CN112109558A - 电动汽车制动控制方法和电动汽车 - Google Patents

电动汽车制动控制方法和电动汽车 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种电动汽车制动控制方法，包括：基于踏板信号控制整车速度；基于驱动模式控制能量回馈；基于车辆行驶状态控制整车速度和车辆能量回馈；基于踏板信号启动恒扭矩制动。本发明还涉及一种电动汽车，包括整车控制器，所述整车控制器上存储有计算机程序，所述计算机程序被所述整车控制器执行时实现所述的电动汽车制动控制方法。实施本发明的电动汽车制动控制方法和电动汽车，可以实现良好均衡的制动控制，从而提高防爆电动汽车制动的操控性，便于驾驶员控制。

Description

电动汽车制动控制方法和电动汽车
技术领域
本发明涉及电动汽车领域，更具体地说，涉及一种电动汽车制动控制方法和电动汽车。
背景技术
随着国家不断加大对新能源电动汽车及充电基础设施的支持，从顶层设计、政策支持等方面进行规划部署，电动汽车正迎来快速发展时期，同时电动汽车整车安全性、可靠性及成本也成为人们重点关注对象。目前电动汽车制动***主要沿用传统燃油车的制动***，驾驶员对制动控制较难把控，操控性不好。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种电动汽车制动控制方法和电动汽车，其能够实现良好均衡的制动控制，从而提高电动汽车制动的操控性，便于驾驶员控制。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种电动汽车制动控制方法，包括：
S1、基于踏板信号控制整车速度；
S2、基于驱动模式控制能量回馈；
S3、基于车辆行驶状态控制整车速度和车辆能量回馈；
S4、基于踏板信号启动恒扭矩制动。
在本发明所述的电动汽车制动控制方法中，所述步骤S1进一步包括：
S11、基于踏板信号开度判断驾驶员意图；
S12、基于驾驶员意图和踏板信号变化率改变转矩变化率，从而调节整车速度。
在本发明所述的电动汽车制动控制方法中，所述步骤S11进一步包括：
S111、在所述踏板信号开度达到60％并获得功率平衡后所处的功率点作为均衡功率点；
S112、判断所述功率均衡点的踏板信号开度是否大于60％，如果是则判断驾驶员试图加速，构造判断驾驶员试图减速。
在本发明所述的电动汽车制动控制方法中，所述步骤S2进一步包括：
S21、车辆预启动之后，控制最高车速小于第一设定值；
S22、设定能量回馈转矩量取值50％-70％，并设定最高能量回馈转矩量低于第一设定转矩值；
S23、设定能量回馈功率量取值50％-70％，并设定最高能量回馈功率量低于第一设定功率值；
S24、设定最大能量回馈值低于电池充电功率；
S25、车速低于第二设定值时取消能量回馈。
在本发明所述的电动汽车制动控制方法中，所述第一设定值为5km/h，所述第一设定功率值为驱动功率值的70％，所述第一设定转矩值为驱动转矩值的70％，所述第二设定值为3km/h。
在本发明所述的电动汽车制动控制方法中，所述步骤S3进一步包括：
S31、车辆在水平路面行驶时控制整车速度低于第一限速值；
S32、车辆在上行坡度路面行驶时减小所述踏板信号开度直至所述踏板信号开度达到平衡值；车辆在上行坡度路面行驶时启动时以所述平衡值作为基础值增加所述踏板信号开度；
S33、车辆在下行坡度路面行驶时基于电池能量和车辆加速度控制能量回馈，且基于车辆重力和车辆行驶阻力控制整车速度。
在本发明所述的电动汽车制动控制方法中，所述步骤S33进一步包括：
