專利名稱：基于at的純電動汽車制動能量回收控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種基于AT的純電動汽車制動能量回收控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
國外的純電動汽車方案多以單級減速為主，以電機(jī)的低速大扭矩滿足加速以及爬坡動力需求，以電機(jī)的高轉(zhuǎn)速滿足最高車速的需求，從而兼顧最高車速與最大爬坡度之間的矛盾，然而國內(nèi)電機(jī)由于制造技術(shù)等存在差距，最高轉(zhuǎn)速難以達(dá)到1萬轉(zhuǎn)以上，因此采用單級減速比難以兼顧動力性的矛盾。在純電動汽車開發(fā)中少有基于AT(Aut0matiC Transmission,是指液力自動變速裝置)的電驅(qū)動系統(tǒng)開發(fā)，一般認(rèn)為采用AT結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其液力變矩器效率較低，因此在電動汽車中不太適合運(yùn)用。但是通過合理的匹配，可以將電機(jī)的工作區(qū)間優(yōu)化在經(jīng)濟(jì)區(qū)域，避免了單級減速單靠電機(jī)進(jìn)行調(diào)速，無法達(dá)到全轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的高效率問題。AT自動變速系統(tǒng)具有自適應(yīng)特性，可以消除或減弱在動力傳動裝置中的動負(fù)荷， 能夠連續(xù)自動換擋，避免了粗暴換擋所產(chǎn)生的沖擊與動載荷。對于純電動汽車，突出的優(yōu)點之一就是能夠?qū)崿F(xiàn)制動能量回收，通過再生能量可以提高電動汽車的續(xù)駛里程。但是對于AT自動變速箱的制動能量回收還缺少相關(guān)的研究禾口廣品。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于基于現(xiàn)有的AT純電動系統(tǒng)，進(jìn)行基于AT的制動能量回收控制策略開發(fā)，提出一種基于AT的純電動汽車制動能量回收控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)提高了汽車的能量利用和續(xù)駛里程。本實用新型采取了如下技術(shù)方案本實用新型包括車載蓄電池、電機(jī)、AT自動變速箱、整車控制器V⑶、車速傳感器、加速度傳感器、電池管理系統(tǒng)BMS、電機(jī)控制器MCU、AT 自動變速箱控制器TCU、制動防抱死系統(tǒng)ABS和制動器真空助力泵，其中車載蓄電池向電機(jī)供電，電機(jī)和AT自動變速箱機(jī)械連接，電池管理系統(tǒng)BMS、電機(jī)控制器MCU、AT自動變速箱控制器TCU、制動防抱死系統(tǒng)ABS、機(jī)械制動器真空泵、車速傳感器、加速度傳感器通過CAN網(wǎng)絡(luò)與整車控制器VCU進(jìn)行信息通訊和指令發(fā)送。一種基于AT的純電動汽車制動能量回收控制方法，該方法包括如下步驟步驟1 整車控制器接收制動踏板的制動信號；步驟2 整車控制器根據(jù)制動踏板信號對駕駛員意圖進(jìn)行解析，計算目標(biāo)制動力，根據(jù)當(dāng)前制動防抱死系統(tǒng)的狀態(tài)和整車車速狀態(tài)進(jìn)行決策， 是否進(jìn)入再生制動模式；當(dāng)制動信號非零，如果車速大于5km/h，制動防抱死系統(tǒng)起作用， 不進(jìn)入再生制動模式，如果制動防抱死系統(tǒng)不起作用，進(jìn)入再生制動模式；如果車速小于 5km/h，任何時刻都能夠進(jìn)入再生制動模式；步驟3 如果進(jìn)入再生制動模式，整車控制器和 AT自動變速箱控制器TCU進(jìn)行通信，控制液力變矩器的閉鎖離合器處于結(jié)合狀態(tài)，并保持 AT變速系統(tǒng)的當(dāng)前擋位狀態(tài)不變，不進(jìn)行自動換擋控制；TCU將當(dāng)前AT變速系統(tǒng)的擋位和閉鎖離合器的狀態(tài)信息傳送給整車控制器，整車控制器根據(jù)當(dāng)前車速、電機(jī)轉(zhuǎn)速、AT變速箱擋位，計算出電機(jī)能夠提供的再生制動力矩；步驟4 如果再生制動力矩大于目標(biāo)制動力， 則控制電機(jī)處于發(fā)電制動狀態(tài)，通過再生制動力矩提供全部制動力；如果再生制動力小于目標(biāo)制動力時，則電機(jī)的再生制動力矩不能滿足當(dāng)前的目標(biāo)制動力需求，目標(biāo)制動力盡量由再生制動力提供，剩余的轉(zhuǎn)矩由機(jī)械摩擦制動力(原有的盤式制動器)提供。