用于控制新能源车制动电阻的控制方法及系统与流程

本发明涉及新能源车领域，具体地说，涉及一种用于控制新能源车制动电阻的控制方法及系统。

背景技术：

新能源汽车搭载动力电池等储能装置，在车辆制动时能够大量回收制动能量，提高车辆经济性。当车辆动力电池处于接近或已满荷电状态时，吸收电能的能力变弱，若继续吸收能量一方面充电电流可能过大导致动力电池过充，电池电池材料发生不可逆变化，损害电池本体容量加速衰减；另一方面电池电量满荷电状态时，还继续充电，对于锂离子电池可能会导致爆炸等严重事故。

因此，新能源汽车在电池荷电状态较高时制动将按电池吸收电量的能量而减小电制动，当为保证车辆制动安全，传统气制动将加强，从而加大了车辆刹车片的损耗。在有较多长下坡的路况中，长期使用传统气制动，可能导致刹车片磨损严重而失效，影响车辆安全。为解决多长下坡路况中，刹车片磨损严重的问题，新能源车设计中采用制动电阻。

因此，本发明提供了一种用于控制新能源车制动电阻的控制方法及系统。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供了一种用于控制新能源车制动电阻的控制方法，所述方法包含以下步骤：

当所述新能源车处于制动模式，并且有制动电流输出时，计算所述制动电阻的目标功率；

依据所述目标功率判定所述制动电阻需要进入的工作模式以及所述工作模式下的目标电流；

控制所述制动电阻进入所述工作模式，并依据所述目标电流进行工作，以消耗多余的制动能量。

根据本发明的一个实施例，其特征在于，依据所述目标功率判定所述制动电阻需要进入的工作模式以及所述工作模式下的目标电流的步骤中还包含以下步骤：

依据所述目标功率判定所述制动电阻需要进入待机模式；

或，

依据所述目标功率判定所述制动电阻需要进入运行模式。

根据本发明的一个实施例，其特征在于，当所述制动电阻进入待机模式时，所述制动电阻的所述目标电流为零。

根据本发明的一个实施例，其特征在于，所述方法还包含：

在所述制动电阻处于运行模式时使用电流闭环控制，以防止所述新能源车在高荷电状态时过充。

根据本发明的一个实施例，所述方法还包含：

对所述制动电阻进行温控保护，在所述制动电阻的温度值大于第一预设值时，逐步降低所述制动电阻的功率，并对所述制动电阻进行散热操作。

根据本发明的一个实施例，通过制动电阻风扇对所述制动电阻进行散热操作，在所述制动电阻工作时开启所述制动电阻风扇，在所述制动电阻的温度小于第二预设值时关闭所述制动电阻风扇。

根据本发明的一个实施例，所述方法还包含：

在所述制动电阻工作时进行故障诊断，当所述制动电阻发生故障时，进行故障保护措施，以保护所述新能源车的安全。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种用于控制新能源车制动电阻的控制系统，所述系统包含：

整车控制器，其用于当所述新能源车处于制动模式，并且有制动电流输出时，计算所述制动电阻的目标功率，并依据所述目标功率判定所述制动电阻需要进入的工作模式以及所述工作模式下的目标电流；

制动电阻控制器，其与所述整车控制器通信，用于接收所述整车控制器发送的所述工作模式以及所述目标电流，并向所述制动电阻发送执行指令；

制动电阻，其与所述制动电阻控制器通信，用于接收所述制动电阻控制器发送的所述执行指令，以在所述执行指令的指导下进入所述工作模式，并依据所述目标电流进行工作，以消耗多余的制动能量。

根据本发明的一个实施例，所述系统还包含：

制动电阻风扇，其与所述整车控制器通信，用于接收所述整车控制器发送的温控指令，以对所述制动电阻进行散热操作。

根据本发明的一个实施例，所述系统还包含：

制动电阻温度传感器，其用于采集所述制动电阻的实时温度信息，并将所述温度信息传送至所述整车控制器，以根据所述温度信息调整所述温控指令。

本发明提供的用于控制新能源车制动电阻的控制方法及系统能够在新能源车处在制动模式时，吸收多余的制动能量。并且，本发明根据新能源车特点设计了以功率跟随和电流闭环的控制方法，严格控制制动电阻启停，保障制动电阻的安全应用。另外，本发明还能够将制动电阻功率纳入整车功率分配决策中，从整车角度计算制动电阻功率，在时滞系统中，制动电阻能够提前介入，一方面精确控制制动能量流动防止动力电池过充，一方面防止制动电阻消耗过多制动能量。并且对制动电阻进行严格启停控制和故障诊断，保证制动电阻在电池吸收不了制动能量时启用，防止出现制动电阻不受控和不必要的启动，保障新能源车安全。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1显示了根据本发明的一个实施例的用于控制新能源车制动电阻的控制方法流程图；

图2显示了根据本发明的另一个实施例的用于控制新能源车制动电阻的控制方法流程图；以及

图3显示了根据本发明的一个实施例的用于控制新能源车制动电阻的控制系统结构框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图对本发明实施例作进一步地详细说明。