S331、判定电池能量是否大于设定值，如果是不进行能量回馈，否则进行能量回馈；
S332、判定车辆是否进行减速，如果是则增加所述踏板信号开度一将所述车辆的动能转换为电机的反向制动力以产生能量回馈；
S333、判定车辆重力是否大于车辆行驶阻力，如果是则增加所述踏板信号开度并增加车辆速度直至所述踏板信号开度达到平衡值，否则增加所述踏板信号开度并减小车辆速度直至所述踏板信号开度达到平衡值。
在本发明所述的电动汽车制动控制方法中，所述步骤S4进一步包括：
S41、基于踏板开度信号更改能耗给定制动方式为恒扭矩制动；
S42、基于电机转速更改能耗给定制动方式为恒扭矩制动；
所述恒扭矩制动包括将电机的回馈电流设定为恒定。
在本发明所述的电动汽车制动控制方法中，进一步包括：
S0、基于车辆速度和外部检测信号控制车辆停止、限制驱动电机输出功率或报警。
本发明解决其技术问题采用的另一技术方案是，构造一种电动汽车，包括整车控制器，所述整车控制器上存储有计算机程序，所述计算机程序被所述整车控制器执行时实现所述的电动汽车制动控制方法。
实施本发明的电动汽车制动控制方法和电动汽车，可以实现良好均衡的制动控制，从而提高防爆电动汽车制动的操控性，便于驾驶员控制。进一步地，本发明的电动汽车制动控制方法和电动汽车能够实现均衡良好的能耗制动，减轻车辆抖动。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是根据本发明的电动汽车制动控制方法的优选实施例的流程图；
图2是根据本发明的电动汽车制动控制方法的优选实施例的电动汽车驱动控制逻辑示意图；
图3是根据本发明的电动汽车制动控制方法的优选实施例的驾驶员意图分析的示意图；
图4是根据本发明的电动汽车制动控制方法的优选实施例的驱动模式控制示意图；
图5是能耗给定制动方式的扭矩转速示意图；
图6是恒扭矩制动方式的扭矩转速示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明涉及一种电动汽车制动控制方法，包括：基于踏板信号控制整车速度；基于驱动模式控制能量回馈；基于车辆行驶状态控制整车速度和车辆能量回馈；基于踏板信号启动恒扭矩制动。实施本发明的电动汽车制动控制方法，可以实现良好均衡的制动控制，从而提高防爆电动汽车制动的操控性，便于驾驶员控制。需要说明的是，前述各个控制步骤，并非需要按照设定的顺序执行，其可以在电动汽车的制动控制中，按照实际情况根据任意顺序进行执行。进一步的，后续虽然采用步骤S0、S1、S2，S11…之类对步骤进行描述。同样的，出特别定义外，这些描述只是为了更好的说明本发明，其并非用于对步骤顺序进行定义。基于本发明的教导，本领域技术人员可以在电动汽车的制动控制中，按照实际情况根据任意顺序进行执行。
进一步地，本发明的电动汽车制动控制方法适用于各种电动汽车，尤其优选适用于防爆电动汽车。防爆电动汽车需要根据煤矿安全运输特点设计；车辆符合GB7258-2012《机动车运行安全技术要求》《矿用防爆锂离子蓄电池无轨胶轮车安全技术要求》，所配套的电气设备均符合GB3836.1-3836.4的有关规定；其通常应用于煤矿井下、可燃性气体粉尘环境、武器***燃料库、炼油石化厂、加油加气站等I、II类防爆环境。
图1是根据本发明的电动汽车制动控制方法的优选实施例的流程图。如图1所示，在步骤S0中，基于车辆速度和外部检测信号控制车辆停止、限制驱动电机输出功率或报警。在本发明的优选实施例中，首先在电动车辆的起步、加速和制动过程中，无论对于踏板采用的是速度给定控制模式还是力矩给定控制模块，也无论司机踩踏踏板的的速度是快速还是缓慢，车辆控制器将设定固定的力矩或速度上升时间。松开加速踏板时不使能能耗制动模式，给定0扭矩状态。踩踏板有效时发出再生制动指令；制动力矩设定为：最大制动力矩的70％。(当车速降至Km/h时闭锁再生制动指令)。
