一种采用能量约束的再生制动电流控制方法与流程

本发明属于电动汽车再生制动领域，具体涉及一种采用能量约束的再生制动电流控制方法。

背景技术：

电动汽车再生制动系统可以在制动过程中通过电机将车辆动能转化为电能储存在蓄电池、超级电容等储能装置中，并在驱动过程中释放出来。

电动汽车再生制动过程中，需要对制动电流进行控制以实现对制动力的控制，通常再生制动系统控制制动电流可构建的控制方式是：通过传感器测得车辆减速度，据此来控制制动电流使减速度处于期望的数值范围内。该方式的难点和复杂之处在于增设减速度传感器。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种采用能量约束的再生制动电流控制方法，用于双模串联复合电源的信号控制。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种采用能量约束的再生制动电流控制方法，在制动过程中，通过比较电机制动发电功率pg与串联电容电路功率pe的大小，判断电容回收模式，在不同的回收模式下，根据rc电路功率特性和能量守恒的约束关系得到双模串联复合电源再生制动电流的控制参数，实现再生制动电流控制。

进一步，所述电容回收模式包括单电容回收模式和双电容回收模式。

更进一步，所述双电容回收模式下，取制动电流持续时间t，计算一个控制周期t内电机发电输出能量eg和电路储能ee，判断ee是否等于eg，若ee＝eg，得到占空比d，否则继续取制动电流持续时间t，并计算eg和ee。

更进一步，所述电机发电输出能量eg＝δev-wf-em，其中：δev为动能减少量，wf为滚阻耗能，em为电磁损耗。

更进一步，所述电路储能ee＝ws+er，其中：ws为电容储能，er为复合电源电路等效电阻能耗。

进一步，所述单电容回收模式下，计算单电容功率pe′和电机制动发电功率pg，并比较pe′和pg的大小关系，若pe′≤pg，输出占空比d；若pe′>pg，取制动电流持续时间t，计算一个控制周期t内电机发电输出能量eg和电路储能ee′，判断ee′是否等于eg，若ee′＝eg，得到占空比d，否则继续取制动电流持续时间t，并计算eg和ee′。

更进一步，所述占空比d的输出需要判断制动信号是否存在，存在时，输出占空比d，否则电制动结束。

本发明的有益效果为：

1、本发明的控制方法可以确定双电容回收模式的最佳切换时间，即控制器比较pe与pg的大小关系，当pe大于pg时，采用双电容回收模式，当pe小于等于pg时，采用单电容回收模式，在理想时刻将双电容回收模式切换为单电容回收模式，提高能量回收效率。

2、本发明的控制方法通过测量车速和电容端电压，对制动电流的控制参数进行计算，包括：串联电容电路功率pe和电机制动发电功率pg，双电容模式下，复合电源电路等效电阻能耗er，单电容模式下，单电容功率pe′、电机制动发电功率pg和电路储能ee′，输出pwm信号占空比控制整流桥中晶闸管的导通时间，达到控制制动电流的效果。

