制动能量回收装置、方法及轻型电动车与流程

本发明涉及轻型电动车驾驶控制领域，特别地涉及一种制动能量回收装置、方法；本发明还涉及一种轻型电动车。

背景技术：

轻型电动车包括电动滑板车、电动自行车、电力助动车、电动摩托车等。近年来，以电池和电机作为驱动能源、重量通常小于一百公斤、具有两个或三个车轮的轻型电动车得到长足的发展。轻型电动车的行驶速度相对较快，行使条件相对复杂，在行驶过程中会受到地形和交通情况的限制。驾驶员需要随时根据路面情况制动，使车辆减速或停车。而为了增加续航历程，轻型电动车通常还包括能量回收装置，大多数的能量回收装置的原理是将轻型电动车制动时的动能转化为电能，给轻型电动车的电池进行充电。

以两轮轻型电动车为例，传统的制动方式单独控制前后轮制动，通过将两根制动拉索各自连接前后制动毂盖对车辆进行的制动。当紧急刹车时，制动力突然增加，如果制动力大于轮胎和地面的摩擦力，车轮将完全停止转动，产生所谓的“抱死”现象。此时车轮抱死导致车轮对地面的附着力完全消失，车轮沿路面滑行，使得轻型电动车失去稳定性，引起打滑、跑尾等，轻型电动车失去控制导致意外事故的发生。极大地影响轻型电动车的行驶安全。为了解决车轮抱死问题，通常在轻型电动车上安装车轮防抱死装置。紧急制动时，车轮防抱死装置启动，产生点刹效果。使得车轮不被抱死，处于边滚边滑的状态，保持车轮与地面最大的附着力。

现有技术中，轻型电动车的防抱死系统通常独立于驾驶控制系统，并且轻型电动车的驾驶控制系统在能量回收过程中也未考虑到防抱死系统介入后产生的影响。因此在轻型电动车制动的过程中如何回收能 量是当下亟待解决的问题。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的缺点，本发明的目的在于提供一种制动能量回收方法，在轻型电动车的防抱死系统介入制动控制后控制进行制动能量回收。

本发明的制动能量回收方法是这样实现的：

一种制动能量回收方法，用于轻型电动车，包括：检测所述轻型电动车的行驶状态参数；在所述轻型电动车进行制动时，根据所述轻型电动车的行驶状态，执行不同的制动能量回收策略。

优选地，所述行驶状态参数包括：轮速、加速度、滑移率和相对车速。

优选地，所述轻型电动车的行驶状态包括：稳定状态、趋向不稳定的状态和不稳定状态。

优选地，所述轻型电动车处于稳定状态时，执行高效率的制动能量回收策略；所述轻型电动车处于趋向不稳定状态时，执行中等效率的制动能量回收策略；所述轻型电动车处于不稳定状态时，停止回收制动能量。

本发明的另一目的是提供一种能量回收系统：包括：防抱死控制器、驾驶系统的电子控制装置；所述防抱死控制器发送车辆行驶状态参数至所述电子控制装置，所述电子控制装置控制进行制动能量回收。

优选地，所述电子控制装置包括：马达驱动控制单元和能量回收控制单元。

优选地，所述能量回收控制单元根据所述车辆行驶状态参数控制进行制动能量回收。

优选地，所述马达驱动控制单元发送控制指令至所述能量回收控制单元，控制所述能量回收控制单元控制进行制动能量回收。

本发明还提供了一种轻型电动车，包括以上提到的能量回收系统。

本发明又提供了一种电子控制装置，用于轻型电动车，包括：马达驱动控制单元；防抱死控制器，与所述马达驱动控制单元连接，用 于获取所述轻型电动车在制动过程中的车辆行驶状态参数，并将所述车辆行驶状态参数发送至所述马达驱动控制单元；还用于根据所述车辆行驶状态参数控制启动防抱死装置；以及能量回收控制单元，与所述马达驱动控制单元连接，用于接收来自于所述马达驱动控制单元的控制指令，控制所述轻型电动车进行能量回收。

优选地，所述能量回收控制单元与所述防抱死控制器连接，用于接收所述防抱死控制器发送的所述车辆行驶状态参数，并根据所述车辆行驶状态参数控制进行能量回收。

优选地，所述马达驱动控制单元根据防抱死控制器发送的所述车辆行驶状态参数判断所述轻型电动车所处的行驶状态，并根据所述行驶状态控制能量回收控制单元控制执行不同的能量回收策略。