优选地，可以基于车辆速度和外部检测信号控制车辆停止、限制驱动电机输出功率或报警。MCU电机控制器可以上传给整车控制器例如MCU-life值、控制电源电压、滤波电容电压、DC输入电流、电机线电压和电流、转速、控制器温度、电机温度、输出扭矩、电机转速、档位信息、加速踏板信息、制动踏板信息、电机与控制器故障信息等。并且整车控制器与电机控制器进行通信。其可传送例如CAN-life值、“参数匹配确认信息”、***自检通过与否信息、工作状态信息、故障信息、控制器输出电压、电流、温度、控制电源电压、驱动电源电压、电流。液压电机的启停由整车控制器依据储能罐压力值控制。整车控制器同时与电源控制器、车灯控制器、仪表、电动转向、安全控制器进行通信，并向其传送CAN-life值、“参数匹配确认信息”***自检通过与否信息、工作状态信息、故障信息。
例如车辆速度超过25km/h、CO浓度超过0.0024％、瓦斯浓度达到0.5％或传感器发生故障时控制***发出报警声。当监测到瓦斯浓度等于大于0.5％时能够自动切断电源。车辆行驶状态下，甲烷、一氧化碳超标、各***发生故障，按故障分级处理。一级故障停车、二级故障限制驱动电机输出功率50％、三级故障报警提示不停车。进一步地，可以采集车门开关信号(3路)、充电门开关信号并作处理，并基于该信号判断车门和充电门的状态，并控制车辆状态，比如充电门打开状态，闭锁电机控制器；车辆不能行驶。图2是根据本发明的电动汽车制动控制方法的优选实施例的电动汽车驱动控制逻辑示意图，其包括启车模式(手刹解除、D/R档有效、加速踏板f(k)＝0)、正常行驶模式、制动回馈模式、空档模式、保护模式(跛行回家模式)。
在步骤S1中，基于踏板信号控制整车速度。在本发明的优选实施例中，该步骤包括基于踏板信号开度判断驾驶员意图，基于驾驶员意图和踏板信号变化率改变转矩变化率，从而调节整车速度。在本发明的进一步的优选实施例中，基于踏板信号开度判断驾驶员意图可以包括在所述踏板信号开度达到60％并获得功率平衡后所处的功率点作为均衡功率点；判断所述功率均衡点的踏板信号开度是否大于60％，如果是则判断驾驶员试图加速，构造判断驾驶员试图减速。
踏板信号最重要的输入量之一，其信号变化直接反映驾驶员的操作意图，如果信号错误将导致整车失控，严重的可能引起安全问题，鉴于此，踏板信号采用双路传感器输出(0.5-4.5V)，以提高踏板信号的可靠性。对于踏板信号的处理流程如下：①A/D采样②数据取值③平滑滤波④输出变量(踏板信号开度和踏板信号变化率)通过CAN通讯网络发送到电机驱动***，实现整车的驱动控制。踏板信号变化率直接反映期望输出转矩变化率—整车加速度，踏板信号开度控制整车速度。
如图2所示，驾驶员意图判定主要参考踏板信号开度和踏板信号变化率,如图所示，在所述踏板信号开度达到60％并获得功率平衡后所处的功率点作为均衡功率点A点。判断所述功率均衡点的踏板信号开度是否大于60％，如果是则判断驾驶员试图加速，构造判断驾驶员试图减速。如图2所示，当检测到踏板信号开度增加(例如90％)，如图所示AB,就可以判断驾驶员意图加速；当检测到踏板信号开度减小(例如40％)，如图所示AC,就可以判断驾驶员意图减速。然后，基于驾驶员意图和踏板信号变化率改变转矩变化率，从而调节整车速度。踏板信号变化率直接影响转矩变化率，整车加速度随之改变。这样通过驾驶员意图判断是进行加速还是减速，通过踏板信号变化率确定加速度，这样就可以调节整车速度。