所述再生制動力矩的計算方法如下如果車速> 20km/h，控制電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，發(fā)電電流為車載蓄電池0. 5C發(fā)電電流，檢測當(dāng)前車載蓄電池包電壓、電機(jī)轉(zhuǎn)速按照下式計算再生制動轉(zhuǎn)矩再生制動轉(zhuǎn)矩T = 0. 5C發(fā)電電流X車載蓄電池電壓X當(dāng)前發(fā)電效率/電機(jī)轉(zhuǎn)速/AT自動變速箱當(dāng)前變速比/主減速比；如果車速< 20km/h，控制電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，發(fā)電電流為車載蓄電池0. 2C發(fā)電電流，檢測當(dāng)前車載蓄電池包電壓、電機(jī)轉(zhuǎn)速按照下式計算再生制動轉(zhuǎn)矩再生制動轉(zhuǎn)矩T = 0. 2C發(fā)電電流X車載蓄電池電壓X當(dāng)前發(fā)電效率/電機(jī)轉(zhuǎn)速/AT自動變速箱當(dāng)前變速比/主減速比。所述再生制動力作用于前輪。整車控制器根據(jù)制動后的汽車實際減速度計算汽車的實際制動力，將該制動力與目標(biāo)制動力進(jìn)行比較，其差值由摩擦制動力提供并分別作用于前輪和后輪。相對于現(xiàn)有技術(shù)而言，本實用新型的效果和優(yōu)點是提供了一種基于AT自動變速箱的制動能量回收控制方法，為電機(jī)匹配AT變速箱的電驅(qū)動系統(tǒng)的制動能量回收控制方法提供理論基礎(chǔ)。

圖1為基于AT的純電動驅(qū)動系統(tǒng)制動回收裝置；圖2為整車控制網(wǎng)絡(luò)；圖3為AT自動變速器控制器TCU判斷制動能量回饋模式流程圖；圖4為再生制動控制流程；圖5為再生制動力計算方法流程圖。
具體實施方式
為使本實用新型的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。本實用新型將電機(jī)和AT自動變速箱相結(jié)合，并提出了一種AT自動變速系統(tǒng)的制動能量回收控制策略，本實用新型中的控制策略主要為AT變速箱在電動車制動狀態(tài)時的控制策略及制動回收控制策略。本實用新型包括車載蓄電池、電機(jī)、AT自動變速箱、整車控制器VCU、車速傳感器、 加速度傳感器、電池管理系統(tǒng)BMS、電機(jī)控制器MCU、AT自動變速箱控制器TCU、制動防抱死系統(tǒng)ABS和制動器真空助力泵，其中車載蓄電池向電機(jī)供電，電機(jī)和AT自動變速箱機(jī)械連接，電池管理系統(tǒng)BMS、電機(jī)控制器MCU、AT自動變速箱控制器TCU、制動防抱死系統(tǒng)ABSjK 械制動器真空泵、車速傳感器、加速度傳感器通過CAN網(wǎng)絡(luò)與整車控制器VCU進(jìn)行信息通訊和指令發(fā)送。一種基于AT的純電動汽車制動能量回收控制方法，該方法包括如下步驟步驟1 整車控制器接收制動踏板的制動信號；步驟2 整車控制器根據(jù)制動踏板信號對駕駛員意圖進(jìn)行解析，計算目標(biāo)制動力，根據(jù)當(dāng)前制動防抱死系統(tǒng)的狀態(tài)和整車車速狀態(tài)進(jìn)行決策，是否進(jìn)入再生制動模式；當(dāng)制動信號非零，如果車速大于5km/h，制動防抱死系統(tǒng)起作用，不進(jìn)入再生制動模式，如果制動防抱死系統(tǒng)不起作用，進(jìn)入再生制動模式；如果車速小于5km/h，任何時刻都能夠進(jìn)入再生制動模式；步驟3 如果進(jìn)入再生制動模式，整車控制器和AT自動變速箱控制器TCU進(jìn)行通信，控制液力變矩器的閉鎖離合器處于結(jié)合狀態(tài)，并保持AT變速系統(tǒng)的當(dāng)前擋位狀態(tài)不變，不進(jìn)行自動換擋控制；TCU將當(dāng)前AT變速系統(tǒng)的擋位和閉鎖離合器的狀態(tài)信息傳送給整車控制器，整車控制器根據(jù)當(dāng)前車速、電機(jī)轉(zhuǎn)速、AT變速箱擋位，計算出電機(jī)能夠提供的再生制動力矩；步驟4 如果再生制動力矩大于目標(biāo)制動力，則控制電機(jī)處于發(fā)電制動狀態(tài)，通過再生制動力矩提供全部制動力；如果再生制動力小于目標(biāo)制動力時，則電機(jī)的再生制動力矩不能滿足當(dāng)前的目標(biāo)制動力需求，目標(biāo)制動力盡量由再生制動力提供，剩余的轉(zhuǎn)矩由機(jī)械摩擦制動力(原有的盤式制動器)提供。