CN108081960A - 一种电动汽车制动能量回收方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电动汽车制动能量回收方法及系统。所述电动汽车制动能量回收方法包括：电机控制器在刹车时优先接收电子制动器的扭矩指令，并控制电机对车辆制动的同时将机械能转化为电能回收到动力电池。本发明提供的电动汽车制动能量回收方法及系统，在刹车时电子制动器直接输出扭矩信号给电机控制器，不需要整车控制器的参与，从而缩短了逻辑判断的链条，电机控制器的直接响应能够提高能量的回收率，并且优先考虑电机制动，在电机制动不足的情况下才通过机械制动予以补充，保证汽车安全的前提下可以回收更多的能量。

Description

一种电动汽车制动能量回收方法及系统

技术领域

本发明涉及电动汽车控制领域，更具体地，涉及一种电动汽车能量回收方法及系统。

背景技术

电动汽车的续驶里程是人们非常关注的，除了提高电池的能量密度比、车身轻量化、降低风阻系数、提高高压器件能量利用效率之外，提高制动能量的回收率是提升电动汽车续驶里程的重要路径之一。

目前有两种常见的制动能量回收系统，一种能量回收系统通过以机械制动为主，电机制动予以辅助，当刹车踏板被踩下时，机械制动立即生效，这样可以有效保证制动性能。另一种能量回收系统包括纯电动汽车离合制动机构、整车控制器、电机、电池和刹车灯，当驾驶员踩下离合踏板和刹车踏板时，传感器将制动动作转化为电信号，传给整车控制器，由整车控制器完成制动意图和制动强度的判断，并发出指令给电机，控制电机的转速，以及刹车灯的开关，该系统将传感器技术和汽车制动系统结合，实现了对纯电动汽车动力传动系统合理地控制，与能量回收控制系统相结合，可有效地改善整车动力性和经济性。

上述两种制动能量回收方案，前者在机械制动生效过程必然伴随着动能转换为热能损耗掉，这部分能量无法回收到动力电池里，造成能量的浪费；后者始终采用整车控制器计算扭矩指令给电机控制器，没有考虑制动系统的介入，能量回收率较低。

发明内容

本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的电动汽车制动能量回收方法及系统。

根据本发明的一个方面，提供一种电动汽车制动能量回收方法。一种电动汽车制动能量回收方法，包括：

电机控制器在刹车时优先接收电子制动器的扭矩指令，并控制电机对车辆制动的同时将机械能转化为电能进行能量回收。

优选地，当电机对车辆制动的减速度低于设定的减速度阈值时，所述电子制动器进行前后轮的机械制动。

优选地，所述电机控制器优先接收所述电子制动器的扭矩指令是通过识别扭矩优先级指令实现的。

优选地，所述电子制动器在刹车时发送扭矩指令的同时，发送所述扭矩优先级指令。

优选地，所述电机控制器识别所述扭矩优先级指令生效时，响应所述电子制动器的扭矩指令，所述电机控制器识别所述扭矩优先级指令失效时，响应所述整车控制器的扭矩指令。

优选地，当动力电池电量百分比信号低于设定阈值时，所述电机控制器才控制电机进行所述能量回收。

根据本发明的另一方面，提供一种电动汽车制动能量回收系统，包括：

电子制动器，用于控制前后轮的机械制动，并在刹车时计算电机扭矩并发送扭矩指令；

整车控制器，用于在滑行过程中计算电机扭矩并发送扭矩指令，可回收滑行时的能量；

电机控制器，用于优先接收所述电子制动器的扭矩指令，控制电机对车辆制动的同时将机械能转化为电能进行能量回收；

刹车踏板，用于采集刹车深度百分比，并与所述整车控制器和所述电子制动器连接。

优选地，所述电动汽车制动能量回收系统还包括：

加速踏板，用于采集加速深度百分比，与所述整车控制器连接；

轮速传感器，用于采集车速，与所述电子制动器连接；

电池管理系统，用于通过CAN总线输出动力电池电量百分比信号和总电流信号；

组合仪表，用于接收所述总电流信号并显示能量流动状态。

优选地，所述电子制动器连接轮速传感器计算车速并通过CAN总线输出给所述整车控制器。

优选地，所述电池管理系统将动力电池电量百分比信号通过CAN总线输出给所述整车控制器、电子制动器和组合仪表，同时将总电流信号通过CAN总线输出给所述整车控制器和所述组合仪表。

本申请提供的一种电动汽车制动能量回收方法及系统，在刹车时，电子制动器直接输出扭矩信号给电机控制器，不需要整车控制器的参与，从而缩短了逻辑判断的链条，电机控制器的直接响应能够提高能量的回收率；并且优先考虑电机制动，在电机制动不足的情况下才通过机械制动予以补充，这样保证汽车安全的前提下可以回收更多的能量，在滑行时，电子制动器响应整车控制器的扭矩指令，进行能量回收。

附图说明

图1为根据本发明的一种电动汽车能量回收系统的连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

一种电动汽车制动能量回收方法，包括：电机控制器在刹车时优先接收电子制动器的扭矩指令，并控制电机对车辆制动的同时将机械能转化为电能进行能量回收。

具体地，当踩下刹车踏板时，电子制动器计算电机的扭矩，并发送扭矩指令，电机控制器优选接收到电子制动器发送的扭矩指令，控制电机对车辆制动的同时将机械能转化为电能回收到动力电池，实现刹车时的能量回收。整个过程不需要经过整车控制器的处理，电机控制器可以在刹车较短时间快速响应控制电机对车辆制动的同时将机械能转化为电能回收到动力电池，实现制动过程中的能量回收。

上述实施例提供的一种电动汽车制动能量回收系统，在刹车时电子制动器直接输出扭矩信号给电机控制器，不需要整车控制器的参与，从而缩短了逻辑判断的链条，电机控制器的直接响应能够提高能量的回收率。

基于上述实施例的内容，当电机制动的减速度低于设定的减速度阈值时，则所述电子制动器进行前后轮的机械制动。

具体地，电子制动器对前后轮的制动包括机械制动和电机制动两方面。在制动时优先使用电机进行制动，能够有效地提高能量的回收，避免机械制动时能量的浪费，电机制动对车辆制动的同时将机械能转换为电能进行回收。只有当电机制动的减速度低于设定的减速度阈值时，才通过电子制动器对车辆的前后轮进行机械制动，使车辆处于安全的行驶状态。当电机制动的减速度高于设定的减速度阈值时，则不启动机械制动，全部采用电机制动并进行能量回收。

本实施例提供的一种电动汽车制动能量回收系统，以电机为主进行优先制动，当电机制动不足时，所述电子制动器控制前后轮的机械制动予以补充，能够提高对制动时的能量回收，减少机械制动造成的能量浪费同时提高制动部件的使用寿命。

基于上述各实施例的内容，所述电机控制器优先接收所述电子制动器的扭矩指令是通过识别扭矩优先级指令实现的，所述电子制动器在刹车时发送扭矩指令的同时，发送扭矩优先级指令。电机控制器能够优先接收电子制动器发送的扭矩指令，是由于接收到了扭矩优先级指令，通过识别扭矩优先级指令，优先接收带有扭矩优先级指令的电子制动器发送的扭矩指令，从而控制电机，在车辆制动的同时将机械能转化为电能进行能量回收。

基于上述各实施例的内容，所述电机控制器优先接收所述电子制动器的扭矩指令包括：所述电机控制器识别所述扭矩优先级指令生效时，响应所述电子制动器的扭矩指令，所述电机控制器识别所述扭矩优先级指令失效时，响应所述整车控制器的扭矩指令。

具体地，电机控制器能够优先接收电子制动器发送的扭矩指令，是由于电子制动器发送了扭矩指令的同时，发送扭矩优先级指令。扭矩优先级指令作为电机控制器接收电子制动器的扭矩指令还是整车控制器的扭矩指令的标识符，从而影响着制动时的能量回收。

基于上述各实施例的内容，当动力电池电量百分比信号(State of Charge，SOC)低于设定阈值时，所述电机控制器控制电机进行所述能量回收。

具体地，SOC也叫剩余电量，代表的是电池使用一段时间或长期搁置不用后的剩余容量与其完全充电状态的容量的比值，常用百分数表示。其取值范围为0～1，当SOC＝0时表示电池放电完全，当SOC＝1时表示电池完全充满。无论电机控制器是接收电子制动器还是整车控制器的扭矩指令进行能量回收，都是有条件的。只有当SOC值低于设定的阈值时才进行能量回收，也就是说如果SOC值很高，表明电池电量很足，此时无论接收谁发送的扭矩指令，电机控制器不会控制电机进行能量的回收利用，这样也避免电机进行无用的动作。

基于上述各实施例的内容，所述电子制动器控制前后轮的机械制动包括：在计算车速的同时结合刹车、SOC信号，并协同防抱死制动系统(Antilock Braking System，ABS)和电子稳定控制系统(Electronic Stability Control，ESC)实现。ABS系统通过安装在车轮上的传感器发出车轮将被抱死的信号，控制器指令调节器减小制动力矩，经一定时间后，再恢复制动力矩，不断的这样循环(每秒可达5～10次)，始终使车轮处于转动状态而又有最大的制动力矩。ESC系统是车辆的主动安全系统，是汽车防抱死制动系统和牵引力控制系统功能的进一步扩展，并在此基础上增加了车辆转向行驶时横摆率传感器、侧向加速度传感器和方向盘转角传感器，通过ECU控制前后、左右车轮的驱动力和制动力，确保车辆行驶的侧向稳定性。其中，电子制动器集成有ABS和ESC功能，通过采集轮速传感器的信号计算车速，并结合接收刹车信号、加速信号以及SOC信号进行综合分析，对电机制动不足时，再辅以机械制动，保证汽车的安全行驶。

图1为根据本发明的一种电动汽车制动能量回收系统的结构示意图，如图1所示，一种电动汽车制动能量回收系统包括：电子制动器102，用于控制前后轮的机械制动，在刹车时计算电机扭矩并发送扭矩指令；整车控制器106，用于在滑行过程中计算电机扭矩并发送扭矩指令；电机控制器103，用于优先接收所述电子制动器102的扭矩指令，控制电机对车辆制动的同时将机械能转化为电能回收到动力电池；刹车踏板105，用于采集刹车深度百分比，并与所述整车控制器和所述电子制动器连接。

具体地，当踩下刹车踏板105时，电子制动器102计算电机的扭矩，并发送扭矩指令，电机控制器103优选接收到电子制动器102发送的扭矩指令，控制电机对车辆制动的同时将机械能转化为电能回收到动力电池，实现刹车时的能量回收。当汽车在滑行时，整车控制器106计算电机的扭矩，并发送扭矩指令，此时电机控制器103接收整车控制器106发送的扭矩指令，控制电机对车辆制动的同时将机械能转化为电能回收到动力电池，实现滑行过程中的能量回收。其中电子制动器102还集成有ABS和ESC功能，并与轮速传感器相连，结合刹车信号和SOC信号，直接控制汽车前后轮的机械制动。

基于上述各实施例的内容，如图1所示，所述电动汽车制动能量回收系统还包括：加速踏板107，用于采集加速深度百分比，与所述整车控制器连接；轮速传感器101，用于采集车速，与所述电子制动器连接；电池管理系统108，用于通过CAN总线输出动力电池电量百分比信号和总电流信号；组合仪表104：用于接收所述总电流信号并显示能量流动状态。其中，CAN(Controller Area Network)总线是由以研发和生产汽车电子产品著称的德国BOSCH公司开发的，并最终成为国际标准(ISO 11898)，是国际上应用最广泛的现场总线之一，它是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。

具体地，电子制动器102连接轮速传感器101计算车速并通过CAN总线输出给所述整车控制器106，整车控制器106根据车速以及加速和减速信号，对未刹车时的电机控制器103进行控制，从而对车辆滑行时的能量进行回收。电池管理系统108将SOC信号通过CAN总线输出给所述整车控制器106、电子制动器102和组合仪表104，同时将总电流信号通过CAN总线输出给所述整车控制器106和所述组合仪表104。

本发明提供的一种电动汽车制动能量回收方法及系统，在刹车时，电子制动器直接输出扭矩信号给电机控制器，不需要整车控制器的参与，从而缩短了逻辑判断的链条，电机控制器的直接响应能够提高能量的回收率；并且优先考虑电机制动，在电机制动不足的情况下才通过机械制动予以补充，这样保证汽车安全的前提下可以回收更多的能量。

最后，本发明中的装置仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电动汽车制动能量回收方法，其特征在于，包括：

电机控制器在刹车时优先接收电子制动器的扭矩指令，并控制电机对车辆制动的同时将机械能转化为电能进行能量回收。

2.根据权利要求1所述的电动汽车制动能量回收方法，其特征在于，当电机对车辆制动的减速度低于设定的减速度阈值时，所述电子制动器进行前后轮的机械制动。

3.根据权利要求2所述的电动汽车制动能量回收方法，其特征在于，所述电机控制器优先接收所述电子制动器的扭矩指令是通过识别扭矩优先级指令实现的。

4.根据权利要求3所述的电动汽车制动能量回收方法，其特征在于，所述电子制动器在刹车时发送扭矩指令的同时，发送所述扭矩优先级指令。

5.根据权利要求3或4所述的电动汽车制动能量回收方法，其特征在于，所述电机控制器识别所述扭矩优先级指令生效时，响应所述电子制动器的扭矩指令，所述电机控制器识别所述扭矩优先级指令失效时，响应所述整车控制器的扭矩指令。

6.根据权利要求5所述的电动汽车制动能量回收方法，其特征在于，当动力电池电量百分比信号低于设定阈值时，所述电机控制器控制电机进行所述能量回收。

7.一种电动汽车制动能量回收系统，其特征在于，包括：

电子制动器，用于控制前后轮的机械制动，并在刹车时计算电机扭矩并发送扭矩指令；

整车控制器，用于在滑行过程中计算电机扭矩并发送扭矩指令，可回收滑行时的能量；

电机控制器，用于优先接收所述电子制动器的扭矩指令，控制电机对车辆制动的同时将机械能转化为电能进行能量回收；

刹车踏板，用于采集刹车深度百分比，并与所述整车控制器和所述电子制动器连接。

8.根据权利要求7所述的电动汽车制动能量回收系统，其特征在于，还包括：

加速踏板，用于采集加速深度百分比，与所述整车控制器连接；

轮速传感器，用于采集车速，与所述电子制动器连接；

电池管理系统，用于通过CAN总线输出动力电池电量百分比信号和总电流信号；

组合仪表，用于接收所述总电流信号并显示能量流动状态。

9.根据权利要求8所述的电动汽车制动能量回收系统，其特征在于，所述电子制动器连接轮速传感器计算车速并通过CAN总线输出给所述整车控制器。

10.根据权利要求8所述的电动汽车制动能量回收系统，其特征在于，所述电池管理系统将动力电池电量百分比信号通过CAN总线输出给所述整车控制器、电子制动器和组合仪表，同时将总电流信号通过CAN总线输出给所述整车控制器和所述组合仪表。