专利名称：用于混合动力汽车的能量回收控制方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及混合动力汽车技术领域，尤其涉及一种用于混合动力汽车的能量回收 方法和系统。
背景技术：
近年来，为了大幅提高车辆燃油经济性和降低排放，节能与新能源汽车技术日益 发展，主要包括混合动力技术、柴油机技术、天然气燃料技术、灵活燃料技术、纯电动技术、 燃料电池技术。各项技术都取得了长足发展，特别是混合动力技术的发展尤为突出，而且混 合动力技术是能最早获得规模产业化突破的技术。混合动力技术具有其他技术所不具备 的居多优点混合动力汽车能源来源范围广、经济效益高，可以通过能量回收系统在车辆减 速制动时实现能量补给。在车辆减速制动时，将电机切换为发电模式，电机在辅助制动的 同时，将动能转化为电能并存储到电池中，以提高整车的能量利用效率，增加整车的行驶里 程。混合动力汽车在一定程度上改善了燃油经济性和排放问题。目前，混合动力车面临的 主要问题是多能源协调控制的问题，在加入电机驱动系统后如何高效的利用电机成为混合 动力系统的关键技术。发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
为此，本发明一方面提出了一种用于混合动力汽车的能量回收控制方法，包括以 下步骤
检测混合动力汽车的发动机管理系统EMS、电机管理系统MCU和电池管理系统BMS 的状态；当所述发动机管理系统EMS、电机管理系统MCU和电池管理系统BMS的状态满足预 设条件之后，获得所述混合动力汽车的油门踏板位置、制动踏板位置、电池S0C、路面附着系 数和电机额定扭矩。所述发动机冷却液温度低于对应阈值时，判断所述发动机管理系统EMS 的状态满足预设条件；当所述电池温度和电池充电功率低于二者所对应的阈值时，判断所 述电池管理系统BMS的状态满足预设条件；所述电机运行在无故障状态时，判断所述电机 管理系统MCU的状态满足预设条件。
该用于混合动力汽车的能量回收控制方法还包括根据所述混合动力汽车的油门 踏板位置、制动踏板位置、电池S0C、路面附着系数和电机额定扭矩计算电制动扭矩；根据 ABS状态来判断电机是否采用电制动进行能量回收；和，如果判断所述电机采用电制动进 行能量回收，则以所述电制动扭矩对所述电机进行制动控制。
本发明实施例通过混合动力控制单元检测发动机管理系统EMS、电池管理系统 BMS和电机管理系统MCU的状态，在状态合适的情况下协调传统制动力和电机制动力之间 的扭矩分配，将动能转化成电能，实现电制动能量的回收，解决了混合动力汽车中动能和电 能协调控制的问题，从而既实现了电机的高效利用，也能够保证混合动力汽车在能量回收 时的整车舒适性和能源经济性。
另外，本发明实施例还可以具有以下技术特征
在本发明的一个实施例中，所述发动机冷却液温度确定所述发动机阻力矩和所述 发动机转速。如果所述发动机冷却温度高于某一阈值时，整车控制单元将会退出电机电制 动模式，以保护发动机不受损坏。
所述防抱死制动系统ABS启动时,不采用电制动进行能量回收。
在本发明的一个实施例中，所述电机采用电制动进行能量回收时，控制发动机停 止喷油，以提高燃油的经济性。
在本发明的一个实施例中，蓄电池可以通过逆变器向所述电机提供动力源。所述 逆变器在所述电机和所述蓄电池之间起到交流与直流之间转换的作用。当所述电机提供驱 动时，所述逆变器将所述蓄电池两端的直流电转换为电机所需的三相交流电。
在本发明的优选实施例中，在能量回收过程中，混合动力控制单元依然监测发动 机、电池、电机的状态。
本发明另一方面还提出了一种用于混合动力汽车的能量回收控制系统，包括发动 机管理系统EMS，用于对所述混合动力汽车的发动机状态进行检测及对所述发动机进行控 制；电机管理系统MCU，用于对所述混合动力汽车的电机状态进行检测及对所述电机进行 控制；电池管理系统BMS，用于对所述混合动力汽车的电池状态进行检测；混合动力控制单 元，所述混合动力控制单元分别与所述发动机管理系统EMS、所述电机管理系统MCU和所述 电池管理系统BMS相连，所述混合动力控制单元用于检测混合动力汽车的发动机管理系统 EMS、电机管理系统MCU和电池管理系统BMS的状态，且当判断所述发动机管理系统EMS、电 机管理系统MCU和电池管理系统BMS的状态满足预设条件之后，获得所述混合动力汽车的 油门踏板位置、制动踏板位置、电池S0C、路面附着系数和电机额定扭矩，以及根据所述混合 动力汽车的油门踏板位置、制动踏板位置、电池S0C、路面附着系数和电机额定扭矩计算电 制动扭矩，和在判断采用电机采用电制动进行能量回收之后，以所述电制动扭矩对所述电 机进行制动控制。