所述再生制動力及摩擦制動力均作用于前輪。所述再生制動力矩的計算方法如下如果車速> 20km/h，控制電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，發(fā)電電流為車載蓄電池0. 5C發(fā)電電流，檢測當(dāng)前車載蓄電池包電壓、電機(jī)轉(zhuǎn)速按照下式計算再生制動轉(zhuǎn)矩再生制動轉(zhuǎn)矩T = 0. 5C發(fā)電電流X車載蓄電池電壓X當(dāng)前發(fā)電效率/電機(jī)轉(zhuǎn)速/AT自動變速箱當(dāng)前變速比/主減速比；如果車速< 20km/h，控制電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，發(fā)電電流為車載蓄電池0. 2C發(fā)電電流，檢測當(dāng)前車載蓄電池包電壓、電機(jī)轉(zhuǎn)速按照下式計算再生制動轉(zhuǎn)矩再生制動轉(zhuǎn)矩T = 0. 2C發(fā)電電流X車載蓄電池電壓X當(dāng)前發(fā)電效率/電機(jī)轉(zhuǎn)速/AT自動變速箱當(dāng)前變速比/主減速比。整車控制器根據(jù)制動后的汽車實際減速度計算汽車的實際制動力，將該制動力與目標(biāo)制動力進(jìn)行比較，其差值由摩擦制動力提供并分別作用于前輪和后輪。實施例如圖1所示，基于AT的純電動汽車制動能量回收系統(tǒng)，包括車載蓄電池、電機(jī)、AT 自動變速箱、車速傳感器、加速度傳感器、整車控制器VCU、電池管理系統(tǒng)BMS、電機(jī)控制器 MCU, AT自動變速箱控制器TCU、制動防抱死系統(tǒng)ABS和機(jī)械制動器真空助力泵。車載蓄電池向電機(jī)供電，電機(jī)和AT自動變速箱是機(jī)械連接。整車控制器VCU、電池管理系統(tǒng)BMS、電機(jī)控制器MCU、變速箱控制器TCU、制動防抱死系統(tǒng)ABS、機(jī)械制動器真空助力泵、車速傳感器、加速度傳感器通過CAN網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息通訊和指令發(fā)送。整車控制器用于整車能量的管理和各個控制器模塊之間的通信；AT自動變速箱控制器用于接收整車控制器的指令并進(jìn)行自動變速系統(tǒng)各元件的控制，以及反饋當(dāng)前液力變矩器擋位等信息狀態(tài)。整車控制器接收來自駕駛員的指令和傳感器的信息，根據(jù)相應(yīng)的操作指令進(jìn)行駕駛員意圖解析，進(jìn)行制動力分配和計算電機(jī)發(fā)電特性，將計算需求的電機(jī)制動力矩反饋給電機(jī)控制器，不足的制動力，整車控制器將壓力信號發(fā)送給真空助力泵。該真空助力泵是給原有機(jī)械式盤式制動器提供制動力。傳統(tǒng)的AT燃油動力系統(tǒng)，在進(jìn)行制動時的控制策略是松開液力變矩器的閉鎖離合器，而對于要進(jìn)行能量回收的AT純電動驅(qū)動系統(tǒng)是要控制液力變矩器的閉鎖離合器結(jié)合，并且不能進(jìn)行換擋控制。前置前驅(qū)的純電動制動系統(tǒng)主要由摩擦制動系統(tǒng)和再生制動系統(tǒng)組成。前者包括電控液壓制動系統(tǒng)，后者包括電機(jī)及其控制系統(tǒng)，蓄電池及其控制系統(tǒng)。在汽車制動減速過程中，制動系統(tǒng)實際上是由一個摩擦制動和再生制動組成的復(fù)合制動系統(tǒng)，二者需要協(xié)調(diào)工作。針對基于AT的純電動汽車的動力系統(tǒng)中，電機(jī)和驅(qū)動軸的連接處于非機(jī)械連接狀態(tài)，不利于制動能量回收的控制。本實用新型的主要創(chuàng)新點在于針對AT這樣的純電動動力傳動系統(tǒng)實現(xiàn)制動能量回收的控制。主要控制策略是在制動工況時，通過整車控制器和 AT的TCU進(jìn)行通信，控制液力變矩器的閉鎖離合器處于結(jié)合狀態(tài)，并且保持當(dāng)前的檔位狀態(tài)不變，不進(jìn)行自動換擋控制。