CN109435700B - 电动汽车能量回馈控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动汽车能量回馈控制方法，包括行车电脑，行车电脑上连接设有电机控制器、动力电池、超级电容系统和路面环境监测系统，电机控制器连接电机；其控制方法包括如下步骤：1)当制动踏板和加速踏板均未起作用，车辆处于滑行状态下，行车电脑会根据当前车辆行驶的环境情况，计算在保证车辆安全行驶条件下所需的滑行最小制动力矩；2)当踩下制动踏板时，车辆处于制动状态，行车电脑会根据当前的刹车踏板行程计算对应的刹车制动力矩；同时，行车电脑会根据当前车辆行驶的环境情况，计算在保证车辆安全行驶条件下所需的刹车最小制动力矩。本发明可实现对滑行状态和制动状态的能量回收，既能够有效提高能量回收率，又能够保证驾驶安全。

Description

电动汽车能量回馈控制方法

技术领域

本发明涉及电动汽车能量回馈技术领域，具体的为一种电动汽车能量回馈控制方法。

背景技术

公开号为CN105564252A的中国专利公开了一种纯电动汽车整车制动系统及其能量回馈控制方法。涉及纯电动汽车的能量回馈技术领域，该系统能够回收纯电动车刹车能量。包括电子刹车单元、机械刹车单元、车速传感器、电机减速能量回馈装置和控制器；连杆滑动连接在车架上，刹车踏板连接在连杆的后端；机械刹车单元固定连接在车架上，在机械刹车启动阀内设有压力传感器；在连杆上固定设有支撑杆，在支撑杆上设有发光灯；支撑杆的外端部滑动连接在滑槽内；电子刹车单元的控制端、机械刹车单元的控制端、发光灯的控制端、电机减速能量回馈装置的控制端、车速传感器、压力传感器、每个二号光电感应传感器、每个三号光电感应传感器和每个四号光电感应传感器分别与控制器电连接。具体的，利用该纯电动汽车整车制动系统的刹车踏板行程来确定能量回馈装置的受调节充电作业和不受调节充电作业，并根据刹车踏板行程来确定机械刹车的启动时机，虽然在一定程度上能够满足能量的回收利用，但是，电动汽车在行驶过程中，还存在不踩油门和不踩刹车的滑行运行过程，在这个过程中也存在能量损失，现有的能量回馈控制方法无法回收这一部分能量。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种电动汽车能量回馈控制方法，能够根据转速来回收能量，提高能量回收率。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种电动汽车能量回馈控制方法，包括行车电脑，所述行车电脑上连接设有电机控制器、动力电池、超级电容系统和路面环境监测系统，所述电机控制器连接电机；

其控制方法包括如下步骤：

1）当制动踏板和加速踏板均未起作用，车辆处于滑行状态下，所述行车电脑会根据当前车辆行驶的环境情况，计算在保证车辆安全行驶条件下所需的滑行最小制动力矩；

①当该滑行最小制动力矩在电机能够提供的最大力矩范围内时，根据电机发电效率特性，计算出当前路面环境条件下电机的最优制动力矩曲线，所述电机控制器控制电机以该最优制动力矩曲线提供制动力矩，实现制动能量回收；

②当该滑行最小制动力矩超出了电机能够提供的最大力矩范围之外时，所述电机控制器控制电机提供其能够提供的最大力矩，并结合机械刹车实现安全行驶和能量回收；

2）当踩下制动踏板时，车辆处于制动状态，所述行车电脑会根据当前的刹车踏板行程计算对应的刹车制动力矩；同时，所述行车电脑会根据当前车辆行驶的环境情况，计算在保证车辆安全行驶条件下所需的刹车最小制动力矩；

当所述刹车最小制动力矩小于所述刹车制动力矩时，根据以下两种情况实现制动和能量回收：

①当该刹车制动力矩在电机能够提供的最大力矩范围内时，所述电机控制器控制电机提供该刹车制动力矩，实现制动能量回收；

②当该刹车制动力矩超出了电机能够提供的最大力矩范围之外时，所述电机控制器控制电机提供其能够提供的最大力矩，并结合机械刹车补偿所需刹车制动力矩，并实现能量回收；

当所述刹车最小制动力矩大于所述刹车制动力矩时，根据以下几种情况实现制动和能量回收：

①当该刹车最小制动力矩在电机能够提供的最大力矩范围内时，根据电机发电效率特性，计算出当前路面环境条件下电机的最优制动力矩曲线，所述电机控制器控制电机以该最优制动力矩曲线提供制动力矩，实现制动能量回收；

