电动汽车的再生制动装置控制系统及方法
【专利摘要】本发明涉及一种电动汽车的再生制动装置控制系统及方法，系统包括位移传感器：检测制动踏板的移动并将位移数据给制动控制器；轮速传感器：检测车辆的车轮速度并将轮速数据给制动控制器；制动控制器：根据位移传感器和轮速传感器的数值，推算汽车需要获得的理论加速度，根据理论加速度推算需要汽车需求的制动力；所述制动控制器电连接汽车的电机系统和电池系统，并采集电机系统和电池系统的参数，计算电机实时能够提供的最大再生制动扭矩；液压调节器：根据电机提供的最大制动扭矩大小，液压调节器调节液压制动器提供的制动力。最大限度的提高能量回收效率并且根据载荷的不同自适应的补偿或减少所需制动能量。
【专利说明】电动汽车的再生制动装置控制系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于汽车控制【技术领域】，具体涉及一种电动汽车的再生制动装置控制系统 及方法。
【背景技术】
[0002] 电动汽车（EV)采用电动机为牵引装置，并应用化学蓄电池组、燃料电池组、超级 电容器组等为相应的能源回收存储装置，再由能源回收存储装置在汽车驱动时提供相应的 动能。如图1所示，电动机在额度功率下，转速越大，扭矩越小。车速较高时，可提供再生制 动扭矩较小；车速较低时，可提供再生制动扭矩较大。如图2所示，不同载荷下，相同的踏板 行程对应的制动减速度及踏板力不一样。结果同样的用户习惯下，制动效果不一致。目前的 再生制动系统控制策略都是液压制动与再生制动同时作用，制动时液压制动起到的效果占 绝大部分，再生制动丧失了宝贵的回收空间，这样整个再生制动系统的回收效率较低。并且 车辆在不同负载下的制动力曲线不同，导致驾驶员相同的制动意图，达到的制动效果不同， 存在一定的安全隐患。因此，需要一种用于再生制动控制系统的策略协调液压制动与电机 再生制动，最大限度的提高能量回收效率并且能根据载荷的不同自适应的补偿或减少所需 制动能量。
【发明内容】
[0003] 为了克服现有技术的不足，本发明提供一种电动汽车的再生制动系统控制方法， 通过车辆制动踏板、轮速等传感器，判断驾驶员的制动意图，根据情况卸载不同档位的液 压，液压分档可避免液压频繁动作造成抖动引起制动力的不稳定。卸载的液压制动在满足 条件的情况下由电机根据不同的加载步长进行补充。后期通过加速度传感器比对实际加速 度形成闭环反馈，判断车辆的制动情况，及时调整制动曲线，保证了驾驶舒适性及安全性。
[0004] 本发明的技术方案是：一种电动汽车的再生制动装置控制系统，包括：位移传感 器：检测制动踏板的行程，并将位移数据给制动控制器；轮速传感器：检测车辆的车轮速 度，并将轮速数据给制动控制器；制动控制器：根据位移传感器和轮速传感器的数值，推算 汽车需要获得的理论加速度，根据理论加速度推算需要汽车需求的制动力；所述制动控制 器电连接汽车的电机系统和电池系统，并采集电机系统和电池系统的运行参数，计算电机 实时能够提供的最大再生制动扭矩；液压调节器：根据电机提供的最大制动扭矩大小，液 压调节器调节液压制动器提供的制动力，汽车需求的剩余制动力由电机的再生制动扭矩提 供。所述控制系统还包括轮缸压力传感器，轮缸压力传感器在补充液压时检测轮缸压力。所 述控制系统还包括加速度传感器，所述加速度传感器采集汽车的实时加速度。
[0005] -种电动汽车的再生制动装置控制方法，包括如下步骤：步骤一：通过制动踏板 的位移传感器判断是否有踏板动作，如果没有踏板动作，则取消再生制动模式，系统工作 在全液压制动模式下，如果踏板动作，执行步骤二；步骤二：根据位移传感器和轮速传感器 采集的数值，计算汽车需要获得的理论加速度，根据理论加速度推算汽车需要获得的制动 力，并根据理论加速度的大小，确定电机的加载步长；步骤三：将理论加速度与系统预先设 置的加速度阈值比较，判断汽车是否是紧急刹车，如果是紧急刹车，则取消再生制动模式， 系统工作在全液压制动模式下，非紧急制动情况下执行步骤四；步骤四：控制系统采集电 机系统和电池系统的运行参数，计算电机实时能够提供的最大再生制动扭矩；步骤五：液 压调节器根据电机实时能够提供的最大再生制动扭矩的大小，调节液压制动器提供的制动 力，汽车所需要的制动力不足的部分由再生制动装置按照加载步长来补充。