车辆的动力回收方法、系统及车辆与流程

1.本技术涉及车辆自动控制技术领域，尤其涉及一种车辆的动力回收方法、系统及车辆。


背景技术：

2.随着车辆技术的不断发展，提供多种减速技术确保车辆减速制动过程的安全性，通过控制动能的大小，实现车辆减速。现有技术中，为了提高能量的利用率，车辆普遍安装有动力回收系统。现有的动力回收方案存在能量回收效率比较低的问题。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本公开实施例提供一种车辆的动力回收方法、系统及车辆，至少部分解决现有技术中存在的问题。
4.第一方面，本公开实施例提供了一种车辆的动力回收方法，所述方法包括：传感器子系统获取当前车轮速度；油门子系统获取目标车身速度；控制子系统根据所述当前车轮速度及所述目标车身速度确定所述车辆达到所述目标车身速度对应的目标后轮扭矩，其中，在所述目标后轮扭矩为减速扭矩的情况下，所述控制子系统根据制动优先级算法选择制动模式对车辆减速，所述制动模式包括再生制动模式、电机的反向力矩制动模式和摩擦制动模式中的至少一种。
5.根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述控制子系统根据制动优先级算法选择制动模式对车辆减速包括：判断高压电池子系统是否能够对通过所述再生制动减速转换得到的电能进行存储和所述高压电池子系统的瞬态充能电流是否超出预设的所述高压电池的充电电流上限，其中，当所述高压电池子系统能够对通过所述再生制动减速转换得到的电能进行存储，且所述高压电池子系统的瞬态充能电流未超出预设的所述高压电池的充电电流上限时，所述控制子系统选择所述再生制动模式对车辆减速；以及其中，当所述高压电池子系统不能够对通过所述再生制动减速转换得到的电能进行存储和/或所述高压电池子系统的瞬态充能电流超出预设的所述高压电池的充电电流上限时，所述控制子系统选择电机的反向力矩制动模式对车辆减速，其中当所述电机的反向力矩制动模式提供的最大扭矩小于制动所需扭矩时，所述控制子系统选择在电机的反向力矩制动模式的最大扭矩基础上叠加摩擦制动模式的扭矩对车辆减速，以及其中当所述电机的反向力矩制动模式的最大扭矩为0时，所述控制子系统选择完全由摩擦制动模式对车辆减速。
[0006] 根据本公开实施例的一种具体实现方式，当满足以下等式1时：
……
等式1判断所述高压电池子系统能够储存再生制动模式转换得到的电能，其中，为动力回收效率，为车动能，为电池容量，soc为电池的荷电状态。
[0007]
根据本公开实施例的一种具体实现方式，当满足以下等式2时：
ꢀ……
等式2判断所述高压电池子系统瞬态充能电流未超出预设的所述高压电池充电电流上限，其中，为动力回收时的充电电流，为所述高压电池充电电流上限，所述充电电流与制动扭矩相关，所述电池充电电流上限与当前电池的荷电状态soc和电池温度t相关。
[0008]
根据本公开实施例的一种具体实现方式，当采用所述电机的反向力矩制动模式对车辆减速时，还需满足以下等式3：
……
等式3其中，为电机的反向力矩制动模式的最大扭矩，为冷却液流量，c为冷却液比热容，为电机温度上限，为当前电机温度，为制动时的车轮速度。
[0009]
根据本公开实施例的一种具体实现方式，当电机的反向力矩制动模式的最大扭矩小于所述所需制动扭矩时，叠加摩擦制动模式的扭矩进行减速，其中，当电机的反向力矩制动模式的最大扭矩=0时，所述制动扭矩完全由摩擦制动模式提供。
[0010]
根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述方法还包括对所述电机的反向力矩制动模式的最大扭矩进行修正：所述电机的反向力矩制动模式的修正后的最大扭矩为：
……
等式4其中，为电机热惯性修正项，为电机导热不一致性修正项， 》1且 》1。
[0011]
根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述方法还包括进行电机温度预测：基于如下等式5预测制动过程k＋ 1时刻的电机温度：
……
等式5其中，为电机质量，为等效比热熔，为 k＋ 1时刻的所需制动扭矩，为 k＋ 1时刻的制动时车轮速度，为起始时刻的电机温度，以及为 k时刻的电机温度。
[0012]
第二方面，本公开实施例提供了一种车辆的动力回收系统，其特征在于，所述系统包括：传感器子系统，用于获取当前车轮速度；油门子系统，用于获取目标车身速度；
控制子系统，在所述目标后轮扭矩为减速扭矩的情况下，根据如上述第一方面所述的方法选择制动模式对车辆减速。
