兼顧回饋制動和耗功制動的車輛控制方法及裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種兼顧回饋制動和耗功制動的車輛控制方法及裝置，其中，方法包括以下步驟：如果電機制動功率低于儲能系統(tǒng)的最大充電功率，則控制驅(qū)動電機及其逆變器工作在最高效率點；如果電機制動功率高于最大充電功率，則在保證驅(qū)動電機及其逆變器輸出的可回饋制動功率不高于預設閾值的條件下，通過降低驅(qū)動電機及其逆變器的工作效率以將部分制動功率轉(zhuǎn)換為驅(qū)動電機及其逆變器的功耗，以提高驅(qū)動電機逆變器輸入的制動功率值。該控制方法可以在滿足下坡或制動時對車輛的制動轉(zhuǎn)矩要求的前提下，當動力電池電量不滿時，可優(yōu)化驅(qū)動電機的制動回饋效率以實現(xiàn)能量的高效回收，提高了車輛的經(jīng)濟性、安全性和可靠性，降低了機械制動系統(tǒng)的磨損。
【專利說明】
兼顧回饋制動和耗功制動的車輛控制方法及裝置
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及新能源汽車技術領域，特別涉及一種兼顧回饋制動和耗功制動的車輛控制方法及裝置。
【背景技術】
[0002]新能源汽車和傳統(tǒng)汽車相比，其優(yōu)勢在于驅(qū)動電機可四象限運行(驅(qū)動和制動)，通常在制動過程中采用驅(qū)動電機制動的方式(驅(qū)動電機工作在發(fā)電狀態(tài))，由儲能系統(tǒng)回收制動回饋的能量，可顯著提高了車輛的經(jīng)濟性。
[0003]然而，當儲能系統(tǒng)的S0C(Stateof Charge，荷電狀態(tài))充滿或者充電能力有限條件下，往往必須采用制動電阻消耗電機制動回饋的能量，或者是需要增加傳統(tǒng)機械摩擦制動。但是，采用電阻制動耗功的方法需要安裝功率電阻，導致系統(tǒng)成本、體積和重量都增加；采用傳統(tǒng)機械摩擦制動的方法，往往會導致車輛的機械制動系統(tǒng)過快磨損或過熱而性能下降，尤其在下長坡和山區(qū)行駛時，容易出現(xiàn)制動失效，車輛容易發(fā)生安全事故。因此，有待改進。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。
[0005]為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種兼顧回饋制動和耗功制動的車輛控制方法，該方法可以提高車輛的經(jīng)濟性、安全性和可靠性，降低機械制動系統(tǒng)的磨損。
[0006]本發(fā)明的另一個目的在于提出一種兼顧回饋制動和耗功制動的車輛控制裝置。
[0007]為達到上述目的，本發(fā)明一方面實施例提出了一種兼顧回饋制動和耗功制動的車輛控制方法，包括以下步驟:檢測車輛是否處于下坡和制動狀態(tài)；如果處于下坡和制動狀態(tài)，則進一步檢測電機制動功率;判斷所述電機制動功率是否尚于儲能系統(tǒng)的最大充電功率;如果所述電機制動功率低于所述儲能系統(tǒng)的最大充電功率，則控制驅(qū)動電機及其逆變器工作在最高效率點；如果所述電機制動功率高于所述最大充電功率，則在保證所述驅(qū)動電機及其逆變器輸出的可回饋制動功率不高于預設閾值的條件下，通過降低所述驅(qū)動電機及其逆變器的工作效率以將部分制動功率轉(zhuǎn)換為所述驅(qū)動電機及其逆變器的功耗，以提高所述驅(qū)動電機逆變器輸入的制動功率值。
[0008]本發(fā)明實施例的兼顧回饋制動和耗功制動的車輛控制方法，在滿足下坡或制動時對車輛的制動轉(zhuǎn)矩要求的前提下，當動力電池電量不滿時，可優(yōu)化驅(qū)動電機的制動回饋效率以實現(xiàn)能量的高效回收，尤其是在儲能系統(tǒng)的充電能力下降、接受制動回饋功率有限甚至為零的條件下，通過調(diào)整驅(qū)動電機逆變器的控制算法，可主動降低驅(qū)動電機制動時的發(fā)電效率，從而降低了驅(qū)動電機逆變器回饋到電力總線上的功率值，提高了車輛的經(jīng)濟性、安全性和可靠性，降低了機械制動系統(tǒng)的磨損。
[0009]另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的兼顧回饋制動和耗功制動的車輛控制方法還可以具有以下附加的技術特征:
[0010]進一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，根據(jù)所述驅(qū)動電機及其逆變器的輸入制動功率和轉(zhuǎn)速確定所述驅(qū)動電機及其逆變器的最高效率和最低效率，并確定所述驅(qū)動電機在所述制動輸入功率下回饋的最大制動功率和最小制動功率。
[0011]進一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，根據(jù)所述驅(qū)動電機及其逆變器的最大散熱能力確定電流極限圓，從而在電機定子電流矢量軌跡圖上，通過恒轉(zhuǎn)矩曲線、MTPA曲線和極限電流圓來確定所述驅(qū)動電機及其逆變器的最高效率和最低效率，或者通過試驗制成MAP，從而由當前轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速查表獲得。
[0012]進一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，如果所述車輛的動力系統(tǒng)為非串聯(lián)混合動力系統(tǒng)，則在所述驅(qū)動電機可回饋的最小制動功率高于所述最大充電功率加上附件功率消耗后，才開始在采用電機回饋制動和機械摩擦制動協(xié)調(diào)控制。
[0013]進一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，如果所述車輛的動力系統(tǒng)為串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)，則在所述驅(qū)動電機可回饋的最小制動功率高于所述最大充電功率加上附件功率消耗后，進一步通過增加的APU倒拖耗功來實現(xiàn)更大的制動功率消耗，以進一步提高所述驅(qū)動電機逆變器輸入的制動功率值。
[0014]在本發(fā)明的實施例中，本發(fā)明實施例的控制方法還可以通過調(diào)整發(fā)電機逆變器的控制算法，可主動降低發(fā)電機倒拖發(fā)動機耗功時發(fā)電機的驅(qū)動效率。其物理本質(zhì)，是將制動回饋的能量轉(zhuǎn)換為驅(qū)動電機及其逆變器的發(fā)熱，以及發(fā)電機及其逆變器的發(fā)熱，可顯著提高整個動力系統(tǒng)消耗的制動功率幅值，保證車輛即使在電池滿電條件下也具有持續(xù)電機制動及耗功的能力。