TCU將當(dāng)前AT變速系統(tǒng)的擋位和閉鎖離合器的狀態(tài)信息與整車控制器進(jìn)行反饋，用于整車控制器進(jìn)行制動力矩計算。整車控制器對機(jī)械制動力補(bǔ)充的計算方法是將當(dāng)前制動減力和目標(biāo)制動力進(jìn)行比較，不足部分通過控制制動真空泵的壓力調(diào)節(jié)。整車制動器針對制動能量回收部分的控制方法，首先要完成駕駛員意圖的解析， 判斷當(dāng)前的制動力需求。通過制動踏板行程，來判斷所需的制動強(qiáng)度，根據(jù)制動強(qiáng)度計算所需制動力矩大小。整車控制器通過檢測當(dāng)前的電機(jī)轉(zhuǎn)速等狀態(tài)，通過查電機(jī)發(fā)電特性的數(shù)據(jù)表，計算電機(jī)實際可產(chǎn)生的制動轉(zhuǎn)矩。如果再生制動力矩不能滿足當(dāng)前的制動力需求，其余轉(zhuǎn)矩由摩擦制動力提供，發(fā)送信號給真空泵，同時將計算的電機(jī)制動轉(zhuǎn)矩發(fā)送給電機(jī)控制器。該制動分配策略屬于反饋控制。整車控制器將目標(biāo)制動力分配給前輪、后輪和電機(jī)， 產(chǎn)生的制動力反饋給整車控制器，將誤差作用在后輪。為保證回收更多的能量，前后輪的制動力分配策略盡可能將制動力分配給前輪。前輪制動控制策略。電機(jī)可產(chǎn)生的制動轉(zhuǎn)矩是當(dāng)前電機(jī)轉(zhuǎn)速的函數(shù)。在低速狀態(tài)下，可以提供較大制動力；高速狀態(tài)下，可以提供較低的制動力矩。當(dāng)電機(jī)提供的制動轉(zhuǎn)矩低于駕駛員需求時，其余的制動力矩由摩擦制動器提供。以上對本實用新型所提供的一種基于AT的純電動汽車制動能量回收控制系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體實施例對本實用新型的原理及實施方式進(jìn)行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本實用新型的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本實用新型的思想，在具體實施方式
及應(yīng)用范圍上均會有改變之處。綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本實用新型的限制。
權(quán)利要求1. 一種基于AT的純電動汽車制動能量回收控制系統(tǒng)，其特征在于包括車載蓄電池、 電機(jī)、AT自動變速箱、整車控制器VCU、車速傳感器、加速度傳感器、電池管理系統(tǒng)BMS、電機(jī)控制器MCU、AT自動變速箱控制器TCU、制動防抱死系統(tǒng)ABS和制動器真空助力泵，其中車載蓄電池向電機(jī)供電，電機(jī)和AT自動變速箱機(jī)械連接，電池管理系統(tǒng)BMS、電機(jī)控制器MCU、 AT自動變速箱控制器TCU、制動防抱死系統(tǒng)ABS、機(jī)械制動器真空泵、車速傳感器、加速度傳感器通過CAN網(wǎng)絡(luò)與整車控制器V⑶進(jìn)行信息通訊和指令發(fā)送。
專利摘要本實用新型公開了一種基于AT的純電動汽車制動能量回收控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括車載蓄電池、電機(jī)、AT自動變速箱、整車控制器、電機(jī)控制器、AT自動變速箱控制器等部分。車載蓄電池向電機(jī)供電，電機(jī)和AT自動變速箱機(jī)械連接。電池管理系統(tǒng)、電機(jī)控制器、AT自動變速箱控制器、制動防抱死系統(tǒng)、機(jī)械制動器真空泵、車速傳感器、加速度傳感器通過CAN網(wǎng)絡(luò)與整車控制器進(jìn)行信息通訊和指令發(fā)送。本實用新型將電機(jī)和AT自動變速箱相結(jié)合，并提出了一種AT自動變速系統(tǒng)的制動能量回收控制方法。本實用新型為電機(jī)匹配AT變速箱的電驅(qū)動系統(tǒng)的制動能量回收控制方法提供理論基礎(chǔ)。
文檔編號B60L7/10GK202038185SQ20112009251
公開日2011年11月16日 申請日期2011年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月31日
發(fā)明者曲婧瑤, 朱波, 李奇, 肖勝然, 詹文章, 魏躍遠(yuǎn) 申請人:北京汽車新能源汽車有限公司