②当该刹车最小制动力矩在电机能够提供的最大力矩范围之外时，所述电机控制器控制电机提供其能够提供的最大力矩，并结合机械刹车补偿所需刹车制动力矩，并实现能量回收；

所述滑行最小制动力矩和刹车最小制动力矩的计算方法如下：

①当路面前方具有静止阻挡物、或红绿灯停止线、或检测到未设红绿灯的人行道上具有行人时，所述路面环境监测系统测量车辆与静止阻挡物或红绿灯停止线或人行道停止线之间的距离，根据车辆当前车速计算车辆安全行驶所需的滑行最小制动力矩或刹车最小制动力矩；

②当路面前方具有运动的阻挡物时，所述路面环境监测系统测量该所述阻挡物的运动速度以及车辆与该阻挡物之间的距离，根据车辆当前车速和阻挡物的运动速度计算车辆安全行驶所需的滑行最小制动力矩或刹车最小制动力矩。

进一步，所述动力电池上连接设有直流保护电路，所述直流保护电路包括分流电路、放大电路、比较电路、锁定触发电路和可控开关；所述直流保护电路的一端与所述电机相连；

所述分流电路与所述动力电池相连并用于获取预设比例的电流分量；

所述放大电路用于将所述电流分量放大设定倍数；

所述比较电路用于将所述放大的电流分量和设定阈值进行比较，在所述放大的电流分量大于所述设定阈值时输出过流信号；

所述锁定触发电路用于在接收到所述过流信号时，锁定出发所述可控开关；

所述可控开关在受到所述锁定触发电路锁定触发时，保持断开并切断所述直流保护电路和所述电机。

进一步，所述直流保护电路上设有控制开关，当所述行车电脑检测到所述动力电池当前电量与其容量之间的比例大于设定阈值时，所述行车电脑控制所述控制开关打开切断所述直流保护电路和所述电机；当所述行车电脑检测到所述动力电池当前电量与其容量之间的比例小于等于设定阈值时，所述行车电脑控制所述控制开关闭合连通所述直流保护电路和所述电机。

进一步，所述电机与所述超级电容系统之间设有充电电路，所述可控开关在受到所述锁定触发电路锁定触发时或所述控制开关打开时，所述充电电路连通所述电机与所述超级电容系统，实现对所述超级电容系统充电。

进一步，所述路面环境监测系统包括视频摄像头、雷达传感器和激光测距器；

所述激光测距器安装在电动汽车车顶，用于对周围环境进行扫描，所述行车电脑根据所述激光测距器的扫描数据生成周围环境的3D地图；

所述视频摄像头分别安装在电动汽车的车头和车尾，用于实时拍摄电动汽车前方和后方图像，所述行车电脑根据拍摄的图像判断前方和后方是否有移动的物体以及移动物体的类别；

所述雷达传感器分别安装在电动汽车的车头和车尾，用于检测电动汽车前后左右各个方向距离各个物体间的距离。

本发明的有益效果在于：

本发明的电动汽车能量回馈控制方法，通过设置路面环境监测系统，可实现在保证电动汽车安全行驶的条件下，实现对滑行状态和制动状态的能量回收，既能够有效提高能量回收率，又能够保证驾驶安全。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为直流保护电路的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

本实施例的电动汽车能量回馈控制方法，包括行车电脑，所述行车电脑上连接设有电机控制器、动力电池、超级电容系统和路面环境监测系统，所述电机控制器连接电机。具体的，本实施例的路面环境监测系统包括视频摄像头、雷达传感器和激光测距器。所述激光测距器安装在电动汽车车顶，用于对周围环境进行扫描，所述行车电脑根据所述激光测距器的扫描数据生成周围环境的3D地图。所述视频摄像头分别安装在电动汽车的车头和车尾，用于实时拍摄电动汽车前方和后方图像，所述行车电脑根据拍摄的图像判断前方和后方是否有移动的物体以及移动物体的类别。所述雷达传感器分别安装在电动汽车的车头和车尾，用于检测电动汽车前后左右各个方向距离各个物体间的距离。

本实施例的其控制方法包括如下步骤：

1）当制动踏板和加速踏板均未起作用，车辆处于滑行状态下，所述行车电脑会根据当前车辆行驶的环境情况，计算在保证车辆安全行驶条件下所需的滑行最小制动力矩；

①当该滑行最小制动力矩在电机能够提供的最大力矩范围内时，根据电机发电效率特性，计算出当前路面环境条件下电机的最优制动力矩曲线，所述电机控制器控制电机以该最优制动力矩曲线提供制动力矩，实现制动能量回收；