[0015]為達到上述目的，本發(fā)明另一方面實施例提出了一種兼顧回饋制動和耗功制動的車輛控制裝置，包括:檢測模塊，用于檢測車輛是否處于下坡和制動狀態(tài)，并且當處于下坡和制動狀態(tài)時，進一步檢測電機制動功率;判斷模塊，用于判斷所述電機制動功率是否高于儲能系統(tǒng)的最大充電功率;控制模塊，當所述電機制動功率低于所述儲能系統(tǒng)的最大充電功率時，控制驅(qū)動電機及其逆變器工作在最高效率點，并且當所述電機制動功率高于所述最大充電功率時，在保證所述驅(qū)動電機及其逆變器輸出的可回饋制動功率不高于預設閾值的條件下，通過降低所述驅(qū)動電機及其逆變器的工作效率以將部分制動功率轉(zhuǎn)換為所述驅(qū)動電機及其逆變器的功耗，以提高所述驅(qū)動電機逆變器輸入的制動功率值。
[0016]本發(fā)明實施例的兼顧回饋制動和耗功制動的車輛控制裝置，在滿足下坡或制動時對車輛的制動轉(zhuǎn)矩要求的前提下，當動力電池電量不滿時，可優(yōu)化驅(qū)動電機的制動回饋效率以實現(xiàn)能量的高效回收，尤其是在儲能系統(tǒng)的充電能力下降、接受制動回饋功率有限甚至為零的條件下，通過調(diào)整驅(qū)動電機逆變器的控制算法，可主動降低驅(qū)動電機制動時的發(fā)電效率，從而降低了驅(qū)動電機逆變器回饋到電力總線上的功率值，提高了車輛的經(jīng)濟性、安全性和可靠性，降低了機械制動系統(tǒng)的磨損。
[0017]另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的兼顧回饋制動和耗功制動的車輛控制裝置還可以具有以下附加的技術特征:
[0018]進一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，上述裝置還包括:計算模塊，用于根據(jù)所述驅(qū)動電機及其逆變器的輸入制動功率和轉(zhuǎn)速確定所述驅(qū)動電機及其逆變器的最高效率和最低效率，并確定所述驅(qū)動電機在所述制動輸入功率下回饋的最大制動功率和最小制動功率。
[0019]進一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，根據(jù)所述驅(qū)動電機及其逆變器的最大散熱能力確定電流極限圓，從而在電機定子電流矢量軌跡圖上，通過恒轉(zhuǎn)矩曲線、MTPA曲線和極限電流圓來確定所述驅(qū)動電機及其逆變器的最高效率和最低效率，或者通過試驗制成MAP，從而由當前轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速查表獲得。
[0020]進一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，所述控制模塊進一步用于當所述車輛的動力系統(tǒng)為非串聯(lián)混合動力系統(tǒng)時，在所述驅(qū)動電機可回饋的最小制動功率高于所述最大充電功率加上附件功率消耗后，才開始在采用電機回饋制動和機械摩擦制動協(xié)調(diào)控制。
[0021]進一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，所述控制模塊進一步用于當所述車輛的動力系統(tǒng)為串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)時，在所述驅(qū)動電機可回饋的最小制動功率高于所述最大充電功率加上附件功率消耗后，進一步通過增加的APU倒拖耗功來實現(xiàn)更大的制動功率消耗，以進一步提高所述驅(qū)動電機逆變器輸入的制動功率值。
[0022]在本發(fā)明的實施例中，本發(fā)明實施例的控制裝置還可以通過調(diào)整發(fā)電機逆變器的控制算法，可主動降低發(fā)電機倒拖發(fā)動機耗功時發(fā)電機的驅(qū)動效率。其物理本質(zhì)，是將制動回饋的能量轉(zhuǎn)換為驅(qū)動電機及其逆變器的發(fā)熱，以及發(fā)電機及其逆變器的發(fā)熱，可顯著提高整個動力系統(tǒng)消耗的制動功率幅值，保證車輛即使在電池滿電條件下也具有持續(xù)電機制動及耗功的能力。
[0023]本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。
【附圖說明】
[0024]本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點從下面結合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0025]圖1為根據(jù)本發(fā)明實施例的兼顧回饋制動和耗功制動的車輛控制方法的流程圖；
[0026]圖2為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)的結構示意圖；
[0027]圖3為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的永磁同步電機定子電流矢量軌跡示意圖；
[0028]圖4為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的制動過程的控制流程圖；以及
[0029]圖5為根據(jù)本發(fā)明實施例的兼顧回饋制動和耗功制動的車輛控制裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0030]下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0031]下面參照附圖描述根據(jù)本發(fā)明實施例提出的兼顧回饋制動和耗功制動的車輛控制方法及裝置，首先將參照附圖描述根據(jù)本發(fā)明實施例提出的兼顧回饋制動和耗功制動的車輛控制方法。
[0032]圖1是本發(fā)明實施例的兼顧回饋制動和耗功制動的車輛控制方法的流程圖。
[0033]如圖1所示，該兼顧回饋制動和耗功制動的車輛控制方法包括以下步驟:
[0034]在步驟SlOl中，檢測車輛是否處于下坡和制動狀態(tài)。
[0035]在步驟S102中，如果處于下坡和制動狀態(tài)，則進一步檢測電機制動功率。
[0036]在步驟S103中，判斷電機制動功率是否高于儲能系統(tǒng)的最大充電功率。
[0037]在步驟S104中，如果電機制動功率低于儲能系統(tǒng)的最大充電功率，則控制驅(qū)動電機及其逆變器工作在最高效率點。
[0038]其中，在本發(fā)明的一個實施例中，可以根據(jù)驅(qū)動電機及其逆變器的輸入制動功率和轉(zhuǎn)速確定驅(qū)動電機及其逆變器的最高效率和最低效率，并確定驅(qū)動電機在制動輸入功率下回饋的最大制動功率和最小制動功率。
[0039]也就是說，可以根據(jù)驅(qū)動電機及其逆變器的輸入制動功率(或轉(zhuǎn)矩)和轉(zhuǎn)速，確定出驅(qū)動電機及其逆變器的最高效率和最低效率，并由此確定驅(qū)動電機在給定的制動輸入功率(或轉(zhuǎn)矩)下，可回饋的最大制動功率和最小制動功率。