附图说明

下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为一种采用能量约束的再生制动电流控制流程图；

图2为一种基于双模串联复合电源的主电路图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明一种采用能量约束的再生制动电流控制方法基于图2的一种双模串联复合电源，所述双模串联复合电源包括电机控制器k、整流桥(二极管d1-d3、晶闸管t1-t3，晶闸管t1-t3的门极分别与控制器相连)、双电容装置(超级电容ch、超级电容cl、电力二极管d4、电力二极管d5、晶闸管t4)、串联切换开关j、蓄电池b、电机m以及控制器(单片机)，电机控制器k输入端连接双电容装置和蓄电池b组成的复合电源，输出端连接电机m；整流桥输入端连接电机m，输出端正极连接电容ch正极和晶闸管t4正极，负极连接二极管d5正极、开关j1端和电容cl负极；电容ch正极连接整流桥正极和晶闸管t4正极，负极连接二极管d4正极和二极管d5负极；电容cl正极连接晶闸管t4负极、二极管d4负极和电机控制器k，负极连接二极管d5正极、整流桥负极和开关j1端；晶闸管t4正极连接整流桥正极和电容ch正极，负极连接电容cl正极、二极管d4负极和电机控制器k；二极管d4正极连接二极管d5负极和电容ch负极，负极连接晶闸管t4负极、电容cl正极和电机控制器k；蓄电池b正极连接开关j0端，负极连接电机控制器k；开关j2端与晶闸管t4负极、二极管d4负极和电容cl正极、电机控制器k连接；控制器还与开关j、晶闸管t4的门极相连，控制器通过驱动和制动信号判断系统模式，输出pwm信号控制整流桥晶闸管t4的开启以及开关j的位置。

如图1所示，一种采用能量约束的再生制动电流控制方法，包括以下步骤：

步骤(1)，制动过程中，控制器每隔时间△t接收一次制动信号(包含制动电流)、减速度期望、车速、超级电容cl和ch的端电压，其中，制动电流通过电流传感器获取，减速度期望值由制动踏板开度获取，车速通过霍尔传感器采集，超级电容端电压通过电压传感器采集。

步骤(2)，控制器计算串联电容电路功率pe与电机制动发电功率pg，其中：

pe＝ic(uch+ucl))(1)

pg＝ug·ic(2)

其中，ic为制动电流，uch和ucl为超级电容ch和cl端电压，ug为充电电压(通过车速获取)。

步骤(3)，控制器比较pe与pg的大小关系，当pe大于pg时，采用双电容电路，晶闸管t4截止；当pe小于等于pg时，采用单电容电路，晶闸管t4导通。

由于串联电容电路功率pe随制动过程越来越小直到pe≤pg，因此前半段制动过程采用双电容回收模式，执行步骤(4)与步骤(6)；当达到最佳切换点时晶闸管t4导通，系统切换为单电容回收模式，执行步骤(5)与步骤(6)。

步骤(4)，双电容回收模式下，取制动电流持续时间t，计算一个控制周期t内电机发电输出能量eg和电路储能ee，具体为：

eg＝δev-wf-em(3)

其中：δev为动能减少量，δev＝0.5mδv²，δv为车速变化量；wf为滚阻耗能，wf＝ftvη，ft为滚动阻力，ft＝mf，f为滚动阻力系数，η为机械效率，v为车速；em为电磁损耗，由电机特性确定；

ee＝ws+er(4)

其中：ws为电容储能，c为超级电容的电容量；er为复合电源电路等效电阻能耗，er＝(ug-uch-ucl)ict；

步骤(5)，判断ee是否等于eg，若ee＝eg，由t得到整流桥pwm控制占空比否则，返回步骤(4)；

步骤(6)，控制器判断制动信号是否存在，如果存在，输出占空比d，返回步骤(1)；否则输出占空比d＝0，制动结束；

步骤(7)，单电容回收模式下，计算单电容功率pe′，其中：

pe′＝ic·ucl(5)

步骤(8)，比较单电容功率pe′和电机制动发电功率pg的大小，若pe′小于等于pg，此时输出整流桥pwm信号(占空比d＝1)；若pe′大于pg，取制动电流持续时间t，计算一个控制周期t内电机发电输出能量eg和电路储能ee′，其中：

步骤(9)，判断ee′是否等于eg，若ee′＝eg，由t得到整流桥pwm控制占空比否则，返回步骤(8)；

步骤(10)，控制器判断制动信号是否存在，如果存在，输出占空比d，返回步骤(1)；否则输出占空比d＝0，制动结束。

以上所述对本发明进行了简单说明，只要采取本发明思路和工作方法进行简单修改运用到其他设备，或在不改变本发明主要构思原理下做出改进和润饰的等行为，均在本发明的保护范围之内。