在步骤S2中，基于驱动模式控制能量回馈。图4是根据本发明的电动汽车制动控制方法的优选实施例的驱动模式控制示意图。如图4所示，车辆启动(READY)挂档后，松刹车后预启动，最高车速小于5km/h。采用的能量回馈的策略如下：
设定能量回馈转矩量取值50％-70％，最高能量回馈转矩量低于驱动转矩的70％；
设定能量回馈功率量取值50％-70％，并设定最高能量回馈功率量低于驱动功率的70％；
设定最大能量回馈值低于电池充电功率；
车辆速度小于3km/h取消能量回馈。
当然本领域技术人员知悉，上述具体取值可以根据实际情况和需要进行调整和设置。在此本发明不受具体数值的限制。
在步骤S3中，基于车辆行驶状态控制整车速度和车辆能量回馈。优选的，车辆在水平路面行驶时控制整车速度低于第一限速值。例如平路工作时整车时速不能超过25km/h(要进行整车限速)。
车辆在上行坡度路面行驶时减小所述踏板信号开度直至所述踏板信号开度达到平衡值；车辆在上行坡度路面行驶时启动时以所述平衡值作为基础值增加所述踏板信号开度。例如，车辆在上行坡度路面行驶时，增加踏板信号开度，整车起步，过程中注意检测电流变化，是否有过流报警；减小踏板信号值，直至加速踏板信号开度为平衡值(整车的重力分量与整车的行驶阻力平衡)。在车辆在上行坡度路面行驶时启动时(半坡启动时)，增加踏板信号值，将踏板信号开度以平衡值为基础增加，整车起步。
在车辆在下行坡度路面行驶时基于电池能量和车辆加速度控制能量回馈，且基于车辆重力和车辆行驶阻力控制整车速度。例如判定电池能量是否大于设定值，如果是不进行能量回馈，否则进行能量回馈。判定车辆是否进行减速，如果是则增加所述踏板信号开度一将所述车辆的动能转换为电机的反向制动力以产生能量回馈。判定车辆重力是否大于车辆行驶阻力，如果是则增加所述踏板信号开度并增加车辆速度直至所述踏板信号开度达到平衡值，否则增加所述踏板信号开度并减小车辆速度直至所述踏板信号开度达到平衡值。
在本发明的优选实施例中，车辆在下行坡度路面行驶时的控制策略如下。车辆在下行坡度路面行驶时时的重点是对于***的保护(下坡时主回路电流、电压难以控制，是***保护的薄弱环节)，因此针对其能量回馈进行如下调节
1)当电池的能量剩余95％以上时，整车控制器不进行能量回馈；当电池的能量剩余95％以下时，整车控制器进行能量回馈。
当整车的重力分量大于整车的阻力，车辆滑行中(速度增加且大于25km/h)逐步增加踏板信号开度，直至踏板信号开度为平衡值(整车的重力分量与整车的行驶阻力平衡)。
当整车的重力分量小于整车的阻力，车辆滑行中(速度减小)通过增加踏板信号值，达到增加踏板信号开度，直至踏板信号开度为平衡值(整车的重力分量与整车的行驶阻力平衡)。当整车的需要减速时，通过增加踏板信号值，达到增加踏板信号开度目的以进行减速，将车辆的动能转化为电机的反向制动力，电机产生电能，则产生能量回馈。
当检测到整车故障信息(例如5％<SOC<20％、温度>限定值)，但该故障不影响安全行驶时，整车控制***进入整车保护模式(跛行回家模式)控制——限制整车输出功率。
在步骤S4中，基于踏板信号启动恒扭矩制动。优选的，在本发明的优选实施例中，可以基于踏板开度信号更改能耗给定制动方式为恒扭矩制动；基于电机转速更改能耗给定制动方式为恒扭矩制动。所述恒扭矩制动包括将电机的回馈电流设定为恒定。
在本发明的优选实施例中，图5和6示出了更改前后的给定能耗制动模式和恒扭矩制动。如图5所示，调整前，车辆在D档正常行驶过程中，抬起油门和踩下刹车都会给定能耗制动，且同一转速下，抬起油门给定的制动力是踩下刹车的一半。能耗制动的给定大小是和电机转速成正比的关系。因此实际使用的情况下会出现以下问题：1、能耗制动力不均衡，制动效果不好，低速时，能耗制动力偏弱；2、正常行驶过程中抬起油门时，传动轴会有抖动和异响；3、低速行驶情况下，能耗制动效果不好，车辆抖动现象严重。
