形信号，如在满足动能回收要求以及不影响行车安全性的条件下启动动能回收系统。信息处理模块通过控制算法对各信息进行权衡计算，然后输出一个制动强度大小控制信号，该输出信号传递给刹车控制执行模块中的刹车控制系统；如不满足动能回收条件，则此时关闭动能回收功能，向刹车控制系统输出采用机械制动信号。

刹车控制执行模块根据信息处理模块输出的制动强度的大小将刹车踏板行程分为两部分，当驾驶员踩下刹车踏板的前一部分时动能回收系统开始作用，电机控制器通过给电机一个负扭矩使其产生电能，负扭矩的大小与动能回收强度的大小有关，然后经过逆变器整流后将电能储存在电池中，从而完成车辆减速和动能回收过程。若需要继续制动，当驾驶员踩下的踏板深度超过一定值时，机械刹车系统开始介入制动过程，在两者的同时作用下完成制动过程。

具体制动流程请参阅图2所示。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种动能回收控制系统，其特征在于，

包括感知模块、信息处理模块和刹车控制执行模块，所述感知模块、所述信息处理模块和所述刹车控制执行模块之间通过不同类型的总线进行连接，模块之间的信号实时传输；

所述信息处理模块负责判断是否满足动能回收的条件，如果满足则根据所述感知模块输出的信息计算出当前最合理的动能回收强度，同时进一步传递给刹车控制执行模块，所述刹车控制执行模块改变刹车踏板行程的作用方式，将踏板行程控制分为两部分，前一部分将以当前工况下最合理的动能回收强度进行制动减速，后一部分是当需要进一步制动时介入机械刹车系统进行制动；

如不满足动能回收条件，则制动时关闭动能回收功能，直接采用机械刹车系统制动。

2.如权利要求1所述的动能回收控制系统，其特征在于，

所述感知模块包括整车信息感知、路面感知、行驶工况感知和危险工况感知，所述整车信息感知包括对车速、车重、油门踏板深度、电池剩余电量和电池温度信息的获取；所述路面感知包括对路面光滑程度的感知以及对路面倾斜度的感知；所述行驶工况感知是对汽车目前行驶状态的识别，用于判断汽车是否出于频繁启停状态或者是正常行驶状态；所述危险工况感知是对当前车辆行驶的周围环境进行识别，识别是否出现危及行车安全的障碍物而需要紧急刹车。

3.如权利要求2所述的动能回收控制系统，其特征在于，

所述整车信息感知获取的当前汽车状态决定是否启动动能回收，当存在以下至少一种条件时不能启动动能回收，相应条件为：车速低于预设值、汽车处于频繁启停状态、油门踏板未完全松开、电池温度低于预设值以及电池剩余电量高于预设值。

4.如权利要求3所述的动能回收控制系统，其特征在于，

所述路面感知获取的路面的光滑程度和倾斜度信息均可以影响车辆的行驶状态，不同的行驶状态将影响到信息处理模块输出的动能回收强度大小。

5.如权利要求4所述的动能回收控制系统，其特征在于，

如检测到汽车频繁启停，当车速低于预设值时，在该工况下，动能回收强度将会关闭；而当检测到汽车当前一段时间速度变化均匀且大于预定值，则视为正常行驶状态，此时动能回收功能将会开启。

6.如权利要求5所述的动能回收控制系统，其特征在于，

当前汽车处于危险驾驶场景时，制动时的动能回收强度将会变大，同时介入机械刹车系统，使车辆尽可能的减少刹车距离。

7.如权利要求6所述的动能回收控制系统，其特征在于，

当车辆减速而无需刹停时信息处理模块计算出的最优制动强度不得超过最大制动强度，最大制动强度的计算通过下列公式求得：

式中F_z1为地面对前轮的法向反作用力；L为轴距；g为重力加速度；b为后轴到质心的距离；m为汽车质量；h_g为质心高度；G为汽车重力；

同时也要小于当前地面最大附着系数，即：

式中z为制动强度，z_max为最大制动强度；为地面最大附着系数。

8.如权利要求7所述的动能回收控制系统，其特征在于，

刹车控制执行模块将收到的制动强度进行前后轮分配，分配时满足以下公式：

Fu₁+Fu₂＝zG

式中Fu₁、Fu₂为前后轮制动力；z为制动强度；G为汽车重力；a为前轮轴到汽车质心的距离，b为后轮轴到质心的距离；h_g为汽车质心高度。