[0040]進一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，根據(jù)驅(qū)動電機及其逆變器的最大散熱能力確定電流極限圓，從而在電機定子電流矢量軌跡圖上，通過恒轉(zhuǎn)矩曲線、MTPA曲線和極限電流圓來確定驅(qū)動電機及其逆變器的最高效率和最低效率，或者通過試驗制成MAP，從而由當前轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速查表獲得。
[0041]也就是說，可根據(jù)驅(qū)動電機和逆變器的最大散熱能力來確定電流極限圓，從而在電機定子電流矢量軌跡圖上，通過恒轉(zhuǎn)矩曲線、MTPA曲線和極限電流圓來確定驅(qū)動電機及其逆變器的最高效率和最低效率，或者通過試驗制成MAP，由當前轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速查表獲得。
[0042]在步驟S105中，如果電機制動功率高于最大充電功率，則在保證驅(qū)動電機及其逆變器輸出的可回饋制動功率不高于預設閾值的條件下，通過降低驅(qū)動電機及其逆變器的工作效率以將部分制動功率轉(zhuǎn)換為驅(qū)動電機及其逆變器的功耗，以提高驅(qū)動電機逆變器輸入的制動功率值。
[0043]需要說明的是，預設閾值可以根據(jù)實際情況進行設置。
[0044]具體地，本發(fā)明實施例的控制方法涉及由驅(qū)動電機及其逆變器、儲能系統(tǒng)、機械摩擦制動系統(tǒng)(ABS系統(tǒng))和組成的新能源汽車動力系統(tǒng)，在串聯(lián)混合動力系統(tǒng)中，還涉及發(fā)動機-發(fā)電機(APU)系統(tǒng)；整車控制系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(CAN總線等)與發(fā)動機控制器、發(fā)電機逆變器、驅(qū)動電機逆變器、儲能管理系統(tǒng)、ABS控制器等相聯(lián)，并通過網(wǎng)絡對其進行協(xié)調(diào)控制。在上述系統(tǒng)中，當電機制動功率低于儲能系統(tǒng)可接受最大充電功率時，驅(qū)動電機及其逆變器可工作在最高效率點；當電機制動功率高于儲能系統(tǒng)最大充電功率后，通過調(diào)整驅(qū)動電機逆變器的控制算法，在保證驅(qū)動電機及其逆變器輸出的可回饋制動功率不高于某個閾值條件下，通過降低驅(qū)動電機及其逆變器的工作效率，將一部分制動功率轉(zhuǎn)換為驅(qū)動電機及其逆變器的功耗，從而提高了驅(qū)動電機逆變器輸入的制動功率值，實現(xiàn)了更大功率范圍的電機制動而不采用機械摩擦制動。
[0045]進一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，如果車輛的動力系統(tǒng)為非串聯(lián)混合動力系統(tǒng)，則在驅(qū)動電機可回饋的最小制動功率高于最大充電功率加上附件功率消耗后，才開始在采用電機回饋制動和機械摩擦制動協(xié)調(diào)控制。
[0046]可以理解的是，針對非串聯(lián)混合動力系統(tǒng)，當電機可回饋的最小制動功率高于儲能系統(tǒng)允許的最大充電功率加上附件功率消耗后，才開始在采用電機回饋制動和機械摩擦制動協(xié)調(diào)控制。
[0047]進一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，如果車輛的動力系統(tǒng)為串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)，則在驅(qū)動電機可回饋的最小制動功率高于最大充電功率加上附件功率消耗后，進一步通過增加的APU倒拖耗功來實現(xiàn)更大的制動功率消耗，以進一步提高驅(qū)動電機逆變器輸入的制動功率值。
[0048]可以理解的是，針對串聯(lián)式混合動力，當驅(qū)動電機可回饋的最小制動功率高于儲能系統(tǒng)允許的最大充電功率加上附件功率消耗后，還可通過增加的APU倒拖耗功來實現(xiàn)更大的制動功率消耗。從而進一步提高了驅(qū)動電機逆變器輸入的制動功率值，實現(xiàn)了更大功率范圍的電機制動而不采用機械摩擦制動。
[0049]進一步地，針對串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)，當發(fā)電機傳遞給發(fā)動機倒拖耗功功率達到最大值后，發(fā)電機及其逆變器本身可以主動降低工作效率，將一部分輸入功率轉(zhuǎn)換為發(fā)電機及其逆變器的散熱功耗，從而提高了 APU的總倒拖耗功，可進一步提高驅(qū)動電機逆變器輸入的制動總功率值，實現(xiàn)了更大功率范圍的電機制動而不采用機械摩擦制動。
[0050]另外，在本發(fā)明的一個實施例中，如可根據(jù)驅(qū)動電機和逆變器的最大散熱能力來確定電流極限圓的原理相同，本發(fā)明實施例的控制方法也可根據(jù)發(fā)電機和逆變器的最大散熱能力來確定電流極限圓，從而在電機定子電流矢量軌跡圖上，通過恒轉(zhuǎn)矩曲線、MTPA曲線和極限電流圓來確定發(fā)電機及其逆變器的最高效率和最低效率，或者通過試驗制成MAP，由當前轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速查表獲得。
[0051]進一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，可根據(jù)發(fā)動機最大倒拖功耗、發(fā)電機及其逆變器的最大散熱功率、驅(qū)動電機及其逆變器的最大散熱功率、儲能系統(tǒng)的最大充電功率和附件消耗功率等的總和，來確定電機可產(chǎn)生的最大制動總功率；只有當需求制動功率超過該值時，才確定開始電機制動和機械摩擦制動的功率分配。
[0052]進一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，即使在儲能系統(tǒng)滿電的條件下，利用發(fā)動機倒拖耗功、發(fā)電機及其逆變器發(fā)熱耗功、驅(qū)動電機及其逆變器發(fā)熱耗功，加上附件耗功，使得整個動力系統(tǒng)具有持續(xù)的電機耗功制動的能力，從而可以保證車輛下長坡電池滿電的極端工況下，仍然采用電機制動的能力，避免了傳統(tǒng)機械摩擦制動失效的問題、磨損嚴重的問題。
[0053]綜上所述，本發(fā)明實施例的控制方法可以在汽車下坡和制動時的控制驅(qū)動電機和發(fā)電機的功率，在滿足下坡或制動時對車輛的制動轉(zhuǎn)矩要求的前提下，當動力電池電量不滿時，可優(yōu)化驅(qū)動電機的制動回饋效率以實現(xiàn)能量的高效回收；當動力電池荷電狀態(tài)(SOC)升高逐步接近充滿狀態(tài)而導致其可接受的充電功率明顯下降時，可主動降低驅(qū)動電機的工作效率，在維持驅(qū)動電機制動轉(zhuǎn)矩不變的同時，減小電機回饋給電池系統(tǒng)的功率，并進一步通過APU倒拖耗功過程的優(yōu)化控制，增加APU的耗功功率，從而可以實現(xiàn)更大的制動耗功能力。從而避免傳統(tǒng)的新能源汽車動力系統(tǒng)在電池滿電后轉(zhuǎn)為機械摩擦制動的方式，可以有效提高車輛經(jīng)濟性、安全性和可靠性，并降低機械制動系統(tǒng)的磨損。
