CN101624018B - 一种电动车再生制动***及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电动车再生制动***及其控制方法，设置一车速传感器，用于检测车辆的当前速度；设置一制动踏板顶部开关，用于检测当前是否处于强制制动状态；采用电子加速踏板，用于检测驾驶员的驾驶意图，当驾驶员松开踏板时，表示驾驶员无加速请求，此时可以进入自然制动状态；设置一档位检测器，用于检测驾驶员的当前档位，该检测器可以检测前进档D，后退档R以及空档N，各传感器的信号检测，以及再生制动功能的实现均由整车控制器完成。
Description
技术领域
本发明属于电动汽车控制领域，具体涉及一种电动车再生制动***及其控制方法。
背景技术
能源危机和环境恶化已成为制约全球发展重要因素，研究节能、环保的汽车是缓解能源压力、降低环境污染的有效手段之一。与传统内燃机车或混合动力车相比，电动车采用纯电力驱动，能达到减少排放，降低能耗的目的。
与传统车相比，纯电动车(EV)典型区别在有：
1.电动机是车辆的驱动动力源，可以实现车辆的前进和倒退；
2.电动机可以参与车辆制动，回收制动能量；
3.电动车的主要能量源于能量存储单元(一般是高压电池)；
4.电动车的能量主要来自外接充电。
由于纯电动车的电池能量有限，因此纯电动车的续驶里程受到了较大的限制。为了解决纯电动车的续驶里程问题，目前比较流行的办法是在车上加装一发电机组，当电池电量不足时，启动发电机为高压电池充电，这就是所谓的***式电动车(PHEV)。
为了使概念更加清楚，本文提到的“电动车”泛指“纯电动车”和“***式电动车”，EV和PHEV分别特指纯电动车和***式电动车。
由于电动车续驶里程为其关键的性能指标，而再生制动功能将制动过程中的能量进行回收，在驱动过程中激将回收的能量释放出来，达到延长续驶里程的目的。
综上所述，现有技术中存在如下技术问题：能否尽可能的延长电动车辆的续驶里程成为了电动车开发中的关键，而如何实现成本低、易于实现、可靠性高的再生制动***及其控制方法，成为了电动车开发中迫切解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电动车再生制动***及其控制方法，解决电动车制动过程中能量回收的问题，提高电动车的续驶里程，显著提高电动车的性能。
整车控制器检测驾驶员的制动踏板请求、加速踏板请求以及档位请求，来判断是否进行再生制动，在进行再生制动扭矩计算时根据车速和电机的转速可以求出再生制动的扭矩大小。
本发明提出一种电动车再生制动控制方法，特别适合于纯电动车及***式电动车。同时，本发明也适用于含有高压电池及高压驱动电机的混合动力车。
为了实现对电动车再生制动功能，本发明所提出的***结构为：设置一车速传感器，用于检测车辆的当前速度；设置一制动踏板顶部开关，用于检测当前是否处于强制制动状态；本车采用电子加速踏板，用于检测驾驶员的驾驶意图，当驾驶员松开踏板时，表示驾驶员无加速请求，此时可以进入自然制动状态；设置一档位检测器，用于检测驾驶员的当前档位，该检测器可以检测前进档D，后退档R以及空档N。上述各传感器的信号检测，以及再生制动功能的实现均由整车控制器完成。
本发明所涉及再生制动功能：
(1)自然制动功能：当驾驶员在驾驶过程中，松开驾驶踏板且档位检测器检测到当前为前进档时，则进入自然制动状态。此时，驱动电机进入电动状态，对车辆施加制动扭矩，电机的制动扭矩主要根据车辆速度传感器检测的车速查表出自然制动第一制动扭矩系数，然后根据电机的转速查表出自然制动第二制动扭矩系数，然后在第一和第二制动扭矩系数中选较小的值计算当前的制动扭矩。在此状态下所施加的扭据不能过大，否则会导致驾驶员的不舒适感。
(2)强制制动功能：当驾驶员在行驶过程中，直接踩制动踏板时，表示驾驶员有较强的制动意图，则进入强制制动状态。此时，驱动电机进入电动状态对车辆施加较大的制动扭矩，电机的制动扭矩主要根据车辆的速度传感器检测的车速查表出强制动第一制动系数，根据电机的转速查表出强制动第二制动系数，然后在第一和第二强制制动系数中选较小的值计算当前的制动扭矩。在此状态下所施加的扭据比自然制动扭矩大，但扭矩过大同样能导致驾驶员的不舒适感。