如图6所示，将能耗制动给定方式更改为为恒扭矩制动，制动效果好且能够满足制动平顺性。取消抬油门给定能耗制动，解决传动轴抖动和异响问题。当电机转速低于500时，撤销能耗制动模式，因为能耗制动模式在电机低转速时的制动力和制动效果很差。
在变频调速***中，电动机的减速和停止都是通过逐渐减小运行频率来实现的，在变频器频率减小的瞬间，电动机回馈制动的同步转速随之下降，而由于机械惯性的原因，电动机的转子转速未变，或者说，它的转速变化是有一定时间滞后的，这时会出现实际转速大于给定转速，从而产生电动机反电动势高于变频器直流端电压的情况，这时电动机就变成发电机，非但不消耗电池电能，而且能够反向给电池充电，这样既有良好的制动效果，又将动能转变化为电能，向电池送电而达到回收能量的效果。而能耗制动给定方式是通过调节回馈电流的大小来调节制动力大小。而在本发明中，通过调节恒定回馈电流即可实现恒扭矩制动模式。
进一步地，在本发明中，通过整车控制器采集油门踏板信号，在驾驶员松开油门后，不使能电机能耗制动方式，使电机处于空转状态，就不会有能耗制动力，即取消了油门给定能耗制动，从而使电机处于空转状态，就不会有能耗制动力，即撤销能耗制动。具体操作是由整车控制器根据采集到的各种信号如油门踏板信号、制动踏板信号、电机转速信号等综合判断在什么情况下不需要能耗制动时，执行撤销能耗制动的指令。例如即车辆在D档正常行驶过程中，踩下制动踏板且电机转速大于500，需要有能耗制动，且制动力矩为100NM。
因此，实施本发明的电动汽车制动控制方法，可以实现良好均衡的制动控制，从而提高防爆电动汽车制动的操控性，便于驾驶员控制。进一步地，本发明的电动汽车制动控制方法和电动汽车能够实现均衡良好的能耗制动，减轻车辆抖动。
因此，本发明可以通过硬件、软件或者软、硬件结合来实现。本发明可以在至少一个计算机***中以集中方式实现，或者由分布在几个互连的计算机***中的不同部分以分散方式实现。任何可以实现本发明方法的计算机***或其它设备都是可适用的。常用软硬件的结合可以是安装有计算机程序的通用计算机***，通过安装和执行程序控制计算机***，使其按本发明方法运行。
本发明还可以通过计算机程序产品进行实施，程序包含能够实现本发明方法的全部特征，当其安装到计算机***中时，可以实现本发明的方法。本文件中的计算机程序所指的是：可以采用任何程序语言、代码或符号编写的一组指令的任何表达式，该指令组使***具有信息处理能力，以直接实现特定功能，或在进行下述一个或两个步骤之后实现特定功能：a)转换成其它语言、编码或符号；b)以不同的格式再现。
在本发明的进一步的优选实施例中，还提供了一种电动汽车，其包括整车控制器，所述整车控制器上存储有计算机程序，所述计算机程序被所述整车控制器执行时实现所述的电动汽车制动控制方法。基于本发明的教导和本领域中的公知常识，本领域技术人员能够构造上述电动汽车，在此就不再累述了。
虽然本发明是通过具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不脱离本发明范围的情况下，还可以对本发明进行各种变换及等同替代。另外，针对特定情形或材料，可以对本发明做各种修改，而不脱离本发明的范围。因此，本发明不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本发明权利要求范围内的全部实施方式。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电动汽车制动控制方法，其特征在于，包括：