[0054]下面對本發(fā)明實施例的控制方法的原理進行詳細的介紹。
[0055]本發(fā)明實施例的控制方法提出優(yōu)化驅(qū)動電機及其逆變器、發(fā)電機及其逆變器的工作點，從而實現(xiàn)更大的制動功率控制的新方法。本發(fā)明實施例針對永磁同步電機及其逆變器的控制方法，在基于磁場定向控制(FOC)的方法上，主動改變電機的工作效率，以滿足不同工況條件下對永磁電機的耗功要求。
[0056]本發(fā)明實施例的方法的思路是在儲能系統(tǒng)的充電能力下降、接受制動回饋功率有限甚至為零的條件下，通過調(diào)整驅(qū)動電機逆變器的控制算法，可主動降低驅(qū)動電機制動時的發(fā)電效率，從而降低了驅(qū)動電機逆變器回饋到電力總線上的功率值;與此類似，通過調(diào)整發(fā)電機逆變器的控制算法，可主動降低發(fā)電機倒拖發(fā)動機耗功時發(fā)電機的驅(qū)動效率。其物理本質(zhì)，是將制動回饋的能量轉(zhuǎn)換為驅(qū)動電機及其逆變器的發(fā)熱，以及發(fā)電機及其逆變器的發(fā)熱，可顯著提高整個動力系統(tǒng)消耗的制動功率幅值，保證車輛即使在電池滿電條件下也具有持續(xù)電機制動及耗功的能力。
[0057]本發(fā)明實施例的方法，既可以適用于串聯(lián)混合動力系統(tǒng)，又可適用于并聯(lián)混合動力系統(tǒng)，還適用于沒有發(fā)動機和發(fā)電機的純電動車輛的動力系統(tǒng)，以及燃料電池汽車的動力系統(tǒng)。
[0058]具體地，如圖2所示，圖2為典型的串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)的組成框圖，該串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)由主控制器、發(fā)動機及其控制器、發(fā)電機及其逆變器、儲能模塊及其管理系統(tǒng)、驅(qū)動電機及其逆變器組成。其中發(fā)電機和驅(qū)動電機均可采用永磁同步電機，其控制器均可以為電機逆變器;發(fā)動機與發(fā)電機機械相連，發(fā)電機逆變器的輸出電力為直流電，其電力輸出總線與動力電池輸出總線并聯(lián)，該輸出總線與驅(qū)動電機逆變器直流輸入端連接，驅(qū)動電機轉(zhuǎn)子與車輪機械動力傳動系統(tǒng)相連，主控制器與發(fā)動機控制器、發(fā)電機和驅(qū)動電機的逆變器、儲能管理系統(tǒng)之間都有信號連接。在圖2中，發(fā)動機輸出功率標記為Peng，發(fā)電機的逆變器直流側連接到總線Ubus處的功率標記為Pgen，驅(qū)動電機的逆變器直流側連接到總線Ubus處的功率標記為Pmcitcir，驅(qū)動電機輸出軸即傳動輸入軸的功率標記為Pgear，Pbrk—F代表機械摩擦制動功率，Pwhe3f3l代表輪胎處的驅(qū)動或者制動總功率。儲能模塊的功率(放電為正，充電為負)為Pess，附件系統(tǒng)的消耗的功率為Pa。。。
[0059]系統(tǒng)在驅(qū)動狀態(tài)下，各點的功率關系為:
[0060]Pgen = Peng*Hgen—N ;
[0061 ] P gear — Pmotoi^^1t-N ;
[0062]P wheel — Pgear*Htrsm—N ;
[0063]Pgen+Pess — Pacc+Pmotor o
[0064]其中TUrsm—N代表從電機軸輸出到輪胎的傳動效率，Hgen—N和TW—N分別代表發(fā)電機(含逆變器)和驅(qū)動電機(含逆變器)的工作效率，其典型值分別為90%左右，發(fā)電機、驅(qū)動電機以及它們的逆變器將損耗10 %左右的功率，變成電機和逆變器的發(fā)熱，由散熱系統(tǒng)將這些能量帶走。這時驅(qū)動電機的工作狀態(tài)軌跡，可以用圖3所示的永磁同步電機的工作特性曲線中的OABC的最大轉(zhuǎn)矩/電流比曲線(MTPA曲線，第二象限)來描述;而發(fā)電機的工作狀態(tài)軌跡，可以用圖3所示的OTSR的最大轉(zhuǎn)矩/電流比曲線(MTPA曲線，第三象限)來描述。
[0065]系統(tǒng)在制動狀態(tài)下，各點的功率關系為:
[0066]P gear— ( P wheel-PbrkF ) ^HtrsmB ；
[0067]P motor — P gear^rimotB ；
[0068]Peng = Pgen*Hgen—B ;
[0069]P gen — Pmotor-Pess-Pacco
[0070]其中Tltrsm—B代表從輪胎到電機輸出軸的傳動效率，Hgen—B和Hmot—B分別代表發(fā)電機(含逆變器)和驅(qū)動電機(含逆變器)在正常制動狀態(tài)下的效率，典型值分別為90%左右，通常這兩個效率值越高，代表車輛的經(jīng)濟性越好。發(fā)電機、驅(qū)動電機以及它們的逆變器將損耗10%左右的功率，變成電機和逆變器的發(fā)熱，由散熱系統(tǒng)將這些能量帶走。
[0071]本發(fā)明實施例的控制方法將制動過程的回饋功率與功率消耗進行控制，可結合圖3和圖4，包括以下步驟:
[0072]步驟SI，首先由加速踏板和制動踏板以及車速計算出總的驅(qū)動或者制動需求功率Pwheel，并先假設機械摩擦制動功率Pbrk—F為零，計算出Pg.= Pwhee3l*ntrsm—B，代表了驅(qū)動電機的制動功率輸入，在此基礎上根據(jù)當前的電機轉(zhuǎn)速，可以計算出電機的制動轉(zhuǎn)矩值。
[0073]步驟S2，確定驅(qū)動電機滿足當前轉(zhuǎn)速和制動轉(zhuǎn)矩條件下的最高效率rwt—bmax，具體方法是，在圖3所示的永磁同步電機定子電流矢量軌跡圖上，沿當前制動轉(zhuǎn)矩值(假設為-T4)的恒轉(zhuǎn)矩特性曲線上，在同時滿足電流極限圓和當前轉(zhuǎn)速(假定當前轉(zhuǎn)速為w2)對應的電壓極限橢圓的范圍內(nèi)，尋找到最佳效率點。從圖3可知，當電機的轉(zhuǎn)速為《2、轉(zhuǎn)矩為(-T4)時，恒轉(zhuǎn)矩曲線(-T4曲線)與最大轉(zhuǎn)矩/電流比曲線(MTPA曲線，第三象限)0STR的交點S，既在電流極限圓內(nèi)，也在轉(zhuǎn)速W2對應的電壓極限橢圓內(nèi)；在該點，電機和逆變器的系統(tǒng)效率是最高的，S點對應的系統(tǒng)效率值就是n?t—BMAX。
