再生制动控制方法及系统与流程

本发明涉及一种再生制动控制方法及系统，属于车辆控制领域。

背景技术

随着人们的环保意识不断加强，对能源安全和环境保护问题的不断重视，新能源汽车的普及和相关新技术的采用成为必然趋势。再生制动亦称反馈制动，是一种使用在电动车辆上的制动技术。电动汽车的再生制动的使用增加了电动车续航里程，提高了能量利用率。

由电机的工作原理可知，电机既是电动机又是发电机，再生制动利用电机的这种特性将车辆动能和势能转换为电能进而又被存储到蓄电池中。再生制动工作过程中产生的制动力，又被称为再生制动力。在某些纯电动汽车中采用电子踏板，油门与刹车一体(也单设有刹车踏板)，当驾驶员松开油门踏板时，系统对动能进行回收，利用再生制动力减速，完全松开油门踏板时等同于踩下制动踏板，遇到紧急情况时驾驶员可按驾驶习惯，直接踩刹车踏板进行紧急制动。

在实际车辆行驶过程中，为了保护电池不被过分充电，常常参考蓄电池的soc(充电状态：stateofcharge)并设立阈值，当超过soc的阈值时终止再生制动模式，切换为传统液压制动方式，此时油门松开无制动力产生，汽车无减速，驾驶员容易产生踏板感异常，行驶不适感。尤其在长下坡路段工况中，充电过程可能达到soc阈值，制动模式易于切换，即使电动车系统可能发出警报再生制动终止，但驾驶员体验异常，甚至出现不必要的恐慌状况。若再生制动转换功率过大也易使电池组受损，将对整车运行产生影响，降低整车系统的可靠性。

有鉴于此，本发明人对此进行研究，专门开发出一种再生制动控制方法及系统，本案由此产生。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种再生制动控制方法及系统，解决在电池组不能继续充电后的再生制动能量消耗和转换问题，可减少再生制动与液压制动的模式切换时产生的踏板异常感，提高驾驶员行车体验和驾驶舒适度。

为了实现上述目的，本发明的解决方案是：

再生制动控制系统，其特征在于，包括：总控模块、电机模块、电池组模块和能耗模块，其中，所述电机模块分别与总控模块、电池组模块和能耗模块相连，一方面将电池组模块的电能转换为动能来驱动车辆，另一方面，通过再生制动为电池组模块充电，同时将多余再生制动能量通过能耗模块消耗或转换；总控模块采集所述电机模块、电池组模块和能耗模块中的多个信号及车辆传感器反馈信息，协调各模块动作。

所述电池组模块包括驱动电池组、低压电池组，以及控制所述驱动电池组、低压电池组的电池管理单元。

所述电机模块包括驱动电机控制模块、转换电路和驱动电机，所述驱动电机控制模块与总控模块相连，根据总控模块的信号控制驱动电机，所述转换电路分别与驱动电池组、低压电池组、驱动电机和能耗模块相连，用于交直流转换；所述驱动电机与车轮驱动系统相连，用于将电能转换为机械能，为车辆行驶提供动力。

所述总控模块采用包括再生制动功能的整车ecu。

所述能耗模块为能耗组件、超级电容、esc执行器和emb执行器中的一种或数种组合。用于消耗或转换多余再生制动能量。

上述再生制动控制系统，通过总控模块采集各个模块的信号，并判断电池组模块中的电池组soc状态，当电池组模块中的电池组不能再充电时，控制再生制动能量在能耗模块中进行消耗或转换，减少制动切换，进而解决切换过程中的异常感，从而改善驾驶时制动性能。同时，提高能量回收效率，解决电动车辆在一定充电率的情况下保持再生制动，在驱动电池组不能继续充电后的再生制动能量消耗或存储问题，给驾驶员更好的行车体验感。

再生制动控制方法，包括如下步骤：

首先，获取油门踏板状态：

(1)若检测到油门踏板未松开，车辆系统处于驱动模式；

(2)若检测到油门踏板松开，则评估驱动电池组的soc最小值，并将驱动电池组soc最小值与驱动电池组的实时soc值进行比较，同时将再生制动充电功率与驱动电池最大充电功率进行比较，若满足驱动电池组充电条件，则再生制动产生的电能对驱动电池组进行充电。

其次，若不满足驱动电池组充电条件，则评估低压电池组的soc最小值，并将低压电池组soc最小值与低压电池组的实时soc值进行比较，同时将再生制动充电功率与低压电池组最大充电功率进行比较，若满足低压电池组充电条件，则再生制动产生的电能对低压电池组进行充电。

然后，若既不满足驱动电池组充电条件，也不满足低压电池组充电条件，则消耗或转换再生制动产生的电能。

所述驱动电池组充电条件为：若soc驱≤soc驱min，且p再生≤p驱充电max，则再生制动产生的电能对驱动电池组进行充电。

所述低压电池组充电条件为：若soc驱＞soc驱min，或者soc驱≤soc驱min，且p再生＞p驱充电max；则评估低压电池组的soc最小值；若soc低压≤soc低压min，且p再生≤p低充电max，则再生制动产生的电能对低压电池组进行充电；