所述步骤五为： 最大再生制动扭矩小于20N制动力时，再生制动装置不工作；最大再生制动扭矩大于20N且 小于40N制动力时，液压制动装置卸载20N制动力，减小的20N制动力由再生制动装置补 充；最大再生制动扭矩大于40N且小于60N制动力时，液压制动装置卸载40N制动力，减小 的40N制动力由再生制动装置补充；最大再生制动扭矩大于60N制动力时，液压制动装置卸 载60N制动力，减小的60N制动力由再生制动装置补充。所述步骤三后还包括步骤：轮速传 感器检测是否有车辆抱死情况，当车辆抱死时，逐渐减小目标车轮的再生制动力矩，滑移率 超过20%时，系统工作在全液压制动模式下。所述滑移率S为：S = (V-wr)/vX100%， 式中V为车子在地面上行驶的速度，r为车轮滚动半径，w为车轮角速度。所述控制方法还 包括步骤：加速度传感器采集汽车的实际运行加速度，并将实际加速度与理论加速度进行 比较，在一段固定时间内，当实时实际的加速度大于理论加速度时，记录下进入此情况的次 数cutcount，当次数cutcount大于预设的阈值时，自适应系数加一，将汽车所需求的制动 力减去调整扭矩量和自适应系数的乘积；当次数小于判断阀值时，自适应系数减一，将汽 车所需求的制动力减去调整扭矩量与自适应系数的乘积；当理论加速度大于实时实际的加 速度时，记录下进入此情况的次数supplycount，当次数supplycount大于判断阀时，自适 应系数加一，将制动系统计算出的汽车需求制动力加上调整扭矩量和自适应系数的乘积； 当次数小于判断阀值时，自适应系数减一，将制动系统计算出的汽车需求制动力加上调整 扭矩量与自适应系数的乘积。
[0006] 本发明有如下积极效果：本发明包括根据驾驶员制动意图的缓急，控制制动时电 机加载扭矩的步长值，实现即时有效的制动效果，保证了制动的安全性。还包括自学习车辆 的制动特性，当实际减速度小于理论减速度时，通过自适应系数增加制动能量；当实际减速 度大于理论减速度时，通过自适应系数减少制动能量。
【专利附图】
【附图说明】
[0007] 图1为典型的变速电动机的特性曲线；
[0008] 图2为制动踏板力、制动减速度、制动踏板行程之间的关系图；
[0009] 图3为本发明【具体实施方式】的再生制动控制系统结构图；
[0010] 图4为本发明【具体实施方式】的再生制动系统控制方法流程图；
[0011] 图5为本发明【具体实施方式】速度与加速度的函数曲线图；
[0012] 图6为本发明【具体实施方式】车速与电机输出的最大扭矩曲线图；
[0013] 图7为本发明【具体实施方式】举例论证图；
[0014] 其中，1位移传感器、2轮速传感器、3轮缸压力传感器、4液压调节器、5加速度传感 器。
【具体实施方式】
[0015] 下面对照附图，通过对实施例的描述，本发明的【具体实施方式】如所涉及的各构件 的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及 操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术 方案有更完整、准确和深入的理解。在以下详细说明中，通过例证的方式来示出和描述发明 的技术方案，附图和说明应被认为在本质上是例证性的而不是限制性的。
[0016] 整个系统运行周期为10ms，保证系统的实时性（举例但不受此限制）。当制动踏 板踩下时，制动系统采集制动踏板位移传感器1的信号，进行一阶滤波并计算离散时间导 数后得出理论加速度calculacc，若理论加速度calculacc大于判断阀值ref_acc则认为 是紧急制动情况。非紧急制动情况下由理论加速度calculacc计算得出汽车的制动力度 needtor，即制动扭矩。
[0017] 我们根据通过标定车辆等制动扭矩下的数据，进行拟合得出速度与加速度的函数 关系，如表一，根据数据分析，减速度与车速函数中的二次项对函数的影响较小，经过分析 比较，使用线性函数暂时作为a-v函数是可行的。
[0018]
【权利要求】
