CN111775713A - 一种电动车辆能量回收制动停车的控制方法 - Google Patents

一种电动车辆能量回收制动停车的控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种电动车辆能量回收制动停车的控制方法，包括以下步骤：Ⅰ.在电动车辆处于电动车辆能量回收制动停车的状态时，由整车控制器采集车辆油门和制动踏板信号，并解析生成对应的内部扭矩指令。Ⅱ.将步骤Ⅰ生成的上述内部扭矩指令经过能量回收衰减系数y调整。Ⅲ.将步骤Ⅱ调整后的上述内部扭矩指令经撤扭处理生成电机扭矩指令。Ⅳ.步骤Ⅲ中的上述电机扭矩指令通过CAN通信发送给电机控制器，由电机控制器控制电机执行相应的扭矩输出。本发明通过在
Figure 270046DEST_PATH_IMAGE002
时增加能量回收衰减系数y对内部扭矩指令在进行扭矩指令撤扭处理前进行调整中，可以令调整后的内部扭矩指令曲线趋近于电机扭矩指令的曲线，且撤扭更加迅速。

Description

一种电动车辆能量回收制动停车的控制方法
技术领域
本发明涉及电动车辆电机制动领域，具体涉及一种电动车辆能量回收制动停车的控制方法。
背景技术
纯电动客车在制动能量回收过程中，由整车控制器解析司机的制动意图，将对应的电制动扭矩指令通过CAN通信发送给电机控制器，由电机控制器执行相应的扭矩输出。在车辆由制动到停车的过程中，必然存在电制动扭矩撤去的过程，防止车辆停稳时，电机依然输出负扭矩，导致车辆产生方向相反的驱动力。
传统的纯电动客车制动停车扭矩控制，主要采用固定能量回收衰减曲线，主要即能量回收衰减起始车速、能量回收衰减截止车速以及曲线变化趋势固定。能量回收衰减曲线，为车辆制动停车过程中的扭矩衰减曲线，起始点为能量回收衰减起始车速，车速小于此点时，能量回收扭矩即开始衰减，直到衰减至截止点，能量回收扭矩为0，该点为能量回收衰减截止车速。该控制方法存在两个弊端：1.车辆若配备大扭矩电机，则需要车辆在较高车速即开始撤扭；若车辆配备小扭矩电机，则车辆可在较低车速开始撤扭。而若将能量回收衰减起始车速制定过高，则小扭矩电机无法充分利用低速能量回收能力；若将能量回收衰减起始车速制定过低，则大扭矩电机在紧急制动工况下可能无法完全撤扭。2.若能量回收衰减曲线的撤扭趋势较缓，则车辆紧急制动时，电机可能无法完全撤扭；若能量回收衰减曲线的撤扭趋势较急，则无法保证车辆正常制动停车时的平顺性和能量回收效能。除此之外，也有直接设置一个能量回收车速阈值的方法，即大于此车速，有能量回收，小于此车速，无能量回收。该控制方法的弊端是，扭矩变化缺乏过渡，制动感受突兀，且若车速在阈值上下变化，还会造成扭矩的波动。
如公开号为CN110481329A的中国专利，该发明明确了进入能量回收模式的车速条件为车速 ≥5公里/小时，并且设定当5公里/小时≤车速≤20公里/小时，电机实际执行的能量回收扭矩逐渐增加，当20公里/小时<车速≤50公里/小时，电机实际执行的能量回收扭矩为电机的最大可用回收扭矩。即设定了能量回收衰减起始车速为20公里/小时，能量回收衰减截止车速为5公里/小时。该能量回收衰减起始车速的设置过高，虽然能够保证制动停车时，电机无残余扭矩，但是由于扭矩过早开始衰减，车辆无法完全利用20公里/小时以下的电机能力，不利于行驶能耗的降低。而且该方法未考虑不同峰值扭矩的电机所能达到的撤扭时间，统一地设置能量回收衰减起始车速，无法充分利用不同扭矩大小的电机的能量回收能力。
发明内容
本发明提供一种电动车辆能量回收制动停车的控制方法，以解决上述问题。
本发明采用如下技术方案：
一种电动车辆能量回收制动停车的控制方法，包括以下步骤：
Ⅰ.在电动车辆处于电动车辆能量回收制动停车的状态时，由整车控制器采集车辆油门和制动踏板信号，并在整车控制器软件中解析生成对应的内部扭矩指令。
Ⅱ.将步骤Ⅰ生成的上述内部扭矩指令经过能量回收衰减系数y调整。
y由整车控制器根据实时的车速x（km/h）实时计算，当
Figure 169537DEST_PATH_IMAGE002
时y=1，当