(3)上述两种制动方式，都必须保证电机所施加的制动扭矩在电机允许的制动扭矩范围之内，且电机所产生的充电功率必须控制在电池允许的充电范围之内。
(4)上述(1)和(2)所提到的再生制动控制必须保证车辆的安全性，当ABS控制器起作用时，电动车整车控制器必须停止再生制动功能，从而避免再生制动功能对ABS的影响。
具体技术方案如下：
一种电动车再生制动***，包括车速传感器，制动踏板顶部开关，电子加速踏板，档位检测器和整车控制器，其中，车速传感器用于实时检测车辆速度，制动踏板顶部开关用于实时检测车辆是否处于强制制动状态，电子加速踏板用于检测整车是否被要求加速并判读是否进入自然制动状态，档位检测器用于检测当前档位，整车控制器用于检测上述四传感器信号；车速传感器，制动踏板顶部开关，电子加速踏板和档位检测器分别与整车控制器通讯连接。
还包括一电机位置传感器，其用于实时检测电机的转速，该电机位置传感器与整车控制器通讯连接。
还包括驱动电机及其电机控制器，高压电池及其电池控制器，所述整车控制器向该电机控制器发送驱动或电动请求命令，电机控制器控制一逆变器及驱动电机实现整车控制器的扭矩请求；该高压电池输出电能至该逆变器为驱动电机提供电能，所述电池控制器检测高压电池的状态并与整车控制器实时通讯连接，将当前高压电池能接受的最大功率或电流信号发送给整车控制器。
还包括驱动电机及其电机控制器，高压电池及其电池控制器，发电机组控制器，所述整车控制器向该电机控制器发送驱动或电动请求命令，电机控制器控制一逆变器及驱动电机实现整车控制器的扭矩请求；该高压电池输出电能至该逆变器为驱动电机提供电能，所述电池控制器检测高压电池的状态并与整车控制器实时通讯连接，所述发电机组控制器受整车控制器控制，在高压电池荷电状态SOC低于预设标定值时进行发电控制，即发电机组控制器控制发动机及发电机产生电能，并通过一整流器输出至高压母线上，供电驱动***使用。
一种上述电动车再生制动***的控制方法，其特征在于，采用如下步骤：
(1)整车控制器检测制动踏板顶部开关的制动踏板请求、电子加速踏板的加速踏板请求以及档位检测器的档位请求；
(2)整车控制器判断是否进行再生制动。
还进一步包括如下步骤：
(3)整车控制器检测电机位置传感器的电机转速信号；
(4)根据检测得到的车速和电机的转速得出再生制动的扭矩大小。
采用如下算法：整车处于行驶状态，电子加速踏板处于松开，且档位检测器检测到当前为前进档，则进入自然制动状态，在该自然制动状态下，驱动电机进入电动状态，对车辆施加制动扭矩。
所述电机的制动扭矩的确定采用如下步骤：
(4-1)根据车辆速度传感器检测的车速查表出自然制动第一制动扭矩系数；
(4-2)根据电机的转速查表出自然制动第二制动扭矩系数；
(4-3)在第一和第二制动扭矩系数中选较小值计算当前的制动扭矩。
采用如下算法：整车处于行驶状态，制动踏板顶部开关检测到制动踏板直接踩下，则进入强制制动状态，在该强制制动状态下驱动电机进入电动状态对车辆施加较大制动扭矩。
所述电机的制动扭矩的确定采用如下步骤：
(4-1)根据车辆的速度传感器检测的车速查表出强制动第一制动系数；
(4-2)根据电机的转速查表出强制动第二制动系数；
(4-3)在第一和第二强制制动系数中选较小的值计算当前的制动扭矩。
在上述两种制动状态下，电机所施加的制动扭矩在电机允许的制动扭矩范围之内，且电机所产生的充电功率控制在电池允许的充电范围之内。
在上述两种制动状态下，当ABS控制器起作用，电动车整车控制器停止再生制动功能。
再生制动的算法为：
整车控制器首先检测驾驶员的档位请求，若当前为空档请求则不进行再生制动；
若当前不是空档请求，则进入判断当前ABS是否出于激活状态；
若当前ABS未处于激活状态，则进入判断高压电池是否联接；
若高压电池处于联接状态，则进入判断加速踏板是否松开；
若加速踏板松开则进入判断制动踏板状态；
若制动踏板被踩下则进入强制制动状态；
若制动踏板未被踩下则进入自然制动状态。
与目前现有技术相比，本发明基本上只需要加装一些简单的传感器就可实现再生制动功能，具有***简单可靠，效率较高的优点。
附图说明
图1是纯电动车结构图
图2是***式电动车结构图
图3是再生制动控制流程图
图4是自然制动控制流程图