1. 一种电动汽车的再生制动装置控制系统，其特征在于，包括： 位移传感器：检测制动踏板的移动，并将位移数据给制动控制器； 轮速传感器：检测车辆的车轮速度，并将轮速数据给制动控制器； 制动控制器：根据位移传感器和轮速传感器的数值，推算汽车需要获得的理论加速度， 根据理论加速度推算需要汽车需求的制动力；所述制动控制器电连接汽车的电机系统和电 池系统，并采集电机系统和电池系统的运行参数，计算电机实时能够提供的最大再生制动 扭矩； 液压调节器：根据电机提供的最大制动扭矩大小，液压调节器调节液压制动器提供的 制动力，汽车需求的剩余制动力由电机的再生制动扭矩提供。
2. 根据权利要求1所述的电动汽车的再生制动装置控制系统，其特征在于：所述控制 系统还包括轮缸压力传感器，轮缸压力传感器在补充液压时检测轮缸压力。
3. 根据权利要求1所述的电动汽车的再生制动装置控制系统，其特征在于：所述控制 系统还包括加速度传感器，所述加速度传感器采集汽车的实时加速度。
4. 根据权利要求1-3任意一项所述的电动汽车的再生制动装置控制方法，其特征在 于，包括如下步骤： 步骤一：通过制动踏板的位移传感器判断是否有踏板动作，如果没有踏板动作，则取消 再生制动模式，系统工作在全液压制动模式下，如果踏板动作，执行步骤二； 步骤二：根据位移传感器和轮速传感器采集的数值，计算汽车需要获得的理论加速度， 根据理论加速度推算汽车需要获得的制动力，并根据理论加速度的大小，确定电机的加载 步长； 步骤三：将理论加速度与系统预先设置的加速度阈值比较，判断汽车是否是紧急刹车， 如果是紧急刹车，则取消再生制动模式，系统工作在全液压制动模式下，非紧急制动情况下 执行步骤四； 步骤四：控制系统采集电机系统和电池系统的运行参数，计算电机实时能够提供的最 大再生制动扭矩； 步骤五：液压调节器根据电机实时能够提供的最大再生制动扭矩的大小，调节液压制 动器提供的制动力，汽车所需要的制动力不足的部分由再生制动装置按照加载步长来补 充。
5. 根据权利要求4所述电动汽车的再生制动装置控制方法，其特征在于：所述步骤五 为：最大再生制动扭矩小于20N制动力时，再生制动装置不工作；最大再生制动扭矩大于 20N且小于40N制动力时，液压制动装置卸载20N制动力，减小的20N制动力由再生制动装 置补充；最大再生制动扭矩大于40N且小于60N制动力时，液压制动装置卸载40N制动力， 减小的40N制动力由再生制动装置补充；最大再生制动扭矩大于60N制动力时，液压制动装 置卸载60N制动力，减小的60N制动力由再生制动装置补充。
6. 根据权利要求4所述电动汽车的再生制动装置控制方法，其特征在于：所述步骤三 后还包括步骤：轮速传感器检测是否有车辆抱死情况，当车辆抱死时，逐渐减小目标车轮的 再生制动力矩，滑移率超过20%时，系统工作在全液压制动模式下。
7. 根据权利要求6所述电动汽车的再生制动装置控制方法，其特征在于： 所述滑移率S为：S = (V -wr)/vX 100%，式中V为车子在地面上行驶的速度，r为 车轮滚动半径，W为车轮角速度。
8.根据权利要求4所述电动汽车的再生制动装置控制方法，其特征在于： 所述控制方法还包括步骤：加速度传感器采集汽车的实际运行加速度，并将实际加速 度与理论加速度进行比较，当实时实际的加速度大于理论加速度时，记录下进入此情况的 次数cutcount，当次数cutcount大于预设的阈值时，自适应系数加一，将汽车所需求的制 动力减去调整扭矩量和自适应系数的乘积；当次数小于判断阀值时，自适应系数减一，将 汽车所需求的制动力减去调整扭矩量与自适应系数的乘积；当理论加速度大于实时实际 的加速度时，记录下进入此情况的次数supplycount，当次数supplycount大于判断阀时， 自适应系数加一，将制动系统计算出的汽车需求制动力加上调整扭矩量和自适应系数的乘 积；当次数小于判断阀值时，自适应系数减一，将制动系统计算出的汽车需求制动力加上 调整扭矩量与自适应系数的乘积。
【文档编号】B60L7/10GK104309489SQ201410505995
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年9月27日 优先权日:2014年9月27日
【发明者】周倪青, 王晓辉, 王建辉, 沙文瀚 申请人:奇瑞汽车股份有限公司