Figure 983909DEST_PATH_IMAGE004
时
Figure 71951DEST_PATH_IMAGE006
，当
Figure 119410DEST_PATH_IMAGE008
时y=0。
实时车速x为整车控制器通过电机控制器反馈的电机转速，结合车辆的传动链参数来计算车速，该电机转速为滤波后的电机转速。
Figure 583889DEST_PATH_IMAGE010
（km/h）为电动车辆能量回收制动停车的状态下的能量回收衰减起始车速，
Figure 518347DEST_PATH_IMAGE012
。
Figure 777290DEST_PATH_IMAGE014
（m/s²）为经过车辆行车数据分析并存储于整车控制器的车辆紧急制动工况下能够达到的最大减速度，车辆紧急制动工况为车辆ABS未激活状态下的紧急制动工况。
Figure 593937DEST_PATH_IMAGE016
为由整车控制器软件计算扭矩指令从电机峰值制动扭矩完成撤扭的时间。
Figure 596528DEST_PATH_IMAGE018
为由车速滤波特性决定的车速修正量，表征为紧急制动时，由车速滤波导致的车速滞后量。
Figure 385492DEST_PATH_IMAGE020
（km/h）为电动车辆能量回收制动停车的状态下的能量回收衰减截止车速。该能量回收衰减截止车速的制定原则为车辆平缓制动停车时，由车速滤波导致的车速滞后量。
Ⅲ.将步骤Ⅱ调整后的上述内部扭矩指令经撤扭处理生成电机扭矩指令。上述撤扭处理为以大扭矩区快速撤扭、小扭矩区缓慢撤扭为处理方式的撤扭处理。该撤扭处理为整车控制器软件中扭矩指令处理的末端。
Ⅳ.步骤Ⅲ中的上述电机扭矩指令通过CAN通信发送给电机控制器，由电机控制器控制电机执行相应的扭矩输出。
由上述对本发明的描述可知，和现有技术相比，本发明具有如下优点：
第一，本发明的以大扭矩区快速撤扭、小扭矩区缓慢撤扭为处理方式的撤扭处理，在车辆能量回收制动扭矩撤去过程中，保障了扭矩撤去时，扭矩变化尽可能平滑，而避免了小扭矩区的快速扭矩变化率导致的传动链抖动等问题，同时保证了一定的撤扭速度。
第二，本发明通过在
Figure 815337DEST_PATH_IMAGE022
时增加通过调整能量回收衰减系数y对内部扭矩指令在进行扭矩指令撤扭处理前进行调整，可以令调整后的内部扭矩指令衰减曲线趋近于电机扭矩指令撤扭的趋势，使撤扭更加迅速。
第三，本发明的
Figure 322541DEST_PATH_IMAGE024
区间设置更加精准，更加充分地实现车辆减速过程中的动能回收，最大程度地降低车辆行驶能耗，提升车辆市场竞争力以及更加绿色环保。具体如，
Figure 863244DEST_PATH_IMAGE010
的设置充分考虑了不同峰值扭矩的电机所能达到的撤扭时间，从而能够充分利用不同扭矩大小的电机的能量回收能力。再如
Figure 772294DEST_PATH_IMAGE020
的设置，车辆实际已完全停稳时，不会因为整车控制器软件内部车速的滞后，导致依然有电机负扭矩输出。
进一步地：
上述步骤Ⅱ中还包括：定义B值为与车辆减速度负相关的调节参数，通过测试标定来建立车辆减速度与B值的查表关系。
在车辆加速至
Figure 373040DEST_PATH_IMAGE002
后再制动减速过程中，根据车速x进入
Figure 367541DEST_PATH_IMAGE024
区间的时刻，车辆的实时减速度，查表得到B值。在车辆加速至
Figure 711934DEST_PATH_IMAGE026
后再制动减速过程中，根据制动的发生时车辆的实时减速度，查表得到B值。
当
Figure 475491DEST_PATH_IMAGE028
时，上述能量回收衰减系数y的计算为：
Figure 512717DEST_PATH_IMAGE030
。
当
Figure 650306DEST_PATH_IMAGE032
时，能量回收衰减系数y的计算为：
Figure 798391DEST_PATH_IMAGE034
。
其中，