图5是强制制动控制流程图
图中：
B：变速器
C：CAN总线
W：车轮
28：PRN
具体实施方式
下面根据附图对本发明进行详细描述，其为本发明多种实施方式中的一种优选实施例。
图1为纯电动车***结构图。整车控制器4检测驾驶员的加速踏板1及制动踏板2的需求，解释出驾驶员的驱动请求和制动请求，其中驾驶员是否施加制动踏板是通过踏板开关12检测的。驾驶员的档位请求是通过档位检测器28检测的。整车控制器4向电机驱动控制器8发送驱动或电动请求命令，电机驱动控制器8控制逆变器7及驱动电机10实现整车控制器的扭矩请求。高压电池5为纯电动车的唯一能量源，其电能输出到逆变器7从而为驱动电机提供电能。高压电池的电能源于外接充电3，电池控制器6检测高压电池的状态并向整车控制器实时反映，电池控制器需要计算当前高压电池能接受的最大功率或电流，并将此信号发送给整车控制器4。同时，本车通过电机位置传感器9可以得出电机的当前转速，速度传感器11可以检测到车辆速度。ABS控制器30负责对车辆滑移率进行检测保证车辆的最佳制动性能以及制动安全，当其处于激活状态时会向整车控制器发送其状态，从而使整车控制器停止再生制动。整车控制器4、电池控制器及电机控制器6，电机控制器8及ABS控制器30通过CAN通信联接。
图2为***式电动车***结构图。整车控制器4检测驾驶员的加速踏板1及制动踏板2的需求，解释出驾驶员的驱动或制动请求，其中驾驶员是否施加制动踏板是通过踏板开关12检测的。驾驶员的档位请求是通过档位检测器28检测的。整车控制器4向电机驱动控制器8发送驱动或电动请求命令，最终动力实现由电机驱动控制器8控制逆变器7及驱动电机10实现。高压电池5的电能输出到逆变器7从而为驱动电机提供电能，高压电池5也可以接受来自逆变器7的再生制动时的发电能量，在车辆运行过程中高压电池5还可以接受来自发电机组逆变器7的电能。高压电池的电可以通过外接充电3获得，电池控制器6检测高压电池的状态并向整车控制器实时反映。当整车控制器4接受到电池控制器6的反馈的高压电池5的荷电状态SOC，且发现荷电状态SOC低于一定值时，整车控制器4将向发电机组控制器19发送启动命令，然后请求其发电。发电机组控制器19将控制发动机23及发电机22产生电能，并通过整流器21输出到高压母线上，供电驱动***使用。同时，本车通过电机位置传感器9可以得出电机的当前转速，速度传感器11可以检测到车辆速度。ABS控制器30负责对车辆滑移率进行检测保证车辆的最佳制动性能以及制动安全，当其处于激活状态时会向整车控制器发送其状态，从而使整车控制器停止再生制动。整车控制器4、电池控制器6、发电机组控制器8、电机控制器8及ABS控制器30通过CAN通信联接。
再生制动控制流程图3所示。整车控制器首先检测驾驶员的档位请求32，若当前为空档请求则不进行再生制动，若当前不是空档请求则进入33判断当前ABS是否出于激活状态，若当前ABS未处于激活状态则进入34判断高压电池是否联接，若高压电池处于联接状态则进入35判断驾驶员是否松开了加速踏板，若果驾驶员松开加速踏板则进入37判断制动踏板状态，如驾驶员踩下制动踏板则进入强制制动状态38，若驾驶员未踩制动踏板则进入自然制动状态39。关于39和38的详细控制过程见图4和图5。若在32、33、34、35、36中判断为否则停止再生制动控制。
自然制动控制过程见图4所示。整车控制器首先根据电机的转速查40表求得自然制动第一系数rb1_z1，然后根据当前车速查41表求得自然制动第二系数rb1_z2，整车控制器42将rb1_z1和rb1_z2中较小的一个值作为自然制动系数rb1_z，然后43将此系数乘以电机最大允许发电扭矩T_mot_per，得到T_rb1＝rb1_z*T_mot_per，为了保护电池，整车控制器在44中将求得的再生制动扭矩T_rb1与当前电池允许的最大充电扭矩取其中较小的一个座位自然制动的最终再生制动扭矩T_rb1_lim。
