一种基于ABS的电动汽车能量回馈系统和能量回馈方法

摘要

一种基于ABS的电动汽车能量回馈系统和能量回馈方法，属于车辆供电装置和供电方法技术领域，包括加速踏板、制动踏板、VCU、动力CAN、电机、电机控制器、动力电池包、底盘CAN、ABS和液压制动系统；所述加速踏板、制动踏板均与VCU连接；所述VCU信号连接有动力CAN、底盘CAN和车身CAN；所述动力CAN信号连接有电机控制器和动力电池包；所述电机控制器连接电机；所述动力电池包内设BMS；所述底盘CAN连接有ABS；所述ABS连接液压制动系统；所述液压制动系统内设电磁阀。本发明协同整车控制器对踏板及动力系统的控制策略，实现对电动汽车在滑行及强制制动时进行协调能量回馈，以提高车辆的续驶里程。

说明书

技术领域

本发明属于车辆供电装置和供电方法技术领域，具体涉及为一种基于ABS的电动 汽车协调能量回馈系统和能量回馈方法。

背景技术

电动汽车是一种节能、环保的绿色产品，当前动力电池存在比能低、成本高、充电 时间长等原因，使得电动汽车续航里程受到很大的局限性，这就使如何合理分配动力电池 包内有限的资源变得尤为重要。当车辆进入制动状态时很大一部分动能变成热能被白白浪 费掉，如何协调和回收利用这部分能量，以用于提供后续行车所需的电能值得研究。

发明内容

本发明的目的在于克服上述提到的缺陷和不足，而提供一种基于ABS的电动汽车 协调能量回馈系统。

本发明的另一目的在于提供一种利用能量回馈系统的能量回馈方法。

本发明实现其目的采用的技术方案如下。

一种基于ABS的电动汽车协调能量系统，包括加速踏板、制动踏板、VCU、动力CAN、 电机、电机控制器、动力电池包、底盘CAN、ABS和液压制动系统；

所述加速踏板、制动踏板均与VCU连接；所述VCU信号连接有动力CAN、底盘CAN和车身 CAN；

所述动力CAN信号连接有电机控制器和动力电池包；所述电机控制器连接电机；所述动 力电池包内设BMS；

所述底盘CAN连接有ABS；所述ABS连接液压制动系统；所述液压制动系统内设电磁阀。

一种基于ABS的电动汽车协调能量系统，还包括车身CAN、组合仪表、BCM和制动灯； 所述车身CAN连接有组合仪表和BCM；所述BCM连接有制动灯。

所述加速踏板向VCU传输加速踏板的开度信号；所述制动踏板向VCU传输制动踏板 的开度信号；

所述电机控制器通过动力CAN连接VCU并向VCU传输电机当前许用发电功率上限值和电 机当前实际发电功率；所述VCU通过动力CAN向电机控制器传输电机当前许用发电功率；

所述动力电池包通过动力CAN连接VCU并向VCU传输动力传输电池包许用充电功率的上 限值；

所述VCU通过底盘CAN向ABS传输电机当前许用发电功率上限值和电机当前实际发电功 率；所述ABS通过底盘CAN向VCU传输电机当前许用发电功率；所述ABS向液压制动系统传输 电磁阀控制信号。

所述VCU通过车身CAN向组合仪表传输能量回收状态信息；所述VCU通过车身CAN向 BCM传输制动减速状态信息；所述BCM向制动灯传输控制电平信号。

一种基于ABS的电动汽车协调能量回馈系统的协调能量回馈方法，包括以下步骤：

在电动汽车行车的行车过程中，当松开加速踏板使车辆进入滑行状态时，VCU接受到加 速踏板和制动踏板的开度信号、电机当前许用发电功率上限值、电机当前实际发电功率和 动力电池包许用充电功率的上限值，并综合判断电机和动力电池包的可回收功率上限值， 然后VCU通过动力CAN发送电机当前许用发电功率的指令给电机控制器，电机控制器控制电 机并使电机按照滑行制动曲线进行发电；此过程中，如果ABS检测到车轮有抱死状态，则ABS 通过底盘CAN将车轮抱死的信息传送给VCU，VCU即解除发电状态并通过动力CAN发送解除发 电状态的指令给电机控制器，电机控制器控制电机使电机解除发电状态；

在电动汽车行车的行车过程中，当踩下制动踏板使车辆进入强制制动状态时，VCU接受 到加速踏板和制动踏板的开度信号、电机当前许用发电功率上限值、电机当前实际发电功 率和动力电池包许用充电功率的上限值，然后VCU通过底盘CAN向ABS传输可回收功率上限 值和制动踏板开度信息传输给ABS，ABS根据制动踏板开度状况计算车辆所需总的制动力矩 值并对可回收功率上限值和车辆所需总的制动力矩值进行比较：