[0074]步驟S3，確定驅(qū)動電機滿足當前轉(zhuǎn)速和制動轉(zhuǎn)矩條件下的最低效率rWt—ΒΗΝ，具體方法是:在恒轉(zhuǎn)矩特性曲線上(假設為-T4)，在同時滿足電流極限圓和當前轉(zhuǎn)速(假定轉(zhuǎn)速為w2)對應的電壓極限橢圓的范圍內(nèi)，將電機工作點沿交軸電流的絕對值減小、直軸電流絕對值增加的方向移動(S點移向M點)，偏離S點(rut—?αχ工作點)距離越遠，說明電機工作效率越低。在圖3中，恒轉(zhuǎn)矩曲線(-T4)與電流極限圓的交點(Ml點)，處于轉(zhuǎn)速w2對應的電壓極限橢圓內(nèi)，M1點所對應的效率值就是最低效率點rw—BMiN。從S點到Ml點，定子電流逐步增大，但是制動轉(zhuǎn)矩不變，電機和逆變器的功耗增加，系統(tǒng)效率逐步降低。
[0075]可以實現(xiàn)的效率最小值nmot—BMIN與當前制動轉(zhuǎn)矩的大小、當前轉(zhuǎn)速對應的電壓極限橢圓以及電流極限圓的大小都有關系，電流極限圓取決于驅(qū)動電機和逆變器的最大散熱能力QmotMAX。當輸入的制動功率Pgear較小時，如Pgear<QmotMAX時，nmot—BMIN = O ;這是意味著輸入電機的制動功率可全部轉(zhuǎn)化為電機及其逆變器的散熱，可回饋的制動功率為零。
[0076]—般地，可以在實驗臺架上將電機各個工作點的最高效率TUot—BMAX和最低效率rw—BMIN做成其功率(或轉(zhuǎn)矩)和轉(zhuǎn)速的MAP圖，只要輸入制動功率(轉(zhuǎn)矩)和轉(zhuǎn)速，即可查表獲得最尚效率rImot-BMAX和最低效率rWrt-BMIN ；也可以由QmotMAX在線計算Hmot—BMIN。
[0077]步驟S4，計算或者測量出附件系統(tǒng)的消耗功率，以及獲得儲能系統(tǒng)在當前狀態(tài)下所允許的最大充電功率PessMAX，一般地，電池管理系統(tǒng)或者儲能管理系統(tǒng)會根據(jù)電池系統(tǒng)或者儲能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)(SOC)、工作溫度、健康狀態(tài)(S0H)、充電能力(SOF)等參數(shù)，確定并給出PessMAX，例如當電池充滿時，PessMAX = O。
[0078]步驟S5，計算給定輸入制動功率Pgear下的電機可回饋的最大功率PmotorMAX和最小功
^■PmotorMIN ο
[0079]步驟S6，當電機可回饋的最大制動功率PmotcxrMAX = Pgear*rW)t—BMAX < (Pess+Pa。。)時，說明儲能系統(tǒng)加上附件系統(tǒng)的功耗可以消耗電機回饋制動的功率，可盡量將更多的制動回饋能量反饋到電力總線，并由儲能系統(tǒng)存儲，這時驅(qū)動電機的工作點應設為當前轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩條件下可以達到的最佳效率n?t—BMAX，通常該點應在圖3中的OTSR曲線(MTPA曲線)上。此時不需要發(fā)電機倒拖發(fā)動機耗功，因此Peng = Pgen = O。
[0080]步驟S7，當電機可回饋的制動功率IWorMAX〉(PessMAX+Pacc^PmotorMIN時，驅(qū)動電機和逆變器的工作效率介于最佳效率Hmot—BMAX和最低效率Hmot—BMAX之間。這時電機的工作點是在保證輸入制動功率Pg■不變(即轉(zhuǎn)矩不變)條件下，沿恒轉(zhuǎn)矩特性曲線調(diào)整交軸電流和直軸電流的大小，限制其回饋制動功率達到最大值:Pmotor = PessMAX+Pacc = Pgear*nmot_B，同時Qmot =Pgear-PmcltCir,即為驅(qū)動電機及其逆變器的發(fā)熱耗功制動，這時儲能系統(tǒng)和附件系統(tǒng)仍然可以最大能力回收功率。此時不需要發(fā)電機倒拖發(fā)動機耗功，因此Peng = Pgen = O。
[0081 ] 特別地，當車輛下長坡過程中，儲能系統(tǒng)因充滿而導致Pe3ssMAX = O ;如Pge3ar < QmotMAX時，Hbmin = O;這時制動功率可全部轉(zhuǎn)化為電機及其逆變器的散熱，即QMt = Pgear，輸出回饋給總線的功率可以為零，即IVltCir = O,其優(yōu)點是車輛不需要傳統(tǒng)的摩擦制動，不存在摩擦制動系統(tǒng)下長坡過熱而失效的危險。
[0082]上述的制動方法，不僅適用于混合動力系統(tǒng)，也適用于純電動、燃料電池汽車的動力系統(tǒng)。
[0083 ] 步驟S8，當電機可回饋制動功率PmotorMIN = Pgear*nmot_BMIN> ( PessMAX+Pacc )時，說明電機最低可回饋的制動功率不能完全被儲能系統(tǒng)和附件消耗，對于非串聯(lián)混合動力系統(tǒng)的車輛，需要采用電機回饋制動功率Pg.和機械摩擦制動功率Pbrk—F協(xié)調(diào)控制的方法，才能滿足更大的總制動功率需求PwhM ；此時:
[0084]P motor — PessMAX+Pacc;
[0085]P gear — Pmotor/rimot—BMIN ;
[0086]Pbrk—F = Pwheel-P gear/HtrsmB o
[0087]步驟S9，對于串聯(lián)混合動力系統(tǒng)的車輛，則可以繼續(xù)采用電機回饋制動，再加上發(fā)電機倒拖發(fā)動機耗功。針對串聯(lián)混合動力系統(tǒng)，此時功率流動關系如下式所示:
[0088]P gen — P motor-P essMAX-P acc — P gear^nmotBMIN-P essMAX-P acc ;
[0089]Peng = Pgen*Hgen—B ο
[0090]其中Pge3n代表發(fā)電機逆變器輸入的電功率，Peng代表發(fā)電機輸出并傳遞給發(fā)動機的倒拖機械功率，通常發(fā)電機及其逆變器的效率qgen—B在90 %左右。
[0091]步驟SlO，發(fā)動機的倒拖功率Pe3ng與其工作轉(zhuǎn)速相關，也和發(fā)動機的排氣制動閥的開度有關。工作轉(zhuǎn)速越高、排氣制動閥開度越小，對應發(fā)動機的倒拖功率越高。針對特定的發(fā)動機，其不同轉(zhuǎn)速下、不同排氣制動閥開度的倒拖耗功可以做成MAP圖，控制時可由？_的大小查MAP圖，獲得最佳倒拖目標轉(zhuǎn)速和排氣制動閥的目標開度。獲得倒拖目標轉(zhuǎn)速之后，可以通過發(fā)電機及其逆變器的控制，直接將APU(發(fā)動機和發(fā)電機)控制到期望的目標轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。
[0092]步驟Sll，確定了發(fā)電機的輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速后，可以確定發(fā)電機及其逆變器的最高效率Tlgen—BMAX和最低效率Tlgen _BMINo