②当该滑行最小制动力矩超出了电机能够提供的最大力矩范围之外时，所述电机控制器控制电机提供其能够提供的最大力矩，并结合机械刹车实现安全行驶和能量回收；

2）当踩下制动踏板时，车辆处于制动状态，所述行车电脑会根据当前的刹车踏板行程计算对应的刹车制动力矩；同时，所述行车电脑会根据当前车辆行驶的环境情况，计算在保证车辆安全行驶条件下所需的刹车最小制动力矩；

当所述刹车最小制动力矩小于所述刹车制动力矩时，根据以下两种情况实现制动和能量回收：

①当该刹车制动力矩在电机能够提供的最大力矩范围内时，所述电机控制器控制电机提供该刹车制动力矩，实现制动能量回收；

②当该刹车制动力矩超出了电机能够提供的最大力矩范围之外时，所述电机控制器控制电机提供其能够提供的最大力矩，并结合机械刹车补偿所需刹车制动力矩，并实现能量回收；

当所述刹车最小制动力矩大于所述刹车制动力矩时，根据以下几种情况实现制动和能量回收：

①当该刹车最小制动力矩在电机能够提供的最大力矩范围内时，根据电机发电效率特性，计算出当前路面环境条件下电机的最优制动力矩曲线，所述电机控制器控制电机以该最优制动力矩曲线提供制动力矩，实现制动能量回收；

②当该刹车最小制动力矩在电机能够提供的最大力矩范围之外时，所述电机控制器控制电机提供其能够提供的最大力矩，并结合机械刹车补偿所需刹车制动力矩，并实现能量回收；

所述滑行最小制动力矩和刹车最小制动力矩的计算方法如下：

①当路面前方具有静止阻挡物、或红绿灯停止线、或检测到未设红绿灯的人行道上具有行人时，所述路面环境监测系统测量车辆与静止阻挡物或红绿灯停止线或人行道停止线之间的距离，根据车辆当前车速计算车辆安全行驶所需的滑行最小制动力矩或刹车最小制动力矩；

②当路面前方具有运动的阻挡物时，所述路面环境监测系统测量该所述阻挡物的运动速度以及车辆与该阻挡物之间的距离，根据车辆当前车速和阻挡物的运动速度计算车辆安全行驶所需的滑行最小制动力矩或刹车最小制动力矩。

进一步，如图1所示，动力电池上连接设有直流保护电路，所述直流保护电路包括分流电路、放大电路、比较电路、锁定触发电路和可控开关；所述直流保护电路的一端与所述电机相连；所述分流电路与所述动力电池相连并用于获取预设比例的电流分量；所述放大电路用于将所述电流分量放大设定倍数；所述比较电路用于将所述放大的电流分量和设定阈值进行比较，在所述放大的电流分量大于所述设定阈值时输出过流信号；所述锁定触发电路用于在接收到所述过流信号时，锁定出发所述可控开关；所述可控开关在受到所述锁定触发电路锁定触发时，保持断开并切断所述直流保护电路和所述电机。

本实施例的直流保护电路上设有控制开关，当所述行车电脑检测到所述动力电池当前电量与其容量之间的比例大于设定阈值时，所述行车电脑控制所述控制开关打开切断所述直流保护电路和所述电机；当所述行车电脑检测到所述动力电池当前电量与其容量之间的比例小于等于设定阈值时，所述行车电脑控制所述控制开关闭合连通所述直流保护电路和所述电机。

本实施例的电机与所述超级电容系统之间设有充电电路，所述可控开关在受到所述锁定触发电路锁定触发时或所述控制开关打开时，所述充电电路连通所述电机与所述超级电容系统，实现对所述超级电容系统充电。

本实施例的电动汽车能量回馈控制方法，通过设置路面环境监测系统，可实现在保证电动汽车安全行驶的条件下，实现对滑行状态和制动状态的能量回收，既能够有效提高能量回收率，又能够保证驾驶安全。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (5)

1.一种电动汽车能量回馈控制方法，其特征在于：包括行车电脑，所述行车电脑上连接设有电机控制器、动力电池、超级电容系统和路面环境监测系统，所述电机控制器连接电机；

其控制方法包括如下步骤：

1）当制动踏板和加速踏板均未起作用，车辆处于滑行状态下，所述行车电脑会根据当前车辆行驶的环境情况，计算在保证车辆安全行驶条件下所需的滑行最小制动力矩；

①当该滑行最小制动力矩在电机能够提供的最大力矩范围内时，根据电机发电效率特性，计算出当前路面环境条件下电机的最优制动力矩曲线，所述电机控制器控制电机以该最优制动力矩曲线提供制动力矩，实现制动能量回收；