本发明通过提供混合动力控制单元，与发动机管理系统EMS、电池管理系统BMS和 电机管理系统MCU相连，通过混合动力控制单元检测发动机管理系统EMS、电池管理系统 BMS和电机管理系统MCU的状态，在状态合适的情况下协调传统制动力和电机制动力之间 的扭矩分配，将动能转化成电能，实现电制动能量的回收，解决了混合动力汽车中动能和电 能协调控制的问题，从而既实现了电机的高效利用，也能够保证混合动力汽车在能量回收 时的整车舒适性和能源经济性。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变 得明显，或通过本发明的实践了解到。
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变 得明显和容易理解，其中
图1是本发明实施例的用于混合动力汽车的能量回收控制系统的机械原理图2是本发明实施例的用于混合动力汽车的能量回收控制系统的电器原理图3是本发明实施例的具体控制流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终 相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、 “连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可 以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据 具体情况理解上述术语的具体含义。
如图1所示，为本发明实施例的混合动力汽车制动能量回收控制系统的机械原理 图。电机I位于发动机2和变速箱3之间，发动机2的曲轴与电机I的转子相连，电机I的 转子另一端与变速箱3的输入轴相连，电机I的定子一端与发动机2端面相连，另一端与变 速箱3的壳体相连。
如图2所示，为混合动力汽车制动能量回收控制系统的电器原理图。该系统包括 发动机管理系统EMSIO、电机管理系统MCU11、混合动力控制单元12和电池管理系统BMS13。 混合动力控制单元12通过CAN总线与发动机管理系统EMSlO相连，从而可获得发动机2的 相关状态参数，如发动机转速、发动机扭矩等，并可以通过CAN总线向EMSlO发出控制指令， 如调整发动机扭矩等。
混合动力控制单元12通过CAN总线与电池管理系统BMS13相连，可获得电池相关 状态参数，如电池温度、电池荷电状态等，并可以通过CAN总线向BMS13发出控制指令，如控 制正负端继电器吸合等。此外，混合动力控制单元12还可通过CAN总线与电机管理系统 MCUll相连，从而可获得电机相关状态参数，如电机转速、电机扭矩等，并可以通过CAN总线 向MCUll发出控制指令，如控制电机不同模式间转换等。
当判断发动机管理系统EMS10、电机管理系统MCUll和电池管理系统BMS13的状态 满足预设条件之后，获得混合动力汽车的油门踏板位置、制动踏板位置、电池SOC和电机额 定扭矩，以及根据混合动力汽车的油门踏板位置、制动踏板位置、电池S0C、路面附着系数和 电机额定扭矩计算电制动扭矩。并在判断电机采用电制动进行能量回收之后，以电制动扭 矩对电机进行制动控制。
在本发明的一个实施例中，发动机管理系统EMSlO的状态可包括发动机冷却液温 度、发动机阻力矩和发动机转速等，其中，由发动机冷却液温度确定发动机阻力矩和发动机 转速。具体地，当发动机冷却液温度低于对应阈值时，判断发动机管理系统EMSlO的状态满 足预设条件。
在本发明的一个实施例中，电池管理系统BMS13的状态包括电池温度和电池充电 功率，且当电池温度和电池充电功率低于二者所对应的阈值时，判断电池管理系统BM S13 的状态满足预设条件。
在本发明的一个实施例中，电机管理系统MCUll的状态包括电机的运行状态，当 电机运行在无故障状态时，判断电机管理系统MCUll的状态满足预设条件。
如图3所示，为本发明实施例的具体控制流程图。当钥匙拧到ON档后，混合动力 控制单元12检测混合动力汽车对各子系统的信息进行检测，如发动机管理系统EMSlO中的发动机冷却液温度、发动机转速，电机管理系统MCUll中的电机运行状态，以及电池管理系 统BMS13中的电池温度与电池充电功率等，并对各状态信息进行初步判断。