[0093]在圖3所示的永磁同步電機定子電流矢量軌跡圖上，沿當前倒拖轉(zhuǎn)矩值(假設為T4)的恒轉(zhuǎn)矩特性曲線上，在同時滿足電流極限圓和當前轉(zhuǎn)速(假定轉(zhuǎn)速為w2)對應的電壓極限橢圓的范圍內(nèi)，尋找到最佳效率點。從圖2可知，當電機的轉(zhuǎn)速為《2、轉(zhuǎn)矩為(T4)時，恒轉(zhuǎn)矩曲線(T4曲線)與最大轉(zhuǎn)矩/電流比曲線(MTPA曲線，第二象限)0ABC的交點B，既在電流極限圓內(nèi)，也在轉(zhuǎn)速w2對應的電壓極限橢圓內(nèi)。B點對應的系統(tǒng)效率值就是BMAX;
[0094]在圖3所示永磁同步電機的定子電流矢量軌跡圖上，在當前恒轉(zhuǎn)矩曲線上(Τ4曲線，第二象限內(nèi))，在同時滿足電流極限圓和當前轉(zhuǎn)速(假定轉(zhuǎn)速為《2)對應的電壓極限橢圓的范圍內(nèi)，將發(fā)電機工作點沿交軸電流的絕對值減小、直軸電流絕對值增加的方向移動(B點移向E點)，偏離B點(qgen—BMAx工作點)距離越遠，說明電機工作效率越低。在圖3中，恒轉(zhuǎn)矩曲線(T4)與電流極限圓的交點(EI點)，處于轉(zhuǎn)w2對應的電壓極限橢圓內(nèi)，EI點所對應的效率值就是最低效率點ngen—BMiN。從B點到El點，定子電流逐步增大，但是輸出的倒拖轉(zhuǎn)矩不變，發(fā)電機和逆變器的功SQgen增加，系統(tǒng)效率逐步降低。一般來說，發(fā)電機及其逆變器的最大散熱能力QgenMAX決定了電流極限圓的大小
[0095]—般地，可以在實驗臺架上將發(fā)電機各個工作點的最高效率Ilgen—BMM和最低效率ngen—BMIN做成其功率(或轉(zhuǎn)矩)和轉(zhuǎn)速的MAP圖，只要輸入倒拖功率(轉(zhuǎn)矩)和轉(zhuǎn)速，即可查表獲得最尚效率％en—BMAX和最低效率％en_ —BMIN。也可以由QgenMAX在線計算％611—BMINo
[0096]步驟Sll，對于特定的發(fā)動機，其最大倒拖耗功能力Pe3ngMAx是有限制的，如果發(fā)電機傳遞給發(fā)動機的功率超過了倒拖耗功能力PengMAX，發(fā)動機將過熱或者損壞;為了提高消耗制動功率Pmcitcir的能力，則需要增大發(fā)電機輸入的功率?_，同時維持倒拖功率在PengMAX以內(nèi)，需要可主動降低發(fā)電機及其逆變器的工作效率qgen—B。
[0097]步驟S13，對倒拖狀態(tài)的APU，如果Peng = Pgen*ngen—?Αχ < PengMAx時，發(fā)電機的控制方式應設為其當前轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩條件下可以達到的最佳效率點，發(fā)動機有能力倒拖消耗期望的功率。
[0098]步驟S14，對倒拖狀態(tài)的APU，如果Pgen*%en—Bmax> PengMAX > Pgen*%en—BMIN時，發(fā)電機和逆變器的工作效率介于最佳效率％en—BMAX和最低效率Hgen—BMAX之間。這時電機的工作點是在保證倒拖功率Peng = PengMAX = Pgen*ngen—B不變(即轉(zhuǎn)矩不變)條件下，沿恒轉(zhuǎn)矩特性曲線調(diào)整交軸電流和直軸電流的大小，使其輸入的功率滿足:Pgen = PMtOT-(PeSSMAX+Pa。。)，同時Qgen = Pgen-
PengMAX，呆lIEQgen ^ QgenMAX ο
[0099]步驟S15，對倒拖狀態(tài)的APU，如果Pgen*ngen—BMiN>PengMAx時，說明APU無法消耗來自總線的制動功率Pgen，這時應該利用機械摩擦制動系統(tǒng)消耗車輛的制動功率，算法可以如下:
[0100]Peng = PengMAX;
[0101 ]P gen — P engMAx/n.gen_BMIN — PengMAX+QgenMAX ;
[01 02 ]Pmotor — Pgen+ (PessMAX+Pacc ) — PengMAX+QgenMAX+PessMAX+Pacc ;
[01 03 ]P gearMAX — P motor/rimot—BMIN — QmotMAX-^P engMAX+QgenMAX+P essMAX+P acc ；
[01 04]PbrkF — P wheel—P gearMAx/n.trsm_B o
[0105]步驟S16，可見，電驅(qū)動系統(tǒng)可以產(chǎn)生并消納的最大制動功率為:
[01 06] P gearMAX — QmotMAX-^P engMAX+QgenMAX+P essMAX+P acc ο
[0107]特別地，在儲能系統(tǒng)滿電狀態(tài)下，PessMAX = 0;這時驅(qū)動電機的可產(chǎn)生并消納的最大制動功率為:
[01 08] P gearMAX — QmotMAX-^P engMAX+QgenMAX+P acc ;
[0109]輪胎處對應的制動功率為:
[01 10] P wheel— ( QmotMAX+PengMAX+QgenMAX+Pacc )/Htrsm—B ο
[0111]因此，當總制動功率小于上述值時，則僅僅需要電機制動，而不需要機械摩擦制動，從而保證了即使在儲能系統(tǒng)滿電狀態(tài)下，車輛下坡時持續(xù)制動的安全性。
[0112]舉例而言，某4X4輪轂電機驅(qū)動串聯(lián)混合動力車輛，車總重6噸，采用四個峰值功率為100kW、持續(xù)功率為50kW的驅(qū)動電機，每個電機和控制器的最大散熱能力QmcitMAx為10kW，采用一臺持續(xù)功率為lOOkW、峰值功率150kW的APU，發(fā)電機和逆變器的最大散熱能力QgenMM為20kW，發(fā)動機最大倒拖耗功PengMAx在2200rpm時可達50kW;儲能系統(tǒng)采用15kWh的磷酸鐵鋰電池，峰值充放電功率PessMAX為150kW，持續(xù)充放電功率為45kW ；附件平均消耗功率為1kW。
[0113]四個驅(qū)動電機可產(chǎn)生的峰值最大制動功率=4x 100 = 400KW ；持續(xù)制動功率4x50 =200kff；
[0114]當電池未充滿電時，短時可以消耗的制動功率為:
[01 15] P gearMAX — QmotMAX-^P engMAX+QgenMAX+P essMAX+P acc
[0116]=4xl0+50+20+150+10 = 270kW。
[0117]長時間持續(xù)可以消耗的制動功率為:
[0118]PgearMAx = 4xl0+50+20+45+10 = 165kW。
[0119]電池滿電后，長時間持續(xù)可以消耗的制動功率為:
[01 20] P gearMAX — QmotMAX-^P engMAX+QgenMAX+P acc
[0121]=4x10+50+20+10 = 120kW。
[0122]此時每個驅(qū)動電機逆變器產(chǎn)生的制動功率為30kW，自身消耗功率為10kW，可回饋功率為20kW;驅(qū)動電機和逆變器的工作效率為66.7%;發(fā)電機輸入功率為70kW，輸出給發(fā)動機的功率為50kW，發(fā)電機及其逆變器的工作效率為71 %。