优选地，所述马达驱动控制单元判断所述轻型电动车处于稳定状态时，所述马达驱动控制单元控制能量回收控制单元执行高效率的能量回收策略；所述马达驱动控制单元判断所述轻型电动车处于趋向于不稳定的状态时，所述马达驱动控制单元控制能量回收控制单元执行中等效率的能量回收策略；所述马达驱动控制单元判断所述轻型电动车处于不稳定状态时，所述马达驱动控制单元控制能量回收控制单元停止执行能量回收。

优选地，其特征在于，所述轻型电动车的能量回收装置在所述电池管理单元的控制下将回收的能量存储在所述电池中。

本发明最后提供了一种轻型电动车，包括以上提到的电子控制装置。

根据本发明提供的能量回收控制方法、系统以及装置，使得轻型电动车在制动过程中特别是防抱死系统介入控制后，能根据不同的行驶状态设定不同的能量回收的策略，使得轻型电动车在制动过程中实现了最高效的制动能量回收，同时兼顾了轻型电动车的制动性能。

附图说明

从结合下述附图给出的对本发明优选实施例的描述中，本领域内的技术人员能够更好地理解本发明的上述和其它特征和优势，其中：

图1是根据本发明的一种轻型电动车的驾驶系统的系统结构示意图；

图2是根据本发明实施例的能量回收系统的结构示意图；

图3是根据本发明另一实施例的轻型电动车的驾驶系统的电子控制装置的结构示意图；

图4是根据本发明还有一实施例的轻型电动车制动过程中实施能量回收的流程示意图；以及

图5是还有一实施例中轻型电动车制动过程中轻型电动车行驶状态的变化示意图。

具体实施方式

下面将参照附图详细地描述本发明公开的示例性实施例。

图1是本发明优选实施例的一种轻型电动车的驾驶系统的系统结构示意图。该轻型电动车优选地为两轮。轻型电动车的驾驶控制系统100主要用于管理轻型电动车的电池、行驶、制动能量回收和控制防抱死等驾驶子系统。

轻型电动车的驾驶控制系统100包括：电子控制装置101、驾驶控制硬件102、车轮103、制动系统104、防抱死系统105(后详述)、电池106以及能量回收装置107。其中，电子控制装置101与驾驶控制硬件102连接，用于接收来自驾驶控制硬件102的指令，并控制轻型电动车工作在不同的工况，例如驱动轻型电动车行驶、制动等。电子控制装置101还分别与车轮103、制动系统104、防抱死硬件105、电池106以及能量回收装置107连接，分别用于驱动车轮103使轻型电动车行驶；启动制动系统104制动轻型电动车；根据轻型电动车制动的状态启动防抱死系统105；管理电池106；以及启动能量回收装置107回收制动能量。本领域的技术人员应当了解，电子控制装置101可以在符合预设的条件下控制启动以上所述的一个或者多个轻型电动车的驾驶子系统而不需要驾驶者介入控制。

图2示出了一优选实施例的能量回收系统(200)的结构示意图。能量回收系统(200)包括：abs系统的防抱死控制器212、轻型电动 车驾驶系统的电子控制装置101’。本实施例中，防抱死控制器212与驾驶系统的电子控制装置101单独存在于各自系统中。电子控制装置101仅接收防抱死控制器212发送的车辆行驶状态参数，控制进行制动能量回收。优选地，车辆行驶状态参数包括：轮速、相对车速、加速度和滑移率。

电子控制装置101’至少包括：马达驱动控制单元201’、能量回收控制单元203’。

防抱死控制器212与电子控制装置101’连接。防抱死控制器212发送车辆行驶状态参数至电子控制装置101’。

优选地，防抱死控制器212将车辆行驶状态参数分别发送至马达驱动控制单元201’和能量回收控制单元203’。

优选地，防抱死控制器212还发送abs系统状态信息至马达驱动控制单元201’。

能量回收控制单元203’根据车辆行驶状态参数控制进行制动能量回收。

马达驱动控制单元201’根据abs系统状态信息判断abs系统启动后，发送控制指令至能量回收控制单元203’，控制能量回收控制单元203’进行制动能量回收。

图3示出了根据本发明的另一优选实施例的电子控制装置101的结构示意图。与以上实施例不同的是，防抱死控制器212被集成到电子控制装置101中。

电子控制装置101包括：马达驱动控制单元201、电池管理单元202、能量回收控制单元203和防抱死控制器212。

电池管理单元202用于管理电池106。

马达驱动控制单元201与驾驶控制硬件102例如加速踏板209连接，用于接收来自驾驶者的操作信息，控制轻型电动车工作在不同的工况下。

马达驱动控制单元201还与电池管理单元202连接，当马达驱动控制单元201接收加速踏板209传递来的指令例如加速行驶的指令后，马达驱动控制单元201发送控制指令至电池管理单元202，电池管理 单元202控制电池106输出电能驱动轻型电动车的驱动轮加速转动，从而使得轻型电动车加速行使。