S1、基于踏板信号控制整车速度；
S2、基于驱动模式控制能量回馈；
S3、基于车辆行驶状态控制整车速度和车辆能量回馈；
S4、基于踏板信号启动恒扭矩制动。
2.根据权利要求1所述的电动汽车制动控制方法，其特征在于，所述步骤S1进一步包括：
S11、基于踏板信号开度判断驾驶员意图；
S12、基于驾驶员意图和踏板信号变化率改变转矩变化率，从而调节整车速度。
3.根据权利要求2所述的电动汽车制动控制方法，其特征在于，所述步骤S11进一步包括：
S111、在所述踏板信号开度达到60％并获得功率平衡后所处的功率点作为均衡功率点；
S112、判断所述功率均衡点的踏板信号开度是否大于60％，如果是则判断驾驶员试图加速，构造判断驾驶员试图减速。
4.根据权利要求1所述的电动汽车制动控制方法，其特征在于，所述步骤S2进一步包括：
S21、车辆预启动之后，控制最高车速小于第一设定值；
S22、设定能量回馈转矩量取值50％-70％，并设定最高能量回馈转矩量低于第一设定转矩值；
S23、设定能量回馈功率量取值50％-70％，并设定最高能量回馈功率量低于第一设定功率值；
S24、设定最大能量回馈值低于电池充电功率；
S25、车速低于第二设定值时取消能量回馈。
5.根据权利要求4所述的电动汽车制动控制方法，其特征在于，所述第一设定值为5km/h，所述第一设定功率值为驱动功率值的70％，所述第一设定转矩值为驱动转矩值的70％，所述第二设定值为3km/h。
6.根据权利要求1所述的电动汽车制动控制方法，其特征在于，所述步骤S3进一步包括：
S31、车辆在水平路面行驶时控制整车速度低于第一限速值；
S32、车辆在上行坡度路面行驶时减小所述踏板信号开度直至所述踏板信号开度达到平衡值；车辆在上行坡度路面行驶时启动时以所述平衡值作为基础值增加所述踏板信号开度；
S33、车辆在下行坡度路面行驶时基于电池能量和车辆加速度控制能量回馈，且基于车辆重力和车辆行驶阻力控制整车速度。
7.根据权利要求6所述的电动汽车制动控制方法，其特征在于，所述步骤S33进一步包括：
S331、判定电池能量是否大于设定值，如果是不进行能量回馈，否则进行能量回馈；
S332、判定车辆是否进行减速，如果是则增加所述踏板信号开度一将所述车辆的动能转换为电机的反向制动力以产生能量回馈；
S333、判定车辆重力是否大于车辆行驶阻力，如果是则增加所述踏板信号开度并增加车辆速度直至所述踏板信号开度达到平衡值，否则增加所述踏板信号开度并减小车辆速度直至所述踏板信号开度达到平衡值。
8.根据权利要求1所述的电动汽车制动控制方法，其特征在于，所述步骤S4进一步包括：
S41、基于踏板开度信号更改能耗给定制动方式为恒扭矩制动；
S42、基于电机转速更改能耗给定制动方式为恒扭矩制动；
所述恒扭矩制动包括将电机的回馈电流设定为恒定。
9.根据权利要求1-8中任意一项所述的电动汽车制动控制方法，其特征在于，进一步包括：
S5、基于车辆速度和外部检测信号控制车辆停止、限制驱动电机输出功率或报警。
10.一种电动汽车，其特征在于，包括整车控制器，所述整车控制器上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被所述整车控制器执行时实现根据权利要求1-9中任意一项权利要求所述的电动汽车制动控制方法。
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