[0123]120kW的制動功率消耗，對應6噸車輛，可以滿足9%坡度的道路上按照每小時80km的車速持續(xù)下坡，也就是即使在電池滿電狀態(tài)下，依靠動力系統(tǒng)的耗功制動而無需機械摩擦制動，可以滿足大部分常規(guī)制動需求。
[0124]上述制動控制方法，對應重型車輛具有非常重要的意義，因為重型車輛下坡和制動時本身的勢能和動能很大，導致制動功率需求也很大，儲能系統(tǒng)往往無法滿足電機回饋制動功率的需求，而本發(fā)明則大大提高了電機制動功率的范圍，從而降低機械摩擦制動的使用頻率，只有在緊急情況下才需要機械摩擦制動，大幅度降低了機械摩擦制動損耗，提高了制動了安全性和可靠性。
[0125]根據(jù)本發(fā)明實施例的兼顧回饋制動和耗功制動的車輛控制方法，在滿足下坡或制動時對車輛的制動轉(zhuǎn)矩要求的前提下，當動力電池電量不滿時，可優(yōu)化驅(qū)動電機的制動回饋效率以實現(xiàn)能量的高效回收，尤其是在儲能系統(tǒng)的充電能力下降、接受制動回饋功率有限甚至為零的條件下，通過調(diào)整驅(qū)動電機逆變器的控制算法，可主動降低驅(qū)動電機制動時的發(fā)電效率，從而降低了驅(qū)動電機逆變器回饋到電力總線上的功率值，并且可以通過調(diào)整發(fā)電機逆變器的控制算法，可主動降低發(fā)電機倒拖發(fā)動機耗功時發(fā)電機的驅(qū)動效率。其物理本質(zhì)，是將制動回饋的能量轉(zhuǎn)換為驅(qū)動電機及其逆變器的發(fā)熱，以及發(fā)電機及其逆變器的發(fā)熱，可顯著提高整個動力系統(tǒng)消耗的制動功率幅值，保證車輛即使在電池滿電條件下也具有持續(xù)電機制動及耗功的能力，提高了車輛的經(jīng)濟性、安全性和可靠性，降低了機械制動系統(tǒng)的磨損。
[0126]其次參照附圖描述根據(jù)本發(fā)明實施例提出的兼顧回饋制動和耗功制動的車輛控制裝置。
[0127]圖5是本發(fā)明實施例的兼顧回饋制動和耗功制動的車輛控制裝置的結構示意圖。
[0128]如圖5所示，該兼顧回饋制動和耗功制動的車輛控制裝置10包括:檢測模塊100、判斷模塊200和控制模塊300。
[0129]其中，檢測模塊100用于檢測車輛是否處于下坡和制動狀態(tài)，并且當處于下坡和制動狀態(tài)時，進一步檢測電機制動功率。判斷模塊200用于判斷電機制動功率是否高于儲能系統(tǒng)的最大充電功率。當電機制動功率低于儲能系統(tǒng)的最大充電功率時，控制模塊300控制驅(qū)動電機及其逆變器工作在最高效率點，并且當電機制動功率高于最大充電功率時，在保證驅(qū)動電機及其逆變器輸出的可回饋制動功率不高于預設閾值的條件下，通過降低驅(qū)動電機及其逆變器的工作效率以將部分制動功率轉(zhuǎn)換為驅(qū)動電機及其逆變器的功耗，以提高驅(qū)動電機逆變器輸入的制動功率值。本發(fā)明實施例的控制裝置10可以在儲能系統(tǒng)充電能力受限條件下，繼續(xù)采用電機產(chǎn)生期望的制動轉(zhuǎn)矩，而不用機械摩擦制動，提高了車輛的經(jīng)濟性、安全性和可靠性，降低了機械制動系統(tǒng)的磨損。
[0130]進一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，本發(fā)明實施例的控制裝置10還包括:計算模塊(圖中未具體標識)。計算模塊用于根據(jù)驅(qū)動電機及其逆變器的輸入制動功率和轉(zhuǎn)速確定驅(qū)動電機及其逆變器的最高效率和最低效率，并確定驅(qū)動電機在制動輸入功率下回饋的最大制動功率和最小制動功率。
[0131]進一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，根據(jù)驅(qū)動電機及其逆變器的最大散熱能力確定電流極限圓，從而在電機定子電流矢量軌跡圖上，通過恒轉(zhuǎn)矩曲線、MTPA曲線和極限電流圓來確定驅(qū)動電機及其逆變器的最高效率和最低效率，或者通過試驗制成MAP，從而由當前轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速查表獲得。
[0132]進一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，控制模塊300進一步用于當車輛的動力系統(tǒng)為非串聯(lián)混合動力系統(tǒng)時，在驅(qū)動電機可回饋的最小制動功率高于最大充電功率加上附件功率消耗后，才開始在采用電機回饋制動和機械摩擦制動協(xié)調(diào)控制。
[0133]進一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，控制模塊300進一步用于當車輛的動力系統(tǒng)為串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)時，在驅(qū)動電機可回饋的最小制動功率高于最大充電功率加上附件功率消耗后，進一步通過增加的APU倒拖耗功來實現(xiàn)更大的制動功率消耗，以進一步提高驅(qū)動電機逆變器輸入的制動功率值。
[0134]在本發(fā)明的實施例中，本發(fā)明實施例的控制裝置10還可以通過調(diào)整發(fā)電機逆變器的控制算法，可主動降低發(fā)電機倒拖發(fā)動機耗功時發(fā)電機的驅(qū)動效率。其物理本質(zhì)，是將制動回饋的能量轉(zhuǎn)換為驅(qū)動電機及其逆變器的發(fā)熱，以及發(fā)電機及其逆變器的發(fā)熱，可顯著提高整個動力系統(tǒng)消耗的制動功率幅值，保證車輛即使在電池滿電條件下也具有持續(xù)電機制動及耗功的能力。
[0135]需要說明的是，前述對兼顧回饋制動和耗功制動的車輛控制方法實施例的解釋說明也適用于該實施例的兼顧回饋制動和耗功制動的車輛控制裝置，此處不再贅述。
[0136]根據(jù)本發(fā)明實施例的兼顧回饋制動和耗功制動的車輛控制裝置，在滿足下坡或制動時對車輛的制動轉(zhuǎn)矩要求的前提下，當動力電池電量不滿時，可優(yōu)化驅(qū)動電機的制動回饋效率以實現(xiàn)能量的高效回收，尤其是在儲能系統(tǒng)的充電能力下降、接受制動回饋功率有限甚至為零的條件下，通過調(diào)整驅(qū)動電機逆變器的控制算法，可主動降低驅(qū)動電機制動時的發(fā)電效率，從而降低了驅(qū)動電機逆變器回饋到電力總線上的功率值，并且可以通過調(diào)整發(fā)電機逆變器的控制算法，可主動降低發(fā)電機倒拖發(fā)動機耗功時發(fā)電機的驅(qū)動效率。其物理本質(zhì)，是將制動回饋的能量轉(zhuǎn)換為驅(qū)動電機及其逆變器的發(fā)熱，以及發(fā)電機及其逆變器的發(fā)熱，可顯著提高整個動力系統(tǒng)消耗的制動功率幅值，保證車輛即使在電池滿電條件下也具有持續(xù)電機制動及耗功的能力，提高了車輛的經(jīng)濟性、安全性和可靠性，降低了機械制動系統(tǒng)的磨損。