马达驱动控制单元201还与防抱死控制器212相连接，用于接收防抱死控制器212发送的车辆行驶状态参数，例如：加速度、滑移率和相对车速。

优选地，马达驱动控制单元201还与刹车灯控制单元210连接，当轻型电动车进行制动时，刹车灯控制单元210控制刹车灯点亮，电池管理单元202在马达驱动控制单元201的控制下，控制电池106停止驱动轻型电动车的驱动轮。

防抱死控制器212包括：防抱死控制单元204和数据处理单元211。数据处理单元211进一步包括驱动轮轮速处理模块207和随动轮轮速处理模块206。优选地，驱动轮为后轮，随动轮为前轮。

驱动轮轮速处理模块207和随动轮轮速处理模块206分别接收并处理来自于轮速传感器205测量得到的轮速信息。优选地，轮速传感器205设置于轻型电动车的前后车轮。驱动轮轮速处理模块207和随动轮轮速处理模块206还分别根据接收到的车辆行驶状态数据，例如：轮速信息、相对车速等计算实时的车辆行驶状态参数，例如：加速度和滑移率。

数据处理单元211与防抱死控制单元204连接，数据处理单元211将的车辆行驶状态参数发送至防抱死控制单元204。

优选地，数据处理单元211与马达驱动控制单元201连接，马达驱动控制单元201补偿计算车轮转速。进一步地，驱动轮轮速处理模块207与马达驱动控制单元201连接。

优选地，数据处理单元211与刹车灯控制单元210连接，数据处理单元211接收刹车灯控制单元210发送的轻型电动车的制动信息。

防抱死控制单元204在满足预设条件的情况下控制启动防抱死系统105。

防抱死系统105包括:轮速传感器205、防抱死控制器212以及防抱死硬件208。

防抱死控制单元204与数据处理单元211连接，防抱死控制单元 204还与防抱死硬件208连接，用于控制防抱死硬件208工作。防抱死硬件208控制制动器制动力的大小，防止车轮发生抱死的情况，使得车轮处于边滚边滑(滑移率在10％左右)的状态，以保证车轮与地面的附着力在最大值。

优选地，防抱死硬件208在启动过程后，反馈制动状态至驱动轮轮速处理模块207。

优选地，在轮速传感器205测量到轮速降低时，为了判别是否是由驾驶者主动制动操作而引起的车轮轮速的降低，电子控制装置101还与刹车灯控制单元210连接。优选地，数据处理单元211与刹车灯控制单元210连接。当刹车灯控制单元210控制刹车灯点亮时，则判断轻型电动车进行了主动制动操作；当轻型电动车的轮速降低而刹车灯控制单元210未控制刹车灯点亮时，数据处理单元211判断轻型电动车并未进行主动制动。在轻型电动车为主动制动的情况下，防抱死控制单元204根据车辆行驶状态参数判断是否启动防抱死系统105。

优选地，防抱死控制单元204还将车辆行驶状态参数发送至马达驱动控制单元201。

能量回收控制单元203与马达驱动控制单元201连接，马达驱动控制单元201发送控制指令至能量回收控制单元203，能量回收控制单元203进而控制启动能量回收装置107进行制动能量回收。

优选地，能量回收控制单元203还与防抱死控制器212连接，用于接收防抱死控制器212发送的车辆行驶状态参数，能量回收控制单元203在符合预设条件后控制启动能量回收装置107，回收制动过程中产生的热量，并在电池管理单元202的配合下，将热量转化成为电能存储在电池106中。

本实施例的电子控制装置101，将防抱死系统105的防抱死控制器212与轻型电动车的驾驶控制系统100的电子控制装置(马达驱动控制单元201)集成在一起。提高了系统集成度，降低了成本。还综合地考虑了制动时的各种情形，提高了轻型电动车行使和制动的稳定性。同时防抱死控制器212实时计算的车辆行驶状态参数，使得能量回收控制单元203可以在不同状态下控制进行制动能量回收。