Figure 682033DEST_PATH_IMAGE036
。
进一步地：
当
Figure 890161DEST_PATH_IMAGE022
且车辆减速度变大时，则根据车辆变大后的减速度重新进行B值查表，而后利用重新查表后B值根据车速x实时计算能量回收衰减系数y。在步骤Ⅱ与步骤Ⅲ中，当
Figure 655991DEST_PATH_IMAGE022
且车辆减速度减小时，维持B值不变，根据车速x实时计算能量回收衰减系数y。
由上述对本发明进一步方案的描述可知，和现有技术相比，本发明具有如下优点：
第一，本发明通过上述能量回收衰减系数y的计算方式配合如当车辆减速度较小时，B值可选取为0.5，使能量回收扭矩随车速线性衰减。当车辆减速度越大，可选取越小的B值，使曲线呈现不同程度的下凹趋势，此时扭矩衰减先急后缓，调整后的内部扭矩指令曲线进一步趋近于电机扭矩指令的曲线，且撤扭更加迅速。
第二，本发明的能量回收衰减截止车速
Figure 342188DEST_PATH_IMAGE020
采用的是车辆平缓制动停车时，由车速滤波导致的车速滞后量，即
Figure 814757DEST_PATH_IMAGE020
速度较小，充分利用车辆减速动能回收，正常平缓减速下不会因为太早地将y=0而浪费动能。但是在遇到车辆减速度很大时，结合车速滤波的滞后特性，可通过将B值设定为区间[0,0.25)中的某值，从而将能量回收衰减截止车速提高至
Figure 193786DEST_PATH_IMAGE038
，防止车辆停稳时因为计算车速的滤波滞后导致整车控制器输出残余扭矩指令。本发明的上述控制方法，在一个控制逻辑下，不增加额外的任何操作即可兼顾上述两种情况，效果更加且市场竞争优势更强。
附图说明
图1为本发明的电动车辆的结构示意框图。
图2为本发明的能量回收衰减系数的调整逻辑框图。
图3为本发明的内部扭矩指令与电机扭矩指令的扭矩对比示意图。
图4为情形一中内部扭矩指令与电机扭矩指令的扭矩对比示意图。
图5为情形二中内部扭矩指令与电机扭矩指令的扭矩对比示意图。
图6为情形三中内部扭矩指令与电机扭矩指令的扭矩对比示意图。
图7为情形四中内部扭矩指令与电机扭矩指令的扭矩对比示意图。
图8为情形五中内部扭矩指令与电机扭矩指令的扭矩对比示意图。
具体实施方式
下面参照附图说明本发明的具体实施方式。
参考图1、图2，一种电动车辆能量回收制动停车的控制方法，该电动车辆为纯电动客车，该纯电动客车为常见的包含整车控制器、电池管理***、动力电池、电机控制器、电机、驱动轴、驱动轮等结构的纯电动客车，本发明仅涉及电动车辆能量回收制动停车的控制方法，上述结构均为本领域常见结构，此处不再赘述。该控制方法包括以下步骤：
Ⅰ.在电动车辆处于电动车辆能量回收制动停车的状态时，由整车控制器采集车辆油门和制动踏板信号，并在整车控制器软件中解析生成对应的内部扭矩指令。
Ⅱ.将步骤Ⅰ生成的上述内部扭矩指令经过能量回收衰减系数y调整。
y由整车控制器根据实时的车速x（km/h）实时计算，当
Figure 384596DEST_PATH_IMAGE002
时y=1，当
Figure 608904DEST_PATH_IMAGE004
时
Figure 935980DEST_PATH_IMAGE006
，当
Figure 485910DEST_PATH_IMAGE008
时y=0。
实时车速x为整车控制器通过电机控制器反馈的电机转速，结合车辆的传动链参数来计算车速，该电机转速为滤波后的电机转速。
Figure 164016DEST_PATH_IMAGE010
（km/h）为电动车辆能量回收制动停车的状态下的能量回收衰减起始车速，
Figure 457594DEST_PATH_IMAGE012
。
Figure 904756DEST_PATH_IMAGE014
（m/s²）为经过车辆行车数据分析并存储于整车控制器的车辆紧急制动工况下能够达到的最大减速度，车辆紧急制动工况为车辆ABS未激活状态下的紧急制动工况。
Figure 360008DEST_PATH_IMAGE016
为由整车控制器软件计算扭矩指令从电机峰值制动扭矩完成撤扭的时间。