在本发明的一个实施例中，混合动力汽车可以采用对温度较敏感的镍氢电池，电 池温度变化时电池的充电功率变化较大，因此需要对电池温度和电池充电功率进行监控。 在制动能量回收过程中电池会瞬间大电流充电，如果充电过度则会造成电池不可恢复性的 伤害，因此为保护电池如果电池充电功率高于某一阈值时电池将不再充电。如果发动机冷 却液温度高于某一阈值时，整车控制单元将会退出电机电制动模式。制动过程中很可能出 现发动机阻力矩变化，那么相应的发动机转速将变化，转速回落过程中可切断喷油以改善 发动机经济性和排放。
当混合动力控制单元12判断发动机管理系统EMS10、电机管理系统MCUll和电池 管理系统BMS13的状态满足预设条件之后，获得混合动力汽车的油门踏板位置、制动踏板 位置、电池SOC和电机额定扭矩。接着，混合动力控制单元12根据上述参数判断制动能量 回收的扭矩，并计算出电制动扭矩。不同的环境温度、油门踏板位置、制动踏板位置、路面附 着系数、电池状态、发动机状态、ABS采取不同的电制动扭矩，从而确保能量回收过程中整车 运行安全可靠。(具体如何计算能否给出？多谢了)
当防抱死制动系统ABS不启动时，采用电制动进行能量回收。在本发明的一个实 施例中，当防抱死制动系统ABS启动时，将取消计算出的制动回收扭矩，不采用电制动进行 能量回收。
在本发明的一个实施例中，在电机采用电制动进行能量回收时，控制发动机停止 喷油。如果判断电机采用电制动进行能量回收，则以电制动扭矩对电机进行制动控制。
在本发明的一个实施例中，蓄电池可以通过逆变器向所述电机提供动力源。逆变 器在所述电机和所述蓄电池之间起到交流与直流之间转换的作用。当所述电机提供驱动 时，所述逆变器将所述蓄电池两端的直流电转换为电机所需的三相交流电。
在本发明的优选实施例中，在能量回收过程中，混合动力控制单元12依然会监测 发动机、电池、电机的状态。电池管理系统BMS13实时监测电池的状态并将会把收集到的电 池重要信息发送给整车控制单元。在电制动过程中，如果电池荷电状态高于某一阈值时，整 车控制单元将发送消息给电池管理系统BMS13使其切断连接。
本发明通过提供混合动力控制单元12，与发动机管理系统EMS10、电池管理系统 MCUll和电机管理系统BMS13相连，通过混合动力控制单元检测发动机管理系统EMS10、电 池管理系统BMS13和电机管理系统MCUll的状态，在状态合适的情况下协调传统制动力和 电机制动力之间的扭矩分配，将动能转化成电能，实现电制动能量的回收，解决混合动力汽 车中动能和电能协调控制的问题，实现电机的高效利用，保证混合动力汽车在能量回收时 的整车舒适性和能源经济性。同时，在能量回收过程中，混合动力控制单元依然会监测发动 机、电池、电机的状态，并把收集到的重要信息发送给整车控制单元，确保能量回收过程中 整车运行安全可靠。
在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而 且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适 的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本 发明的范围由权利要求及其等同物限定。
权利要求
1.一种用于混合动力汽车的能量回收控制方法，其特征在于，包括以下步骤 检测混合动力汽车的发动机管理系统EMS、电机管理系统MCU和电池管理系统BMS的状态； 当所述发动机管理系统EMS、电机管理系统MCU和电池管理系统BMS的状态满足预设条件之后，获得所述混合动力汽车的油门踏板位置、制动踏板位置、电池SOC、路面附着系数和电机额定扭矩； 根据所述混合动力汽车的油门踏板位置、制动踏板位置、电池SOC、路面附着系数和电机额定扭矩计算电制动扭矩； 根据ABS状态判断电机是否采用电制动进行能量回收；和 如果所述电机采用电制动进行能量回收，则以所述电制动扭矩对所述电机进行制动控制。
2.如权利要求1所述的用于混合动力汽车的能量回收控制方法，其特征在于，所述发动机管理系统EMS的状态包括发动机冷却液温度、发动机阻力矩和发动机转速，其中，由所述发动机冷却液温度确定所述发动机阻力矩和所述发动机转速。
3.如权利要求2所述的用于混合动力汽车的能量回收控制方法，其特征在于，当所述发动机冷却液温度低于对应阈值时，判断所述发动机管理系统EMS的状态满足预设条件。
