一种基于DCT的纯电动汽车制动能量回收控制系统及方法

摘要

本发明公开了一种基于DCT的纯电动汽车制动能量回收控制系统及方法，涉及电动汽车技术领域。控制系统包括：车载蓄电池、电机、两挡DCT自动变速箱、车速传感器、主缸压力传感器、整车控制器、电池管理系统、电机控制器、变速箱控制器、回馈式制动防抱死系统，车载蓄电池向电机供电，电机和DCT自动变速箱是机械连接，整车控制器、电池管理系统、电机控制器、变速箱控制器、回馈式制动防抱死系统、车速传感器、主缸压力传感器通过网络和硬线进行信息通讯和指令发送。本发明还公开了一种基于DCT的纯电动汽车制动能量回收控制方法。本发明提高了汽车的能量利用和续驶里程。

说明书

技术领域

本发明涉及电动汽车技术领域，尤其涉及一种基于DCT的纯电 动汽车制动能量回收控制系统及方法。

背景技术

国外的纯电动汽车方案多以单级减速为主，完全通过电机实现 调速功能需求，通过电机低速恒转矩和高速恒功率特性覆盖整车全 工况的功率需求。然而国内电机由于制造技术等存在差距，最高转 速难以达到1万转以上，限制了纯电动汽车的动力性水平提升，并且 对电机的高效率区域范围提出了更高的要求，因此采用单级减速比 难以获得很好的动力性和经济性。

在纯电动汽车开发中少有基于DCT(Dual Clutch Transmission， 是指双离合器自动变速装置)的电驱动系统开发。传统的DCT变速箱 由于多挡位设计，并且没有AT自动变速箱的液力变矩器，传动效率 高，有利于对匹配的动力系统的能耗进行优化设计。但是传统多挡 DCT的结构和成本高于单级减速器。通过对基于传统DCT变速箱进 行简化设计，合理匹配电驱动系统，降低最高车速和爬坡性能对电 机的设计要求，并且兼顾电机高效率区间，能同时改善整车的动力 性和经济性。

但是与电机进行匹配搭载应用于纯电动汽车，其使用工况和换 挡控制有一定的差异，特别是要合理利用再生能量提高电动汽车的 续驶里程。

发明内容

本发明的目的在于基于现有的DCT纯电动系统，进行基于DCT 的制动能量回收控制系统和控制策略开发，提高汽车的能量利用和 续驶里程。

为了达到以上目的，本发明公开了一种基于DCT的纯电动汽车 制动能量回收控制系统，包括：车载蓄电池、电机、两挡DCT自动 变速箱、车速传感器、主缸压力传感器、整车控制器、电池管理系 统、电机控制器、变速箱控制器、回馈式制动防抱死系统，车载蓄 电池向电机供电，电机和DCT自动变速箱是机械连接，整车控制器、 电池管理系统、电机控制器、变速箱控制器、回馈式制动防抱死系 统、车速传感器、主缸压力传感器通过网络和硬线进行信息通讯和 指令发送。

进一步，作为一种优选，所述各网络为CAN总线。

进一步，作为一种优选，所述回馈式制动防抱死系统具备传统 液压制动系统的功能，实现常规制动与传统ABS制动，此外，通过 增加控制阀，根据指令调节制动管路压力，协调常规制动和电机回 馈制动力。

一种基于DCT的纯电动汽车制动能量回收控制方法，包括如下 步骤：

步骤1：整车控制器接收制动踏板的制动信号、加速踏板的加速信号、 主缸压力信号、车速信号和制动防抱死系统状态信号；

步骤2：整车控制器根据制动踏板信号和主缸压力信号对驾驶员意图 进行解析，计算目标制动力，根据当前制动防抱死系统的状态和整 车车速状态进行决策，是否执行再生制动控制；当制动信号为零并 且加速踏板信号非零，或者制动防抱死系统状态为启动，或者 SOC≥90%,不进入再生制动模式；当制动信号为非零或者加速踏板信 号为零，并且电池SOC<90%，如果车速大于10km/h并且小于100km/h， 进入再生制动模式；当制动信号为非零或者加速踏板信号为零，并 且电池SOC<90%，如果车速小于10km/h或者大于100km/h，不进入 再生制动模式；

步骤3：如果进入再生制动模式，整车控制器和变速箱控制器进行通 信，控制换挡离合器压力不变，保持DCT自动变速箱当前挡位不变， 不进行自动换挡控制，保证整个过程无动力中断；变速箱控制器将 当前DCT自动变速箱的挡位信息传送给整车控制器，整车控制器根 据当前电池允许的最大充电电流、电池端电压、电机转速、DCT自 动变速箱挡位，计算出电机能够提供的再生制动力矩；当再生制动 模式结束，变速箱控制器控制变速箱挡位换入一挡；

步骤4：如果再生制动力矩大于目标制动力，则制动力全部由电机制 动提供，控制电机处于发电状态；如果再生制动力小于目标制动力 时，则电机的再生制动力矩不能满足当前的制动力需求，剩余制动 需求发送给由回馈式制动防抱死系统阀体调节管路压力，由机械摩 擦制动力提供；

步骤5：整车控制器根据电机制动力和目标制动计算获得剩余机械制 动力需求，剩余制动力与后轮可提供制动进行比较，根据前后轮制 动分配关系，计算剩余制动力分配在后轮上的制动力；

步骤6：整车控制器根据采集的车速，进行制动减速度计算，与目标 需求制动力比较，如果远低于整车制动需求，认为电机制动失效， 通过回馈式制动防抱死系统阀体控制调节，全部采用机械制动。