Figure 915623DEST_PATH_IMAGE018
为由车速滤波特性决定的车速修正量，表征为紧急制动时，由车速滤波导致的车速滞后量。
Figure 747313DEST_PATH_IMAGE020
（km/h）为电动车辆能量回收制动停车的状态下的能量回收衰减截止车速。该能量回收衰减截止车速的制定原则为车辆平缓制动停车时，由车速滤波导致的车速滞后量。
具体地，上述能量回收衰减系数y的计算如下：
定义B值为与车辆减速度负相关的调节参数，通过测试标定来建立车辆减速度与B值的查表关系。
在车辆加速至
Figure 314561DEST_PATH_IMAGE002
后再制动减速过程中，根据车速x进入
Figure 940714DEST_PATH_IMAGE024
区间的时刻，车辆的实时减速度，查表得到B值。在车辆加速至
Figure 593412DEST_PATH_IMAGE026
后再制动减速过程中，根据制动的发生时车辆的实时减速度，查表得到B值。
当
Figure 228793DEST_PATH_IMAGE028
时，上述能量回收衰减系数y的计算为：
Figure 384968DEST_PATH_IMAGE030
。
当
Figure 182022DEST_PATH_IMAGE032
时，能量回收衰减系数y的计算为：
Figure 56438DEST_PATH_IMAGE034
。
其中，
Figure 495509DEST_PATH_IMAGE036
。
Ⅲ.将步骤Ⅱ调整后的上述内部扭矩指令经撤扭处理生成电机扭矩指令。上述撤扭处理为以大扭矩区快速撤扭、小扭矩区缓慢撤扭为处理方式的撤扭处理。该撤扭处理为整车控制器软件中扭矩指令处理的末端。
参考图3，上述电动车辆能量回收制动停车具体指的是：纯电动车辆在制动状态下，通过电机输出负扭矩进行能量回收（即电机制动）。在车辆制动减速停车过程中，制动能量回收扭矩需要在某一车速开始逐步减小退出，保证车辆完全停止时，电机不存在负扭矩，而整个扭矩退出过程与车速关联，该扭矩退出过程通过上述撤扭处理实现。图3即为撤扭处理前后内部扭矩指令与电机扭矩指令的扭矩对比示意，可以看出内部扭矩指令直接归零而处理后电机扭矩指令则逐步减小后再归零。
Ⅳ.步骤Ⅲ中的上述电机扭矩指令通过CAN通信发送给电机控制器，由电机控制器控制电机执行相应的扭矩输出。
上述控制过程中，当
Figure 506190DEST_PATH_IMAGE022
且车辆减速度变大时，则根据车辆变大后的减速度重新进行B值查表，而后利用重新查表后B值根据车速x实时计算能量回收衰减系数y。在步骤Ⅱ与步骤Ⅲ中，当
Figure 739726DEST_PATH_IMAGE022
且车辆减速度减小时，维持B值不变，根据车速x实时计算能量回收衰减系数y。
参考图4、图5，情形一为当车辆以正常减速度平缓制动停车时，在没有经过上述能量回收衰减系数y调整的情况，从图4中内部扭矩指令和电机扭矩指令的扭矩对比示意可以看出，此时内部扭矩指令和电机扭矩指令大部分重合。情形二为遇到紧急制动时，在没有经过上述能量回收衰减系数y调整的情况，从图5中内部扭矩指令和电机扭矩指令的扭矩对比示意可以看出，出现内部扭矩指令衰减过快，而导致车辆停稳时，还残留较大的负扭矩指令的情况。
参考图6、图7、图8，情形三为当车辆以较小减速度平缓制动停车时，在经过上述能量回收衰减系数y调整的情况，从图6中内部扭矩指令和电机扭矩指令的扭矩对比示意可以看出，车辆实际车速降为0时，无残留负扭矩指令的情况。情形四为当车辆以中等减速度制动停车时，在经过能量回收衰减系数y调整的情况，从图7中内部扭矩指令和电机扭矩指令的扭矩对比示意可以看出，内部扭矩指令和电机扭矩指令的扭矩曲线完全重合，且车辆实际车速降为0时，无残留负扭矩指令的情况。情形五为当车辆以较大减速度紧急制动停车时，在经过能量回收衰减系数y调整的情况，从图8中内部扭矩指令和电机扭矩指令的扭矩对比示意可以看出，内部扭矩指令和电机扭矩指令的扭矩曲线虽然有所偏离，但是曲线弧度相比图5更加接近且车辆实际车速降为0时无残留负扭矩指令的情况。