4.如权利要求1所述的用于混合动力汽车的能量回收控制方法，其特征在于，所述电池管理系统BMS的状态包括电池温度和电池充电功率，且当所述电池温度和电池充电功率低于二者所对应的阈值时，判断所述电池管理系统BMS的状态满足预设条件。
5.如权利要求1所述的用于混合动力汽车的能量回收控制方法，其特征在于，所述电机管理系统MCU的状态包括电机的运行状态，当所述电机运行在无故障状态时，判断所述电机管理系统MCU的状态满足预设条件。
6.如权利要求1所述的用于混合动力汽车的能量回收控制方法，其特征在于，还包括 当防抱死制动系统ABS启动时，不采用电制动进行能量回收。
7.如权利要求1所述的用于混合动力汽车的能量回收控制方法，其特征在于，还包括 在所述电机采用电制动进行能量回收时，控制发动机停止喷油。
8.一种用于混合动力汽车的能量回收控制系统，其特征在于，包括 发动机管理系统EMS，用于对所述混合动力汽车的发动机状态进行检测及对所述发动机进行控制； 电机管理系统MCU，用于对所述混合动力汽车的电机状态进行检测及对所述电机进行控制； 电池管理系统BMS，用于对所述混合动力汽车的电池状态进行检测； 混合动力控制单元，所述混合动力控制单元分别与所述发动机管理系统EMS、所述电机管理系统MCU和所述电池管理系统BMS相连，所述混合动力控制单元用于检测混合动力汽车的发动机管理系统EMS、电机管理系统MCU和电池管理系统BMS的状态，且当判断所述发动机管理系统EMS、电机管理系统MCU和电池管理系统BMS的状态满足预设条件之后，获得所述混合动力汽车的油门踏板位置、制动踏板位置、电池SOC、路面附着系数和电机额定扭矩，以及根据所述混合动力汽车的油门踏板位置、制动踏板位置、电池SOC、路面附着系数和电机额定扭矩计算电制动扭矩，和在判断采用电机采用电制动进行能量回收之后，以所述电制动扭矩对所述电机进行制动控制。
9.如权利要求8所述的用于混合动力汽车的能量回收控制系统，其特征在于，所述混合动力控制单元分别通过CAN总线与所述发动机管理系统EMS、所述电机管理系统MCU和所述电池管理系统BMS相连。
10.如权利要求8所述的用于混合动力汽车的能量回收控制系统，其特征在于，所述发动机管理系统EMS的状态包括发动机冷却液温度、发动机阻力矩和发动机转速，其中，由所述发动机冷却液温度确定所述发动机阻力矩和所述发动机转速。
11.如权利要求10所述的用于混合动力汽车的能量回收控制方法，其特征在于，当所述发动机冷却液温度低于对应阈值时，判断所述发动机管理系统EMS的状态满足预设条件。
12.如权利要求8所述的用于混合动力汽车的能量回收控制系统，其特征在于，所述电池管理系统BMS的状态包括电池温度和电池充电功率，且当所述电池温度和电池充电功率低于二者所对应的阈值时，判断所述电池管理系统BMS的状态满足预设条件。
13.如权利要求8所述的用于混合动力汽车的能量回收控制系统，其特征在于，所述电机管理系统MCU的状态包括电机的运行状态，当所述电机运行在无故障状态时，判断所述电机管理系统MCU的状态满足预设条件。
14.如权利要求8所述的用于混合动力汽车的能量回收控制系统，其特征在于，当防抱死制动系统ABS启动时,所述混合动力控制单元不采用电制动进行能量回收。
15.如权利要求8所述的用于混合动力汽车的能量回收控制方法，其特征在于，在所述电机采用电制动进行能量回收时，所述混合动力控制单元控制发动机停止喷油。
全文摘要
本发明提供一种用于混合动力汽车的能量回收控制方法和系统，包括以下步骤检测混合动力汽车的发动机管理系统EMS、电机管理系统MCU和电池管理系统BMS的状态；当所述发动机管理系统EMS、电机管理系统MCU和电池管理系统BMS的状态满足预设条件后，获得所述混合动力汽车的油门踏板位置、制动踏板位置、电池SOC和电机额定扭矩；根据所述混合动力汽车的油门踏板位置、制动踏板位置、电池SOC和电机额定扭矩计算电制动扭矩；根据ABS状态判断电机是否采用电制动进行能量回收；如果所述电机采用电制动进行能量回收，则以所述电制动扭矩对所述电机进行制动控制。本发明实施例将动能转化成电能，实现电制动能量的回收。
文档编号B60W10/06GK102991496SQ20111027430
公开日2013年3月27日 申请日期2011年9月15日 优先权日2011年9月15日
发明者田斌, 秦兴权, 胡凡 申请人:北汽福田汽车股份有限公司