通过对制动能量加以回收和利用，轻型电动车的续驶里程可以得到增加，还可以避免车辆制动系统过早磨损，降低了轻型电动车的使用成本。

驾驶控制系统100控制进行能量回收的方法主要包括：检测所述轻型电动车的行驶状态参数；在所述轻型电动车进行制动时，根据所述轻型电动车的行驶状态，执行不同的制动能量回收策略。优选地，在制动过程中，根据轻型电动车不同的行驶状态设置不同的能量回收策略，例如可以将轻型电动车在制动过程中的行驶状态划分为：稳定状态、趋向于不稳定的状态、不稳定状态。根据所划分的不同行驶状态，设定不同的制动能量回收策略，例如：轻型电动车在稳定状态时，执行高能量回收策略；当轻型电动车处于不稳定的状态时，停止进行制动能量回收；当轻型电动车处于趋向于不稳定的状态时，执行中等能量回收策略。

下面详细地说明轻型电动车的驾驶控制系统100控制进行能量回收的方法。

图4为根据本发明还有一个优选实施例的用于轻型电动车制动能量回收方法的示意图。示例性地，利用图3所示的电子控制装置101来实现图4所示的实施例。但是对于本领域内技术人员来说可理解的是，本实施例所示的方法并不局限于具有特定结构的实体装置。

步骤301：电子控制装置101实时接收车辆行驶状态数据，根据车辆行驶状态数据获取车辆行驶状态参数。并将车辆行驶状态参数发送至马达驱动控制单元201。

优选地，车辆行驶状态数据包括：轮速信息和相对车速。

优选地，车辆行驶状态参数至少包括：加速度、滑移率和相对车速。

具体地，防抱死控制器212计算得到车辆行驶状态参数，并发送至马达驱动控制单元201。

更具体地，数据处理单元211根据轮速信息和相对车速，计算得到车辆行驶状态参数，并将车辆行驶状态参数发送至防抱死控制单元204，防抱死控制单元204进一步处理接收到车辆行驶状态参数，并将 该车辆行驶状态参数发送至的马达驱动控制单元201。

步骤302：电子控制装置101判断轻型电动车是否进行了主动制动，当判断轻型电动车进行了主动制动时，能量回收控制单元203控制启动能量回收装置107进行制动能量的回收。

优选地，判断轻型电动车是否进行主动制动包括：当检测到轻型电动车发生减速的情况时，判断是否有制动操作信号例如：刹车灯控制单元210是否控制刹车灯点亮，当刹车灯控制单元210控制控制刹车灯点亮时，判断轻型电动车进行了制动操作；

步骤303：在轻型电动车的制动过程中，优选地，防抱死控制单元204还根据车辆行驶状态参数，在判断达到防抱死系统105的触发条件时启动防抱死系统105，介入轻型电动车的制动过程。

步骤304：防抱死系统105介入制动过程后，马达驱动控制单元201持续地接收防抱死控制单元204发送的车辆行驶状态参数，并判断轻型电动车在制动过程中的行驶状态。马达驱动控制单元201根据轻型电动车的行驶状态，控制能量回收控制单元203在符合预设条件时控制进行能量回收。

优选地，根据车辆行驶状态参数预先定义轻型电动车在制动过程中的行驶状态；

优选地，根据预先定义的车辆行驶状态判断轻型电动车是否处于预先定义的行驶状态；

优选地，不同的车辆行驶状态对应不同的判断条件；并在判断当前车辆行驶状态时设置其对应的判断条件为最高优先级。

优选地，根据加速度、滑移率定义轻型电动车在制动过程中的行驶状态。如图5所示，例如：

将加速度在-4m/s²以内，滑移率在4％以内的行驶状态定义为稳定状态，如图5中的区域0；

将滑移率超过9％的行驶状态定义为不稳定状态，如图5中的区域3；

将滑移率在4％至9％之间的行驶状态定义为趋向于不稳定的状态。

优选地，还可以根据加速度与滑移率把趋向于不稳定状态进一步分为多个的趋向于不稳定状态，如图5中的区域1和区域2。

区域1由公式(1)定义：

sl_f＝k1*a_f+sl_f1(1)

其中：4％<sl_f<6％，-4m/s²<a_f<-2m/s²,sl_f1＝8％；k1为根据轻型电动车的物理特性所决定的刹车系数；sl_f1为偏移量。

区域2由公式(2)定义：

sl_f＝k2*a_f+sl_f2(2)