强制制动控制过程见图5所示。整车控制器首先根据电机的转速查45表求得强制制动第一系数rb2_z1，然后根据当前车速查46表求得强制制动第二系数rb2_z2，整车控制器47将rb2_z1和rb2_z2中较小的一个值作为强制制动系数rb2_z，然后48将此系数乘以电机最大允许发电扭矩T_mot_per，得到T_rb2＝rb2_z*T_mot_per，为了保护电池，整车控制器在49中将求得的再生制动扭矩T_rb1与当前电池允许的最大充电扭矩取其中较小的一个座位自然制动的最终再生制动扭矩T_rb1_lim。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电动车再生制动***，其特征在于，包括车速传感器，制动踏板顶部开关，电子加速踏板，档位检测器，整车控制器，电机位置传感器，驱动电机及其电机控制器，高压电池及其电池控制器，其中，
车速传感器用于实时检测车辆速度，制动踏板顶部开关用于实时检测车辆是否处于强制制动状态，电子加速踏板用于检测整车是否被要求加速并判读是否进入自然制动状态，档位检测器用于检测当前档位，整车控制器用于检测上述四传感器信号；车速传感器，制动踏板顶部开关，电子加速踏板和档位检测器分别与整车控制器通讯连接；
电机位置传感器用于实时检测电机的转速，该电机位置传感器与整车控制器通讯连接；
驱动电机及其电机控制器，高压电池及其电池控制器，所述整车控制器向该电机控制器发送驱动或电动请求命令，电机控制器控制一逆变器及驱动电机实现整车控制器的扭矩请求；该高压电池输出电能至该逆变器为驱动电机提供电能，所述电池控制器检测高压电池的状态并与整车控制器实时通讯连接，将当前高压电池能接受的最大功率或电流信号发送给整车控制器。
2.一种如权利要求1所述电动车再生制动***的控制方法，其特征在于，采用如下步骤：
(1)整车控制器检测制动踏板顶部开关的制动踏板请求、电子加速踏板的加速踏板请求以及档位检测器的档位请求；
(2)整车控制器判断是否进行再生制动。
3.如权利要求2所述电动车再生制动***的控制方法，其特征在于，还进一步包括如下步骤：
(1)整车控制器检测电机位置传感器的电机转速信号；
(2)根据检测得到的车速和电机的转速得出再生制动的扭矩大小。
4.如权利要求3所述电动车再生制动***的控制方法，其特征在于，采用如下算法：整车处于行驶状态，电子加速踏板处于松开，且档位检测器检测到当前为前进档，则进入自然制动状态，在该自然制动状态下，驱动电机进入电动状态，对车辆施加制动扭矩。
5.如权利要求4所述电动车再生制动***的控制方法，其特征在于，所述电机的制动扭矩的确定采用如下步骤：
(4-1)根据车辆速度传感器检测的车速查表出自然制动第一制动扭矩系数；
(4-2)根据电机的转速查表出自然制动第二制动扭矩系数；
(4-3)在第一和第二制动扭矩系数中选较小值计算当前的制动扭矩。
6.如权利要求3所述电动车再生制动***的控制方法，其特征在于，采用如下算法：整车处于行驶状态，制动踏板顶部开关检测到制动踏板直接踩下，则进入强制制动状态，在该强制制动状态下驱动电机进入电动状态对车辆施加较大制动扭矩。
7.如权利要求6所述电动车再生制动***的控制方法，其特征在于，所述电机的制动扭矩的确定采用如下步骤：
(4-1)根据车辆的速度传感器检测的车速查表出强制动第一制动系数；
(4-2)根据电机的转速查表出强制动第二制动系数；
(4-3)在第一和第二强制制动系数中选较小的值计算当前的制动扭矩。
8.如权利要求4或6所述电动车再生制动***的控制方法，其特征在于，在该制动状态下，电机所施加的制动扭矩在电机允许的制动扭矩范围之内，且电机所产生的充电功率控制在电池允许的充电范围之内。
9.如权利要求4或6所述电动车再生制动***的控制方法，其特征在于，在该制动状态下，当ABS控制器起作用，电动车整车控制器停止再生制动功能。
10.如权利要求3-7中任一项所述电动车再生制动***的控制方法，其特征在于，再生制动的算法为：
整车控制器首先检测驾驶员的档位请求，若当前为空档请求则不进行再生制动；
若当前不是空档请求，则进入判断当前ABS是否出于激活状态；
若当前ABS未处于激活状态，则进入判断高压电池是否联接；
若高压电池处于联接状态，则进入判断加速踏板是否松开；
若加速踏板松开则进入判断制动踏板状态；
若制动踏板被踩下则进入强制制动状态；
若制动踏板未被踩下则进入自然制动状态。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |