本发明属于电动汽车制动控制领域,具体涉及一种电动汽车复合制动系统及控制方法。
背景技术:
1、近年来,可再生能源回收利用越来越被人们重视。据研究表明,汽车在城区加减速频繁,制动耗散能量占总驱动能量的40%-50%,电动汽车的再生制动技术具有容量大、可调节等特征。但由于再生制动需要受蓄电池的温度、soc状态和再生制动电量功率等因素而影响,会对电池的能量回收产生影响,导致回收能量较低,而提高汽车再生制动回收的能量对提高车辆的行驶里程意义巨大。此外,当制动需求大,产生的能量功率较大而无法充进电池时,还可能发生事故,且再生制动频繁的充放电会对电池寿命产生影响。
2、因此,提高再生制动在制动中的占比、提高能量回收率以及降低对电池的损耗和阻止因电池发生的危险事故是亟待解决的问题。
3、目前存在的技术方案大多未能给出一个具体的控制策略,且存在回收能量效率不高的问题,因此,本发明提供一种电动汽车复合制动系统及控制方法,给出了以尽可能多的回收再生制动产生的能量为目标,再生制动系统具体的控制策略,进而达到缩短再生制动能量回收时间,提高回收效率。
技术实现思路
1、本发明针对现有技术存在的问题,提供一种电动汽车复合制动系统及控制方法,目的在于在满足制动需求的前提下尽可能多的回收汽车的制动能量。
2、(一)一种电动汽车复合制动控制方法,包括以下步骤:
3、s1、整车控制器vcu根据制动踏板位移传感器计算出所需总制动力,判断所需制动力是否高于再生制动力;若是,使用再生-液压混合制动;若否,则仅使用再生制动;
4、s2、再生制动产生电流后,再生制动能量管理控制器mcu判断再生制动电流功率是否高于蓄电池最大充电功率;若是,采用超级电容进行缓冲,进入步骤s3;若否,则直接进入步骤s3;
5、s3、电池管理控制单元mcu判断蓄电池是否满足充电条件;若是,直接向蓄电池充电;若否,则进入步骤s4;
6、s4、再生制动能量管理控制器mcu判断再生制动电流功率是否高于备用电池最大充电功率;若是,采用超级电容进行缓冲,进入步骤s5;若否,则直接进入步骤s5;
7、s5、电池管理控制单元mcu判断备用电池是否满足充电条件;若是,将再生制动产生电量充入备用电池;若否,再生制动接入飞轮模块,将车辆的动能转化为飞轮动能形式存储;
8、s6、电池管理控制单元mcu判断备用电池的soc是否高于设置范围,若是,车内用电器使用备用电池进行供电;若否,车内用电器使用蓄电池进行供电。
9、进一步的,所述步骤s1中,在汽车仅使用再生制动时,若长距雷达探测出汽车与前方障碍物距离小于安全距离,液压制动将紧急参与制动。
10、进一步的,所述步骤s3中,当向蓄电池充电时,通过可调节变压器调节充电电压,使充电电压等于蓄电池的最佳充电电压。
11、进一步的,所述步骤s5中,当向备用电池充电时,通过可调节变压器调节充电电压,使充电电压等于备用电池的最佳充电电压。
12、进一步的,当再生制动电流功率超出超级电容、蓄电池和备用电池可接受范围,且备用电池或蓄电池满足充电条件时,再生制动轮毂电机接入飞轮模块,将车辆的动能转化为飞轮模块的动能,进而向蓄电池或备用电池充电;当再生制动电流功率超出超级电容、蓄电池和备用电池可接受范围,且备用电池和蓄电池不满足充电条件时,再生制动轮毂电机接入飞轮模块,将车辆的动能转化为飞轮模块的动能,当汽车重新驱动行驶时,飞轮模块接入车轮,与轮毂电机共同提供动力,在尽可能吸收再生制动能量的同时提高汽车的加速度。
13、进一步的,所述步骤s6中,当备用电池soc>50%,且蓄电池的状态满足充电条件时,备用电池将电量充入蓄电池;当备用电池soc>50%,且蓄电池的状态不满足充电条件时,车内用电器优先使用备用电池供电。
14、进一步的,电动汽车外接充电时,优先向蓄电池充电,蓄电池充满后对备用电池充电,当备用电池soc≥50%时,停止对备用电池充电,使之尽可能吸收再生制动产生的电量。
15、进一步的,所述备用电池仅对蓄电池进行充电,以及车内用电器的供电,不驱动汽车行驶。
16、进一步的,当蓄电池/备用电池的状态同时满足下式时,符合再生充电条件:
17、
18、其中,t为蓄电池/备用电池当前温度,tmin和tmax为限定的蓄电池/备用电池的最低温度和最高温度;soc为蓄电池/备用电池的荷电状态,socmin和socmax为限定的蓄电池/备用电池的最低剩余电量和最高剩余电量;p为再生制动产生的电能功率,pmax为蓄电池/备用电池可接受的最大功率;s为蓄电池/备用电池内气压大小,smax为蓄电池/备用电池内安全气压最大值。
19、进一步的,所述备用电池soc的计算方式为:
20、
21、所述再生制动电流功率的近似计算公式为(由于l较小,在功率计算中忽略不计):
22、
23、再生制动力的计算方式为:
24、tc=t·i2 3)
25、式1)中,euse为电池已使用的能量,etotal为电池的总能量;
26、式2)中,k为反电势系数,ω为电机转速,r为等效电容,l为电感,u为充电电压,i1为再生制动电流;
27、式3)中,tc为电机再生制动力矩,t是轮毂电机的力矩系数,i2为充入轮毂电机的电流。
28、进一步的,由于车辆在制动时一定受到空气阻力、滚动阻力等,所以当车辆的速度大于能产生再生制动的最小速度时,再生制动启动。
29、进一步的,当电动汽车仅使用再生制动时,整车控制器vcu控制四个轮毂电机制动力矩等于车辆所需制动力的同时,并根据车辆当前行驶的道路信息,进而调节每个轮毂电机的再生制动功率,实现汽车稳定控制功能,以满足车辆在不同路况或急转弯时的稳定行驶,提高汽车的行驶稳定性。
30、进一步的,整车控制器vcu通过ebs控制器调节每一个轮毂电机的再生制动可调节侧偏角,使车辆有不足转向,使汽车在转弯工况稳定驾驶。
31、(二)本发明还提供一种电动汽车复合制动系统,包括液压制动模块、再生制动模块、整车控制器vcu、ebs控制器和电机控制器mcu,整车控制器vcu连接ebs控制器和电机控制器mcu,电机控制器mcu连接轮毂电机,所述ebs控制器连接液压制动模块和再生制动模块。所述再生制动模块包括备用电池、蓄电池、超级电容、飞轮模块、再生制动能量管理控制器mcu和电池管理控制单元mcu;再生制动能量源连接超级电容、备用电池和蓄电池,所述超级电容分别与备用电池和蓄电池连接;所述电池管理控制单元mcu与备用电池和蓄电池连接;所述再生制动能量管理控制器mcu与电池管理控制单元mcu、超级电容和飞轮模块连接,用于控制超级电容、备用电池和蓄电池的充放电以及控制飞轮模块的运行;所述飞轮模块与车轮连接。
32、进一步的,本发明还设置有可调节变压器,所述可调节变压器一方面与再生制动能量源连接,另一方面与备用电池和蓄电池连接;当向蓄电池/备用电池充电时,通过可调节变压器调节充电电压,使充电电压等于蓄电池/备用电池的最佳充电电压。
33、本发明的有益效果是:
34、本发明提出一种电动汽车复合制动系统及控制方法,给出了详细的控制策略,能够通过超级电容和飞轮模块对蓄电池和备用电池进行缓冲充电,通过控制蓄电池和备用电池的充放电而使蓄电池和备用电池符合充电条件,在满足制动需求的前提下尽可能多的回收汽车的制动能量,解决了现有技术中再生制动受蓄电池soc、电池温度以及大功率电流无法充进电池等原因而导致的再生制动在总制动中的占比低以及能量回收率低的问题。本发明提出了再生制动具体的控制策略以提高再生制动在制动中的占比,且能够将充电电压控制在电池的最适充电电压,降低对电池寿命的损耗,提高车辆的行驶里程。
1.一种电动汽车复合制动控制方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的电动汽车复合制动系统控制方法,其特征在于,
3.根据权利要求1所述的电动汽车复合制动系统控制方法,其特征在于,
4.根据权利要求1所述的电动汽车复合制动系统控制方法,其特征在于,
5.根据权利要求1所述的电动汽车复合制动系统控制方法,其特征在于,
6.根据权利要求1所述的电动汽车复合制动系统控制方法,其特征在于,
7.根据权利要求1所述的电动汽车复合制动系统控制方法,其特征在于,
8.根据权利要求1所述的电动汽车复合制动系统控制方法,其特征在于,
9.一种电动汽车复合制动系统,包括液压制动模块、再生制动模块、整车控制器vcu、ebs控制器和电机控制器mcu,整车控制器vcu连接ebs控制器和电机控制器mcu,电机控制器mcu连接轮毂电机,所述ebs控制器连接液压制动模块和再生制动模块,其特征在于,
10.根据权利要求9所述的电动汽车复合制动系统,其特征在于,