其中：6％<sl_f<9％，-4m/s²<a_f<-2m/s²,sl_f2＝11％；k2为根据轻型电动车的物理特性所决定的刹车系数；sl_f2为偏移量。

根据公式(1)与公式(2)，当轻型电动车的滑移率小于4％时，马达驱动控制单元201判断轻型电动车处于区域0的稳定的制动状态，此时马达驱动控制单元201控制能量回收控制单元203启动能量回收装置107，进行制动能量回收。能量回收控制单元203控制能量回收装置107执行最大效率的制动能量回收策略，实现最大的能量回收效率。

当滑移率在4％与6％之间时，如果加速度大于-2m/s²,马达驱动控制单元201判断轻型电动车处于区域0的稳定的制动状态；此时马达驱动控制单元201控制能量回收控制单元203启动能量回收装置107，执行最大效率的制动能量回收策略；

进一步地，当滑移率在4％与6％之间时，如果加速度在-2m/s²与k1(sl_f-sl_f1)之间时,其中sl_f1＝8％，马达驱动控制单元201判断轻型电动车处于区域0的稳定的制动状态；此时马达驱动控制单元201控制能量回收控制单元203启动能量回收装置107，执行最大效率的制动能量回收策略；

进一步地，当滑移率在4％与6％之间时，如果加速度小于k1(sl_f-sl_f1),其中sl_f1＝8％时，马达驱动控制单元201判断轻型电动车处于区域1的趋于不稳定的制动状态；此时马达驱动控制单元201控制能量回收控制单元203启动能量回收装置107，执行中等效率的制动能量回收策略。

当滑移率在6％与9％之间时，如果加速度大于-2m/s²,马达驱动控制单元201判断轻型电动车处于区域1的趋于不稳定的制动状态；此时马达驱动控制单元201控制能量回收控制单元203启动能量回收装置107，执行中等效率的制动能量回收策略；

进一步地，当滑移率在6％与9％之间时，如果加速度在-2m/s²与k2(sl_f-sl_f2)之间时,其中sl_f2＝11％，马达驱动控制单元201判断轻型电动车处于区域1的趋于不稳定的制动状态；此时马达驱动控制单元201控制能量回收控制单元203启动能量回收装置107，执行中等效率的制动能量回收策略；

进一步地，当滑移率在6％与9％之间时，如果加速度小于k1(sl_f-sl_f2),其中sl_f2＝11％时，马达驱动控制单元201判断轻型电动车处于区域2的趋于不稳定的制动状态；此时马达驱动控制单元201控制能量回收控制单元203启动能量回收装置107，执行中等效率的制动能量回收策略。

优选地，当轻型电动车处于区域2时，其能量回收效率小于轻型电动车处于区域1时执行的能量回收效率。

当滑移率大于9％时，马达驱动控制单元201判断轻型电动车处于区域3的不稳定的制动状态，此时马达驱动控制单元201控制控制能量回收控制单元203停止执行制动能量回收。

优选地，当防抱死控制单元204根据车辆行驶状态参数判断需要启动防抱死系统105时，防抱死控制单元204控制启动防抱死硬件208介入制动过程。轻型电动车的车辆行驶状态参数也会实时产生变化，例如轻型电动车的加速度可以在正值与负值之间变化，或滑移率也在特定的数值附近变化。可选地，也可以根据防抱死系统105介入后车辆行驶状态参数定义不同的车辆行驶状态，以及与其相对应的能量回收策略。

优选地，在实际制动过程中，轻型电动车随机地处于不同的行驶状态下，例如从稳定状态直接地跳跃至不稳定状态。马达驱动控制单元201和/或能量回收控制单元203根据不同的行驶状态控制能量回收装置107实时地执行不同的制动能量回收策略。

本领域的技术人员应当了解，可以根据车辆行驶状态参数定义不同的车辆行驶状态，例如定义滑移率超过特定值时，为不稳定状态；或者根据不同的滑移率和加速度定义趋向于不稳定的状态，甚至可以定义多个趋向于不稳定的状态。

在制动过程中划分轻型电动车的不同行驶状态，根据不同的行驶状态设定制动能量回收的策略，使得轻型电动车在制动过程中实现了最高效的制动能量回收，同时兼顾了轻型电动车的制动性能。

显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若这些修改和变型属于本发明的权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。