若既不满足驱动电池组充电条件，也不满足低压电池组充电条件，则消耗或转换再生制动产生的电能具体为：若soc低压＞soc低压min，或者soc低压≤soc低压min，且p再生＞p低充电max，则消耗或转换再生制动产生的电能。

所述再生制动控制方法，还包括：

获取目标制动力f目标及预期车速v预期，同时与再生制动产生的制动力、实时车速进行对比判断是否满足要求，若f再生制动力≥f目标，且v车≤v预期，则结束。

若f再生制动力＜f目标，再生制动力不足，可由制动装置对再生制动力进行补充增压，加大制动力，实现电动车辆减速直至达到目标车速；若f再生制动力≥f目标，且v车＞v预期，v车不满足要求，则循环上述步骤，消耗或转换对再生制动能量，直至结束。

上述再生制动控制方法适用于新能源汽车尤其纯电动汽车，通过对电池组的soc阈值、充电功率以及再生制动充电功率等判断比较，当再生制动电能不能对电池组充电时，控制再生制动电能在能耗模块中消耗或转换，减少再生制动与液压制动的模式切换次数，同时减少切换时产生的踏板异常感，提高驾驶员行车体验和驾驶舒适度，同时可提高能量回收效率。

以下结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细描述。

附图说明

图1为一种再生制动控制方法流程图；

图2为一种再生制动控制系统结构示意图；

图3为另一种再生制动控制系统结构示意图；

图4为再一种再生制动控制系统结构示意图；

图5为再一种再生制动控制系统结构示意图；

图6为再生制动控制方法其中一种流程图。

具体实施方式

如图1所示，再生制动控制方法，包括如下步骤：

s101，判断油门踏板的状态，若油门踏板未松开，则车辆处于驱动模式；

s102，当检测到油门踏板松开时，评估驱动电池组的soc最小值，并将驱动电池组soc最小值与驱动电池组的实时soc值进行比较，同时将再生制动充电功率与驱动电池最大充电功率进行比较，若满足驱动电池组充电条件，则再生制动产生的电能对驱动电池组进行充电；为了保护延长电动车电池使用寿命，通常在不同工况下设置soc阈值(即soc最小值)；

s103，若不满足驱动电池组充电条件，则评估低压电池组的soc最小值，并将低压电池组soc最小值与低压电池组的实时soc值进行比较，同时将再生制动充电功率与低压电池组最大充电功率进行比较，若满足低压电池组充电条件，则再生制动产生的电能对低压电池组进行充电；

s104，若既不满足驱动电池组充电条件，也不满足低压电池组充电条件，则消耗或转换再生制动产生的电能。

上述再生制动控制方法适用于新能源汽车尤其纯电动汽车，通过对驱动电池组、低压电池组的soc阈值、电池组最大充电功率以及再生制动充电功率等判断比较，当再生制动电能不能对驱动电池组、低压电池组充电时，消耗或转换再生制动产生的电能，减少再生制动与液压制动的模式切换次数，同时减少切换时产生的踏板异常感，提高驾驶员行车体验和驾驶舒适度。同时可提高能量回收效率。

上述再生制动控制方法可通过再生制动控制系统实现，以下提供3种再生制动控制系统，但不限于此。

图2为一种再生制动控制系统，包括：总控模块1、电机模块2、电池组模块3和能耗模块。所述电机模块2分别与总控模块1、电池组模块3和能耗模块相连，一方面将电池组模块3的电能转换为动能来驱动车辆，另一方面，通过再生制动产生的能量为电池组模块3充电，同时将多余再生制动能量通过能耗模块消耗或转换；总控模块1采集所述电机模块2、电池组模块3和能耗模块中的多个信号及车辆其他各个传感器反馈信息，协调各模块动作。

其中，所述电池组模块3包括驱动电池组31、低压电池组32，以及控制所述驱动电池组31、低压电池组32的电池管理单元33。所述驱动电池组31通过电机模块2的转换电路22为驱动电机23供电，从而为车辆提供动力，所述低压电池组32主要为车辆的低压设备供电，可以为车辆中控屏、空调系统等低压设备供电，作为优选，一般采用为12v电池组。所述电池管理单元33用于控制驱动电池组31、低压电池组32的电池状态，实时评估电池组情况并反馈给总控模块1，用于判断车辆续航里程及是否需要充电等。电池管理单元33一般可以采用bms电池管理系统。

所述电机模块2包括驱动电机控制模块21、转换电路22和驱动电机23，所述驱动电机控制模块21与总控模块1相连，根据总控模块1的信号控制驱动电机23，所述转换电路22分别与驱动电池组31、低压电池组32、驱动电机23和能耗模块相连，转换电路22用于车辆电路转换，将驱动电池组31的直流电压转换为交流电压供驱动电机23使用，再生制动为驱动电池组31、低压电池组32充电时，将交流电转换为直流电用于交直流转换；所述驱动电机23与车轮驱动系统相连，用于将电能转换为机械能，为车辆行驶提供动力。优选的，所述驱动电机23与车轮驱动系统的差速器7相连，车轮驱动系统差的速器，可调节两侧车轮转速差，提高汽车行驶操控性能。