上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (3)

1.一种电动车辆能量回收制动停车的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
Ⅰ.在电动车辆处于电动车辆能量回收制动停车的状态时，由整车控制器采集车辆油门和制动踏板信号，并在整车控制器软件中解析生成对应的内部扭矩指令；
Ⅱ.将步骤Ⅰ生成的所述内部扭矩指令经过能量回收衰减系数y调整；
y由整车控制器根据实时的车速x（km/h）实时计算，当
Figure DEST_PATH_IMAGE002
时y=1，当
Figure DEST_PATH_IMAGE004
时
Figure DEST_PATH_IMAGE006
，当
Figure DEST_PATH_IMAGE008
时y=0；
实时车速x为整车控制器通过电机控制器反馈的电机转速，结合车辆的传动链参数来计算车速，该电机转速为滤波后的电机转速；
Figure DEST_PATH_IMAGE010
（km/h）为电动车辆能量回收制动停车的状态下的能量回收衰减起始车速，
Figure DEST_PATH_IMAGE012
；
Figure DEST_PATH_IMAGE014
（m/s²）为经过车辆行车数据分析并存储于整车控制器的车辆紧急制动工况下能够达到的最大减速度，车辆紧急制动工况为车辆ABS未激活状态下的紧急制动工况；
Figure DEST_PATH_IMAGE016
为由整车控制器软件计算扭矩指令从电机峰值制动扭矩完成撤扭的时间；
Figure DEST_PATH_IMAGE018
为由车速滤波特性决定的车速修正量，表征为紧急制动时，由车速滤波导致的车速滞后量；
Figure DEST_PATH_IMAGE020
（km/h）为电动车辆能量回收制动停车的状态下的能量回收衰减截止车速；该能量回收衰减截止车速的制定原则为车辆平缓制动停车时，由车速滤波导致的车速滞后量；
Ⅲ.将步骤Ⅱ调整后的所述内部扭矩指令经撤扭处理生成电机扭矩指令；所述撤扭处理为以大扭矩区快速撤扭、小扭矩区缓慢撤扭为处理方式的撤扭处理；
Ⅳ.步骤Ⅲ中的所述电机扭矩指令通过CAN通信发送给电机控制器，由电机控制器控制电机执行相应的扭矩输出。
2.根据权利要求1所述的一种电动车辆能量回收制动停车的控制方法，其特征在于：所述步骤Ⅱ中还包括：定义B值为与车辆减速度负相关的调节参数，通过测试标定来建立车辆减速度与B值的查表关系；
在车辆加速至
Figure 330040DEST_PATH_IMAGE002
后再制动减速过程中，根据车速x进入
Figure DEST_PATH_IMAGE022
区间的时刻，车辆的实时减速度，查表得到B值；在车辆加速至
Figure DEST_PATH_IMAGE024
后再制动减速过程中，根据制动的发生时车辆的实时减速度，查表得到B值；
当
Figure DEST_PATH_IMAGE026
时，所述能量回收衰减系数y的计算为：
Figure DEST_PATH_IMAGE028
；
当
Figure DEST_PATH_IMAGE030
时，能量回收衰减系数y的计算为：
Figure DEST_PATH_IMAGE032
；
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE034
。
3.根据权利要求2所述的一种电动车辆能量回收制动停车的控制方法，其特征在于：当
Figure DEST_PATH_IMAGE036
且车辆减速度变大时，则根据车辆变大后的减速度重新进行B值查表，而后利用重新查表后B值根据车速x实时计算能量回收衰减系数y；在步骤Ⅱ与步骤Ⅲ中，当
Figure 437673DEST_PATH_IMAGE036
且车辆减速度减小时，维持B值不变，根据车速x实时计算能量回收衰减系数y。
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