若车辆所需总的制动力矩值小于可回收功率上限值对应的制动力矩值，则ABS通过底 盘CAN将当前车辆所需总的制动力矩值发送给VCU，VCU通过电机控制器控制电机对照车辆 所需总的制动力矩值进行发电；

若车辆所需总的制动力矩值大于可回收功率上限值对应的制动力矩值，则ABS通过底 盘CAN将当前车辆所需总的制动力矩值发送给VCU，VCU通过动力CAN发送指令给电机控制 器，电机控制器控制电机并使电机以当前电机最大回收能力进行发电；电机控制器通过动 力CAN向VCU反馈当前实际执行的发电力矩数值；VCU通过底盘CAN将当前实际执行的发电力 矩数值传输给ABS，ABS根据车辆所需总的制动力矩值和当前实际执行的发电力矩数值，计 算并控制车辆液压制动系统的电磁阀，以实现由液压制动系统来弥补电机制动力矩的不 足。

在电动汽车行车的行车过程中，当松开加速踏板使车辆进入滑行状态时或当踩下 制动踏板使车辆进入强制制动状态时，VCU计算当前车辆的减速度，当车辆达到明显减速的 状态时，VCU通过车身CAN指示组合仪表，向驾驶员提示车辆减速状态，同时VCU通过车身CAN 传输控制信号给BCM，BCM控制制动灯点亮，以向车后车辆以及行人警示车辆处于减速状态。

当车辆达到明显减速的状态时，标定车辆减速度大于0.1g。

本发明创造利用汽车上通常配置的ABS系统，通过增加各个部件之间的协作方式， 协同整车控制器（VCU）对踏板及动力系统（含电机和动力电池包等）的控制策略，实现对电 动汽车在滑行及强制制动时进行协调能量回馈，以提高车辆的续驶里程。基于NEDC（排放标 准）循环工况下最多可达8%左右的回收率，能量回收效果显著。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的滑行制动曲线；

图中：1-加速踏板、2-制动踏板、3-VCU、4-动力CAN、5-电机、6-电机控制器、7-动力电池 包、8-底盘CAN、9-ABS、10-液压制动系统、11-车身CAN、12-组合仪表、13-BCM、14-制动灯。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作进一步详细说明。

一种基于ABS的电动汽车协调能量系统，包括加速踏板1、制动踏板2、VCU3、动力 CAN4、电机5、电机控制器6、动力电池包7、底盘CAN8、ABS9、液压制动系统10、车身CAN11、组 合仪表12、BCM13、制动灯14。

所述加速踏板1、制动踏板2均与VCU3连接，加速踏板1向VCU3传输加速踏板1的开 度信号，制动踏板2向VCU3传输制动踏板2的开度信号；所述VCU3信号连接有动力CAN4、底盘 CAN8和车身CAN11。

所述VCU3，Vehiclecontrolunit，车辆控制单元，作为网关对此系统进行策略控 制。本技术方案设置动力CAN4、底盘CAN8和车身CAN11这三路CAN，构成控制器局域网络。

所述动力CAN4信号连接有电机控制器6和动力电池包7；所述电机控制器6连接电 机5；所述动力电池包7内设BMS。

所述电机控制器6通过动力CAN4连接VCU3并向VCU3传输电机当前许用发电功率上 限值和电机当前实际发电功率。VCU3通过动力CAN4向电机控制器6传输电机当前许用发电 功率。

所述动力电池包7为电动车辆所含有的，为其提供动力的电源。BMS，BATTERY MANAGEMENTSYSTEM，为电池管理系统。所述动力电池包7通过动力CAN4连接VCU3并向VCU3 传输动力传输电池包许用充电功率的上限值。

所述底盘CAN8连接有ABS9；所述ABS9连接液压制动系统10；所述液压制动系统10 内设电磁阀。

ABS9，antilockbrakesystem，为制动防抱死系统，作用就是在汽车制动时，自动 控制制动器制动力的大小，使车轮不被抱死，处于边滚边滑的状态，以保证车轮与地面的附 着力在最大值。VCU3通过底盘CAN8向ABS9传输电机当前许用发电功率上限值和电机当前实 际发电功率。ABS9通过底盘CAN8向VCU3传输电机当前许用发电功率。

ABS9向液压制动系统10传输电磁阀控制信号。

所述车身CAN11连接有组合仪表12和BCM13；所述BCM13连接有制动灯14。

所述组合仪表12用以显示信息，用以提示驾驶员当前为能量回收状态。VCU3通过 车身CAN11向组合仪表12传输能量回收状态信息。

所述BCM13，为车身控制模块,实现离散的控制功能,对众多用电器进行控制，本方 案中，BCM13用以控制制动灯14的电平信号。VCU3通过车身CAN11向BCM13传输制动减速状态 信息。BCM13向制动灯14传输控制电平信号。