[0137]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內(nèi)”、“外”、“順時針”、“逆時針”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0138]此外，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個”的含義是至少兩個，例如兩個，三個等，除非另有明確具體的限定。
[0139]在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體;可以是機械連接，也可以是電連接;可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通或兩個元件的相互作用關系，除非另有明確的限定。對于本領域的普通技術人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術語在本發(fā)明中的具體含義。
[0140]在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接觸，或第一和第二特征通過中間媒介間接接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0141]在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進行結合和組合。
[0142]盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領域的普通技術人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。
【主權項】
1.一種兼顧回饋制動和耗功制動的車輛控制方法，其特征在于，包括以下步驟: 檢測車輛是否處于下坡和制動狀態(tài)； 如果處于下坡和制動狀態(tài)，則進一步檢測電機制動功率； 判斷所述電機制動功率是否高于儲能系統(tǒng)的最大充電功率； 如果所述電機制動功率低于所述儲能系統(tǒng)的最大充電功率，則控制驅(qū)動電機及其逆變器工作在最高效率點；以及 如果所述電機制動功率高于所述最大充電功率，則在保證所述驅(qū)動電機及其逆變器輸出的可回饋制動功率不高于預設閾值的條件下，通過降低所述驅(qū)動電機及其逆變器的工作效率以將部分制動功率轉(zhuǎn)換為所述驅(qū)動電機及其逆變器的功耗，以提高所述驅(qū)動電機逆變器輸入的制動功率值。2.根據(jù)權利要求1所述的兼顧回饋制動和耗功制動的車輛控制方法，其特征在于，根據(jù)所述驅(qū)動電機及其逆變器的輸入制動功率和轉(zhuǎn)速確定所述驅(qū)動電機及其逆變器的最高效率和最低效率，并確定所述驅(qū)動電機在所述制動輸入功率下回饋的最大制動功率和最小制動功率。3.根據(jù)權利要求2所述的兼顧回饋制動和耗功制動的車輛控制方法，其特征在于，根據(jù)所述驅(qū)動電機及其逆變器的最大散熱能力確定電流極限圓，從而在電機定子電流矢量軌跡圖上，通過恒轉(zhuǎn)矩曲線、MTPA曲線和極限電流圓來確定所述驅(qū)動電機及其逆變器的最高效率和最低效率，或者通過試驗制成MAP，從而由當前轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速查表獲得。4.根據(jù)權利要求1所述的兼顧回饋制動和耗功制動的車輛控制方法，其特征在于，如果所述車輛的動力系統(tǒng)為非串聯(lián)混合動力系統(tǒng)，則在所述驅(qū)動電機可回饋的最小制動功率高于所述最大充電功率加上附件功率消耗后，才開始在采用電機回饋制動和機械摩擦制動協(xié)調(diào)控制。5.根據(jù)權利要求1所述的兼顧回饋制動和耗功制動的車輛控制方法，其特征在于，如果所述車輛的動力系統(tǒng)為串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)，則在所述驅(qū)動電機可回饋的最小制動功率高于所述最大充電功率加上附件功率消耗后，進一步通過增加的APU倒拖耗功來實現(xiàn)更大的制動功率消耗，以進一步提高所述驅(qū)動電機逆變器輸入的制動功率值。6.—種兼顧回饋制動和耗功制動的車輛控制裝置，其特征在于，包括: 檢測模塊，用于檢測車輛是否處于下坡和制動狀態(tài)，并且當處于下坡和制動狀態(tài)時，進一步檢測電機制動功率； 判斷模塊，用于判斷所述電機制動功率是否高于儲能系統(tǒng)的最大充電功率；以及 控制模塊，當所述電機制動功率低于所述儲能系統(tǒng)的最大充電功率時，控制驅(qū)動電機及其逆變器工作在最高效率點，并且當所述電機制動功率高于所述最大充電功率時，在保證所述驅(qū)動電機及其逆變器輸出的可回饋制動功率不高于預設閾值的條件下，通過降低所述驅(qū)動電機及其逆變器的工作效率以將部分制動功率轉(zhuǎn)換為所述驅(qū)動電機及其逆變器的功耗，以提高所述驅(qū)動電機逆變器輸入的制動功率值。7.根據(jù)權利要求6所述的兼顧回饋制動和耗功制動的車輛控制裝置，其特征在于，還包括: 計算模塊，用于根據(jù)所述驅(qū)動電機及其逆變器的輸入制動功率和轉(zhuǎn)速確定所述驅(qū)動電機及其逆變器的最高效率和最低效率，并確定所述驅(qū)動電機在所述制動輸入功率下回饋的最大制動功率和最小制動功率。8.根據(jù)權利要求7所述的兼顧回饋制動和耗功制動的車輛控制裝置，其特征在于，根據(jù)所述驅(qū)動電機及其逆變器的最大散熱能力確定電流極限圓，從而在電機定子電流矢量軌跡圖上，通過恒轉(zhuǎn)矩曲線、MTPA曲線和極限電流圓來確定所述驅(qū)動電機及其逆變器的最高效率和最低效率，或者通過試驗制成MAP，從而由當前轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速查表獲得。9.根據(jù)權利要求6所述的兼顧回饋制動和耗功制動的車輛控制裝置，其特征在于，所述控制模塊進一步用于當所述車輛的動力系統(tǒng)為非串聯(lián)混合動力系統(tǒng)時，在所述驅(qū)動電機可回饋的最小制動功率高于所述最大充電功率加上附件功率消耗后，才開始在采用電機回饋制動和機械摩擦制動協(xié)調(diào)控制。10.根據(jù)權利要求6所述的兼顧回饋制動和耗功制動的車輛控制裝置，其特征在于，所述控制模塊進一步用于當所述車輛的動力系統(tǒng)為串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)時，在所述驅(qū)動電機可回饋的最小制動功率高于所述最大充電功率加上附件功率消耗后，進一步通過增加的APU倒拖耗功來實現(xiàn)更大的制動功率消耗，以進一步提高所述驅(qū)動電機逆變器輸入的制動功率值。
【文檔編號】B60L7/22GK105857089SQ201610354081
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月25日
【發(fā)明人】李建秋, 洪坡, 徐梁飛, 楊福源, 歐陽明高
【申請人】清華大學