在电力机车以及无轨电车等交通领域存在使用制动电阻的设计，但应用领域和背景的不同，控制方法存在差异，电力机车和无轨电车一般采用基于电压控制的方法。在纯电动车辆中，电压由于采用能量型动力电池，电压变化范围小，同时制动电阻只在动力电池高荷电状态时启用。本发明提供一种用于控制新能源车制动电阻的控制方法，包括电池高荷电状态时启停控制，制动功率跟随控制以及制动电阻散热等，保证电池高荷电状态下的新能源车电制动有效，减少刹车片磨损，防止多长下坡路况中刹车失效的问题，保障制动电阻安全应用，同时尽量减少不必要的制动电阻能量消耗。并且能够防止电池过充，保障新能源车安全。

本发明基于搭载了制动电阻的纯电动车辆进行说明，但不仅限于纯电动车辆使用。使用能量型动力电池作为主要能量源且动力电池电压为系统总线电压，制动电阻置于车辆动力总线上用于消耗多于制动能量的新能源车均适用。

图1显示了根据本发明的一个实施例的用于控制新能源车制动电阻的控制方法流程图。

在步骤s101中，当新能源车处于制动模式，并且有制动电流输出时，计算制动电阻的目标功率。在本步骤中，首先需要判断新能源车当前所处的模式，若新能源车当前处于制动模式时，检测是否有制动电流输出。当新能源车处于制动模式且有制动电流输出时，为了消耗多余的制动能量，需要计算制动电阻的目标功率。

接着，在步骤s102中，依据目标功率判定制动电阻需要进入的工作模式以及工作模式下的目标电流。在本步骤中，依据在步骤s101中计算得到的目标功率判断制动电阻需要进入的工作模式。在本发明的一个实施例中，制动电阻存在两个模式，分别是待机模式和运行模式。

在本发明的一个实施例中，当依据目标功率判定制动电阻需要进入待机模式时，制动电阻不需要工作，目标电流为零。另外，当依据目标功率判定制动电阻需要进入运行模式时，制动电阻需要依照目标电流进行工作。

最后，在步骤s103中，控制制动电阻进入工作模式，并依据目标电流进行工作，以消耗多余的制动能量。在本发明的一个实施例中，在制动电阻处于运行模式时使用电流闭环控制，以防止新能源车在高电荷状态时过充。在另一个实施例中，对制动电阻进行温控保护，在制动电阻的温度值大于第一预设值时，逐步降低制动电阻的功率，并对制动电阻进行散热操作。在另一个实施例中，在制动电阻工作处于运行模式时进行故障诊断，当制动电阻发生故障时，进行故障保护措施，以保护新能源车的安全。

如图1所示的用于控制新能源车制动电阻的控制方法能够在新能源车处在制动模式时，吸收多余的制动能量。对制动电阻进行严格启停控制和故障诊断，保证制动电阻在电池吸收不了制动能量时启用，防止出现制动电阻不受控和不必要的启动，保障新能源车安全。

图2显示了根据本发明的另一个实施例的用于控制新能源车制动电阻的控制方法流程图。如图2所示，在步骤s201中，新能源车处于初始状态，接着，在步骤s202中，判断新能源车是否处于制动模式。如果新能源车不处于制动模式，则返回步骤s201。如果新能源车处于制动模式且有制动电流输出时，进入步骤s203，计算目标功率。在本发明的一个实施例中，可以通过整车控制器来计算制动电阻的目标功率。

接着，在步骤s204中，依据步骤s203中计算得到的目标功率判定制动电阻的工作模式。在本发明的一个实施例中，制动电阻的工作模式有两个，分别是待机模式和运行模式。当根据目标功率判定制动电阻需要进入待机模式时，在步骤s205中，制动电阻的目标电流为零。另外，在步骤s206中，依据目标功率判定制动电阻需要进入运行模式时，输出运行模式下的目标电流。

如上所述，本发明提出一种用于控制新能源车制动电阻的控制方法，包括制动电阻启停控制、电流闭环控制、功率跟随控制以及散热控制等内容。能够在新能源车处于制动状态时保证车辆的行驶安全。

图3显示了根据本发明的一个实施例的用于控制新能源车制动电阻的控制系统结构框图。如图3所示，系统包含整车控制器301、制动电阻控制器302、制动电阻303、制动电阻风扇304以及制动电阻温度传感器305。

在一个实施例中，系统包含整车控制器301、制动电阻控制器302以及制动电阻303。整车控制器301作为本发明提供的用于控制新能源车制动电阻的控制系统的决策机构，制动电阻控制器302为传达执行机构，整车控制器301和制动电阻控制器302通过can通讯进行通信，制动电阻控制器302输出需要消耗的目标电流到制动电阻303消耗。