②当该滑行最小制动力矩超出了电机能够提供的最大力矩范围之外时，所述电机控制器控制电机提供其能够提供的最大力矩，并结合机械刹车实现安全行驶和能量回收；

2）当踩下制动踏板时，车辆处于制动状态，所述行车电脑会根据当前的刹车踏板行程计算对应的刹车制动力矩；同时，所述行车电脑会根据当前车辆行驶的环境情况，计算在保证车辆安全行驶条件下所需的刹车最小制动力矩；

当所述刹车最小制动力矩小于所述刹车制动力矩时，根据以下两种情况实现制动和能量回收：

①当该刹车制动力矩在电机能够提供的最大力矩范围内时，所述电机控制器控制电机提供该刹车制动力矩，实现制动能量回收；

②当该刹车制动力矩超出了电机能够提供的最大力矩范围之外时，所述电机控制器控制电机提供其能够提供的最大力矩，并结合机械刹车补偿所需刹车制动力矩，并实现能量回收；

当所述刹车最小制动力矩大于所述刹车制动力矩时，根据以下几种情况实现制动和能量回收：

①当该刹车最小制动力矩在电机能够提供的最大力矩范围内时，根据电机发电效率特性，计算出当前路面环境条件下电机的最优制动力矩曲线，所述电机控制器控制电机以该最优制动力矩曲线提供制动力矩，实现制动能量回收；

②当该刹车最小制动力矩在电机能够提供的最大力矩范围之外时，所述电机控制器控制电机提供其能够提供的最大力矩，并结合机械刹车补偿所需刹车制动力矩，并实现能量回收；

所述滑行最小制动力矩和刹车最小制动力矩的计算方法如下：

①当路面前方具有静止阻挡物、或红绿灯停止线、或检测到未设红绿灯的人行道上具有行人时，所述路面环境监测系统测量车辆与静止阻挡物或红绿灯停止线或人行道停止线之间的距离，根据车辆当前车速计算车辆安全行驶所需的滑行最小制动力矩或刹车最小制动力矩；

②当路面前方具有运动的阻挡物时，所述路面环境监测系统测量该所述阻挡物的运动速度以及车辆与该阻挡物之间的距离，根据车辆当前车速和阻挡物的运动速度计算车辆安全行驶所需的滑行最小制动力矩或刹车最小制动力矩。

2.根据权利要求1所述的电动汽车能量回馈控制方法，其特征在于：所述动力电池上连接设有直流保护电路，所述直流保护电路包括分流电路、放大电路、比较电路、锁定触发电路和可控开关；所述直流保护电路的一端与所述电机相连；

所述分流电路与所述动力电池相连并用于获取预设比例的电流分量；

所述放大电路用于将所述电流分量放大设定倍数；

所述比较电路用于将所述放大的电流分量和设定阈值进行比较，在所述放大的电流分量大于所述设定阈值时输出过流信号；

所述锁定触发电路用于在接收到所述过流信号时，锁定出发所述可控开关；

所述可控开关在受到所述锁定触发电路锁定触发时，保持断开并切断所述直流保护电路和所述电机。

3.根据权利要求2所述的电动汽车能量回馈控制方法，其特征在于：所述直流保护电路上设有控制开关，当所述行车电脑检测到所述动力电池当前电量与其容量之间的比例大于设定阈值时，所述行车电脑控制所述控制开关打开切断所述直流保护电路和所述电机；当所述行车电脑检测到所述动力电池当前电量与其容量之间的比例小于等于设定阈值时，所述行车电脑控制所述控制开关闭合连通所述直流保护电路和所述电机。

4.根据权利要求3所述的电动汽车能量回馈控制方法，其特征在于：所述电机与所述超级电容系统之间设有充电电路，所述可控开关在受到所述锁定触发电路锁定触发时或所述控制开关打开时，所述充电电路连通所述电机与所述超级电容系统，实现对所述超级电容系统充电。

5.根据权利要求1-4任一项所述的电动汽车能量回馈控制方法，其特征在于：所述路面环境监测系统包括视频摄像头、雷达传感器和激光测距器；

所述激光测距器安装在电动汽车车顶，用于对周围环境进行扫描，所述行车电脑根据所述激光测距器的扫描数据生成周围环境的3D地图；

所述视频摄像头分别安装在电动汽车的车头和车尾，用于实时拍摄电动汽车前方和后方图像，所述行车电脑根据拍摄的图像判断前方和后方是否有移动的物体以及移动物体的类别；

所述雷达传感器分别安装在电动汽车的车头和车尾，用于检测电动汽车前后左右各个方向距离各个物体间的距离。

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