所述总控模块1用于采集各个信号，包括：油门开度信号；转换电路的直流电压值信号、消耗电流值信号i消耗电流、电流信号；通过安装在车轮5上的轮速传感器4反馈的实时车速信号；驱动电机23输出的转子位置、扭矩信号，以及电池管理单元31的各个实时soc信号。总控模块1通过实时信号及车况反馈，对驾驶员制动意图进行判断，调节各模块之间协作，使再生制动能量持续被消耗或转换、存储，减少再生制动模式与液压制动模式的切换，提高再生制动效率。总控模块1通过总线与其他各模块通信，一般可以采用具有再生制动功能的整车ecu。所述的再生制动功能的整车ecu，即整车电子控制单元，采集处理各种信号，运行自身存储的程序并与各个执行机构进行信息交互实现预定控制功能。

所述能耗模块为能耗组件6，用于消耗再生制动产生的能量，能耗组件6一般都可以采用大功率能耗电阻，所述大功率能耗电阻，即能承载较大能量的电阻元器件，有较好的散热能力。能耗组件6可直接将再生制动产生的能量变为热量，消散在部件周围，减少再生制动模式与液压制动模式切换时产生的踏板异常感，提高驾驶员行车体验和驾驶舒适度。

图3为另一种再生制动控制系统，所述能耗模块为超级电容8，当驱动电池组32和低电压电池组33皆不可再充电的情况下，再生制动电能将对超级电容8进行充电。由于电容本身结构简单，存储电量更多，可承受再生制动产生的瞬时大电流，实现快速充电、放电。在驱动电机23在启动过程中，先由超级电容8放电产生较大电流，使用驱动电机23快速启动，然后再切换驱动电池组32供电，保持驱动电机组32提供所需维持电能。

图4为再一种再生制动控制系统，当电动车辆含有esc(电子稳定控制系统electronicstabilitycontrol)系统时，如图4所示，所述能耗模块可采用esc执行器9。当驱动电池组32和低电压电池组33皆不可再充电的情况下，再生制动电能由esc执行器9消耗，esc执行器9主动增加制动液压，实现增加制动力减少车速的目的。

图5为再一种再生制动控制系统，当电动车辆为emb(电子机械制动系统electronicstabilitycontrol)系统时，如图5所示，所述能耗模块可以为emb执行器10。当驱动电池组32和低电压电池组33皆不可再充电的情况下，再生制动电能将由emb执行器10消耗，emb执行器10电机转动能耗，增加摩擦片与制动盘之间制动力，可减少车速的目的。

上述再生制动控制系统，通过总控模块1采集各个模块的信号，并判断电池组模块3中的电池组soc状态，当电池组模块3中的电池组不能再充电时，控制再生制动能量在能耗模块中进行消耗或转换，减少制动切换，进而解决切换过程中的异常感，从而改善驾驶时制动性能。同时，提高能量回收效率，解决电动车辆在一定充电率的情况下保持再生制动，在驱动电池组不能继续充电后的再生制动能量消耗或存储问题，给驾驶员更好的行车体验感。

图6为再生制动控制方法其中一种流程图，结合附图2-5所述的再生制动控制系统对所述再生制动控制方法进一步展开说明，如图6所示，所述再生制动控制方法包括如下步骤：

s201，首先判断油门踏板的状态，若油门踏板未松开，则车辆处于驱动模式；

s202，当检测到油门踏板松开时，评估驱动电池组的soc最小值，将驱动电池组soc最小值与驱动电池组的实时soc值进行比较，若soc驱≤soc驱min，则执行步骤s203，否则，执行步骤s204；

s203，将再生制动充电功率与驱动电池最大充电功率进行比较，若p再生≤p驱充电max，则再生制动产生的电能对驱动电池组32进行充电，否则，执行步骤s204；

s204，若soc驱＞soc驱min，或者soc驱≤soc驱min，且p再生＞p驱充电max；则评估低压电池组的soc最小值；若soc低压≤soc低压min，则执行步骤s205，否则，执行步骤206；

s205，再生制动充电功率与低压电池组最大充电功率进行比较，若p再生≤p低充电max，则再生制动产生的电能对低压电池组进行充电；否则，执行步骤206；

步骤206，若soc低压＞soc低压min，或者soc低压≤soc低压min，且p再生＞p低充电max，则通过能耗模块消耗或转换再生制动产生的电能。

s207，总控模块1实时采集轮速传感器4反馈信号预测驾驶员行驶意图并计算出实时目标制动力f目标及预期车速v预期，同时与再生制动产生的制动力、实时车速进行对比判断是否满足要求：若f再生制动力≥f目标，则执行步骤s208，反之，若再生制动力不足，可由制动装置对再生制动力进行补充增压，加大制动力，实现电动车辆减速直至达到目标车速；

s208，若v车≤v预期，则结束，反之，若v车不满足要求，则返回到步骤s202，循环上述步骤s202-208，直至结束。

上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。