其中，整车控制器301用于当新能源车处于制动模式，并且有制动电流输出时，计算制动电阻303的目标功率，并依据目标功率判定制动电阻303需要进入的工作模式以及工作模式下的目标电流。制动电阻控制器304与整车控制器301通信，用于接收整车控制器301发送的工作模式以及目标电流，并向制动电阻303发送执行指令。制动电阻303与制动电阻控制器302通信，用于接收制动电阻控制器302发送的执行指令，以在执行指令的指导下进入工作模式，并依据目标电流进行工作，以消耗多余的制动能量。

在实际应用中，整车控制器301为了输出目标电流和制动电阻301的目标工作模式首先需要确认新能源车的状态，判断新能源车是否已进入制动模式，并且检测新能源车是否有实质性制动电流输出，如果新能源车处于制动模式且有实质性制动电流输出，则计算目标功率。通过计算得到的制动电阻的目标功率判断确认制动电阻303需要进入的工作模式，进而输出目标电流。

在制动电阻303工作时，采用全局能量分配方案，从整车能量分配角度考虑，制动电阻功率分配使用功率跟随控制，在确保新能源车制动时能够正常电制动的情况下制动电阻303能够吸收电池不能吸收的电制动能量，在实际应用中，考虑系统滞后和制动功率变化快的情形，制动电阻功率跟随可以提前介入。

另外，制动电阻303工作中使用电流闭环控制，其中，电流闭环控制对充入电池的电流进行pi闭环控制，保证充入电池电流不超过电池允许充入电流，以保护电池在高荷电状态下不过充，同时也保障制动功率尽可能回收而不全消耗在制动电303上。

在实际的运行中，制动电阻303工作时功率大，产生热量多，制动电阻303温度上升快，不受控的制动和散热易烧毁周边物品，因此为了本发明提供的用于控制新能源车制动电阻的控制系统，系统还可以包含制动电阻风扇304以及制动电阻温度传感器305。

其中，制动电阻风扇304与整车控制器301通信，用于接收整车控制器301发送的温控指令，以对制动电阻303进行散热操作。制动电阻温度传感器304用于采集制动电阻303的实时温度信息，并将温度信息传送至整车控制器301，以根据温度信息调整温控指令。制动电阻风扇304以及制动电阻温度传感器305能够对制动电阻303进行散热操作。另外，散热操作还包含在制动电阻303的功率分配中增加温控保护，在制动电阻303的温度大于第一预设值后随温度增加逐步降低制动电阻303功率。

通过制动电阻风扇304进行温控，需根据风扇类型以及制动电阻温度传感器305的布置进行调整，优选地，在制动电阻303工作时即开启制动电阻风扇304，制动电阻303温度小于第二预设温度后才能关闭制动电阻风扇304。

另外，在新能源车工作时可以对制动电阻控制器302及制动电阻303进行故障诊断，当故障发生时进行制动电阻限功动作，当发生短路故障时则需短高压处理，保护新能源车安全。

如图3所示，整车控制器301给定制动电阻303目标电流和目标模式，制动电阻控制器302控制制动电阻303进行工作。本发明使用整车控制器301决策，通过制动电阻控制器302执行，制动电阻303完成消耗能量的结构框架。另外，为了散热，本法明还可以使用温控和制动电阻303开启及工作的方法保证了在制动电阻风扇304消耗能量较少下保证散热效果。

在如图3所示的系统中，制动电阻303的启动的条件为：新能源车处于制动模式且有实际制动电流且需求制动电阻功率大于某一值，以上开启条件不满足制动电阻303需立即停止。

并且，如图3所示的系统中，从整车功率分配角度使用制动功率跟随功率分配策略和动力电池闭环控制的制动电阻控制方法。使用制动功率跟随和制动电阻温控及动力电池充电能量预测来进行功率分配，在新能源车电制动正常的条件下保证制动电阻消耗电池不能吸收的制动能量。另外，为确保控制精度使用动力电流闭环控制，保护电池安全。

本发明提供的用于控制新能源车制动电阻的控制方法及系统能够在新能源车处在制动模式时，吸收多余的制动能量。并且，本发明根据车辆特点设计了以功率跟随和电流闭环的控制方法，严格控制制动电阻启停，保障制动电阻的安全应用。另外，本发明还能够将制动电阻功率纳入整车功率分配决策中，从整车角度计算制动电阻功率，在时滞系统中，制动电阻能够提前介入，一方面精确控制制动能量流动防止动力电池过充，一方面防止制动电阻消耗过多制动能量。并且对制动电阻进行严格启停控制和故障诊断，保证制动电阻在电池吸收不了制动能量时启用，防止出现制动电阻不受控和不必要的启动，保障车辆安全。

应该理解的是，本发明所公开的实施例不限于这里所公开的特定结构、处理步骤或材料，而应当延伸到相关领域的普通技术人员所理解的这些特征的等同替代。还应当理解的是，在此使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并不意味着限制。

说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意指结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，说明书通篇各个地方出现的短语“一个实施例”或“实施例”并不一定均指同一个实施例。

虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。