一种基于ABS的电动汽车协调能量回馈方法，包括以下内容：

在电动汽车行车的行车过程中，当松开加速踏板1使车辆进入滑行状态时，VCU3接受到 加速踏板1和制动踏板2的开度信号、电机当前许用发电功率上限值、电机当前实际发电功 率和动力电池包许用充电功率的上限值，并综合判断电机5和动力电池包7的可回收功率上 限值，然后VCU3通过动力CAN4发送电机当前许用发电功率的指令给电机控制器6，电机控制 器6控制电机5并使电机5按照滑行制动曲线进行发电；此过程中，如果ABS9检测到车轮有抱 死状态，则ABS9通过底盘CAN8将车轮抱死的信息传送给VCU3，VCU3即解除发电状态并通过 动力CAN4发送解除发电状态的指令给电机控制器6，电机控制器6控制电机使电机5解除发 电状态。

滑行制动曲线中，横轴为当前车速，纵轴为电机目标发电扭矩。从滑行制动曲线中 可以看出，在低速段，发电能力随车速增加而增加；在中速段，发电能力为恒定值；在高速 段，发电能力随车速增加而减弱。

VCU综合判断电机5和动力电池包7的可回收功率上限值时，车辆当前所需总制动 力矩为当前车辆所需的制动力矩，该力矩通过不同车速下实车标定的方法得到。车辆液压 系统所需提供的制动力矩=车辆当前所需总制动力矩-当前电机发电产生的回馈力矩*传动 比；ABS9控制电磁阀通断时间（即占空比）来控制建立制动卡钳管路的制动压强，即实现控 制卡钳的目标制动力矩。

在电动汽车行车的行车过程中，当踩下制动踏板2使车辆进入强制制动状态时， VCU3接受到加速踏板1和制动踏板2的开度信号、电机当前许用发电功率上限值、电机当前 实际发电功率和动力电池包许用充电功率的上限值，然后VCU3通过底盘CAN8向ABS9传输可 回收功率上限值和制动踏板2开度信息传输给ABS9，ABS9根据制动踏板2开度状况计算车辆 所需总的制动力矩值并对可回收功率上限值和车辆所需总的制动力矩值进行比较：

若车辆所需总的制动力矩值小于可回收功率上限值对应的制动力矩值，则ABS9通过底 盘CAN8将当前车辆所需总的制动力矩值发送给VCU3，VCU3通过电机控制器6控制电机5对照 车辆所需总的制动力矩值进行发电；

若车辆所需总的制动力矩值大于可回收功率上限值对应的制动力矩值，则ABS9通过底 盘CAN8将当前车辆所需总的制动力矩值发送给VCU3，VCU3通过动力CAN4发送指令给电机控 制器6，电机控制器6控制电机5并使电机5以当前电机5最大回收能力进行发电；电机控制器 6通过动力CAN4向VCU3反馈当前实际执行的发电力矩数值；VCU3通过底盘CAN8将当前实际 执行的发电力矩数值传输给ABS9，ABS9根据车辆所需总的制动力矩值和当前实际执行的发 电力矩数值，计算并控制车辆液压制动系统10的电磁阀，以实现由液压制动系统10来弥补 电机制动力矩的不足；

在电动汽车行车的行车过程中，当松开加速踏板1使车辆进入滑行状态时或当踩下制 动踏板2使车辆进入强制制动状态时，VCU3计算当前车辆的减速度，当车辆达到明显减速的 状态时，例如，0.1g，或其他标定值，VCU3通过车身CAN11指示组合仪表12，向驾驶员提示车 辆减速状态，同时VCU3通过车身CAN11传输控制信号给BCM13，BCM13控制制动灯14点亮，以 向车后车辆以及行人警示车辆处于减速状态。

本技术方案，以VCU3综合评估电机5及动力电池包7的可回收能力，以ABS9为制动 力矩判断及分配的中控模块，通过上述控制方式而实现的电动汽车在滑行回收及强制制动 过程中的制动能量转换为电池包电能的工作方式。

发明借用传统车ABS9，通过改变部件协作方式，实现电动汽车的滑行和制动时的 能量回收功能，同时通过车上组合仪表12、制动灯14等系统提示当前状态。

本发明按照实施例进行了说明，在不脱离本原理的前提下，本装置还可以作出若 干变形和改进。应当指出，凡采用等同替换或等效变换等方式所获得的技术方案，均落在本 发明的保护范围内。