本发明有益效果，由于针对采用两档DCT自动变速箱，通过整 车控制器和变速箱控制器进行通信，保证变速箱无动力中断，并且 保持当前的挡位状态不变，不进行自动换挡控制，回收结束后挡位 回位控制，能达到良好的整车制动力分配、制动踏板渐进性感觉、 制动能量回收率、制动安全性等性能，具有结构简单、成本低、控 制容易实现等特点。

附图说明

当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更 好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明 的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本 发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明 的不当限定，其中：

图1为基于DCT的纯电动汽车制动能量回收控制系统框图；

图2为基于DCT的纯电动汽车制动能量回收控制方法流程图；

图3为DCT自动变速器控制器判断制动能量回馈模式流程图。

具体实施方式

参照图1至图3对本发明的实施例进行说明。

为使上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图 和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，一种基于DCT的纯电动汽车制动能量回收控制系 统，包括：车载蓄电池1、电机2、两挡DCT自动变速箱3、车速传感 器4、主缸压力传感器5、整车控制器6、电池管理系统7、电机控制器 8、变速箱控制器9、回馈式制动防抱死系统10，车载蓄电池1向电机 2供电，电机2和DCT自动变速箱3是机械连接，整车控制器6、电 池管理系统7、电机控制器8、变速箱控制器9、回馈式制动防抱死系 统10、车速传感器4、主缸压力传感器5通过网络和硬线进行信息通 讯和指令发送。各网络为CAN总线。回馈式制动防抱死系统具备传 统液压制动系统的功能，实现常规制动与传统ABS制动，此外，通 过增加控制阀，根据指令调节制动管路压力，协调常规制动和电机 回馈制动力。

如图2所示，一种基于DCT的纯电动汽车制动能量回收控制方 法，包括如下步骤：

S1、步骤1：整车控制器接收制动踏板的制动信号、加速踏板的加速 信号、主缸压力信号、车速信号和制动防抱死系统状态信号；

S2、步骤2：S21、整车控制器根据制动踏板信号和主缸压力信号对 驾驶员意图进行解析；S22、计算目标制动力；S23、根据当前制动 防抱死系统的状态和整车车速状态进行决策，是否执行再生制动控 制；当制动信号为零并且加速踏板信号非零，或者制动防抱死系统 状态为启动，或者SOC≥90%,不进入再生制动模式；当制动信号为非 零或者加速踏板信号为零，并且电池SOC<90%，如果车速大于10km/h 并且小于100km/h，进入再生制动模式；当制动信号为非零或者加速 踏板信号为零，并且电池SOC<90%，如果车速小于10km/h或者大于 100km/h，不进入再生制动模式；

S3、步骤3：S31、如果进入再生制动模式，整车控制器和变速箱控 制器进行通信，控制换挡离合器压力不变，保持DCT自动变速箱当 前挡位不变，不进行自动换挡控制，保证整个过程无动力中断；变 速箱控制器将当前DCT自动变速箱的挡位信息传送给整车控制器， 整车控制器根据当前电池允许的最大充电电流、电池端电压、电机 转速、DCT自动变速箱挡位，S32、计算出电机能够提供的再生制动 力矩；当再生制动模式结束，变速箱控制器控制变速箱挡位换入一 挡；

S4、步骤4：S41、判断再生制动力矩和目标制动力大小，S42、如果 再生制动力矩大于目标制动力，则制动力全部由电机制动提供，控 制电机处于发电状态；S43、如果再生制动力小于目标制动力时，则 电机的再生制动力矩不能满足当前的制动力需求，剩余制动需求发 送给由回馈式制动防抱死系统阀体调节管路压力，由机械摩擦制动 力提供；

S5、步骤5：整车控制器根据电机制动力和目标制动计算获得剩余机 械制动力需求，剩余制动力与后轮可提供制动进行比较，根据前后 轮制动分配关系，计算剩余制动力分配在后轮上的制动力；

S6、步骤6：S63、整车控制器根据采集的车速，进行制动减速度计 算，与目标需求制动力比较，如果远低于整车制动需求，认为电机 制动失效，通过回馈式制动防抱死系统阀体控制调节，S61、不进行 再生制动控制，S62、全部采用机械制动。

再生制动力矩的计算方法如下：如果10km/h<车速<100km/h，电 制动力大于需求制动力，则控制电机再生制动转矩T=需求制动力矩/ 当前DCT变速箱传动比/主减速比；如果10km/h<车速<100km/h，电 制动力小于需求制动力，则控制电机再生制动转矩T=电机最大制动 力矩/当前DCT变速箱传动比/主减速比；计算剩余需求制动力矩，根 据剩余需求制动力大小判断，由前轮，后轮或者单后轮提供，并发 送给EABS阀体调节制动管路压力；如果10km/h<车速<100km/h，并 且加速踏板信号和制动踏板信号为零，检测当前电池状态，控制电 机再生制动转矩以恒定15Nm进行滑行制动控制，当检测车速 <15km/h，控制电机再生制动转矩=-3×车速+30的计算关系进行平滑 退出控制，当车速下降至为10km/h，制动能量回收控制转矩为0，全 部撤出。

所述再生制动力作用于前轮。

如图3所示，是步骤3的详细说明。

如上所述，对本发明的实施例进行了详细地说明，但是只要实 质上没有脱离本发明的发明点及效果可以有很多的变形，这对本领 域的技术人员来说是显而易见的。因此，这样的变形例也全部包含 在本发明的保护范围之内。