[0013]
第三方面，本公开实施例提供了一种车辆，其特征在于，包括如上述第二方面所述的车辆的动力回收系统。
[0014]
本公开实施例中的车辆的动力回收方法、系统及车辆，通过计算制动所需扭矩准确地预测和选择所需制动模式对车辆进行减速，并对通过高压电池子系统对再生制动减速转换得到的电能进行存储，在提高能量回收效果及摩擦制动模式系统的使用寿命的同时进行动力回收，方便后续使用。
附图说明
[0015]
为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0016]
图1为本技术实施例提供的车辆的动力回收方法的流程示意图；图2为本技术实施例提供的车辆的动力回收方法的步骤s103的流程示意图；图3为本技术实施例提供的车辆的动力回收系统的结构示意图；以及图4为本技术实施例提供的车辆的动力回收系统的另一结构示意图。
具体实施方式
[0017]
下面结合附图对本技术实施例进行详细描述。
[0018]
以下通过特定的具体实例说明本技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本技术的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。本技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本技术的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0019]
要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本技术，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。
[0020]
还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本技术的基本构想，图式中仅显示与本技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0021]
另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的
技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。
[0022]
本技术实施例提供一种车辆的动力回收方法。
[0023]
参见图1，本公开实施例提供的一种车辆的动力回收方法。
[0024]
在步骤s101处，传感器子系统获取当前车轮速度。
[0025]
在本实施例中，车辆的动力回收方法可以由车辆的动力回收系统执行，车辆的动力回收系统包括传感器子系统、油门子系统、控制子系统、高压电池子系统、及后轮驱动子系统，控制子系统分别与传感器子系统、油门子系统、高压电池子系统、及后轮驱动子系统连接。
[0026]
在本实施例中，车辆安装有传感器子系统，传感器子系统包括多种采集车辆状态信息的传感器，通过传感器可以实时采集车辆的状态信息。具体来说，传感器子系统可以包括速度传感器，可以通过速度传感器采集当前车轮速度，例如当前车轮速度是20千米/时。
[0027]
在步骤s102处，油门子系统获取目标车身速度。
[0028]
可选地，步骤s102包括： 所述油门子系统接收驾驶员输入的目标车身速度。
[0029]
在本实施例中，驾驶员在需要对车辆的速度进行调整的情况下，通过油门子系统输入想要调整到的目标车身速度，并将目标车身速度输入控制子系统，控制子系统根据当前车轮速度及目标车身速度进行减速或者加速处理，在减速处理时，优先执行动力回收过程。例如，目标车身速度是10千米/时，若当前车轮速度是20千米/时，则控制子系统进行减速处理，同时优先进行动力回收过程。
[0030]
在步骤s103处，控制子系统根据所述当前车轮速度及所述目标车身速度确定所述车辆达到所述目标车身速度对应的目标后轮扭矩，其中，在所述目标后轮扭矩为减速扭矩的情况下，所述控制子系统根据制动优先级算法选择制动模式对车辆减速，所述制动模式包括再生制动模式、电机的反向力矩制动模式和摩擦制动模式中的至少一种。
[0031]
制动的过程优先采用再生制动（或称动力回收方法）进行制动。由于动力回收方法受电池所能储存的电能和瞬态充能电流的能力约束，当动力回收方法产生的扭矩不能满足制动扭矩所需扭矩时，通过采用电机的反向力矩制动模式对电机施加反向电流实现制动。但使用电机的反向力矩制动模式进行制动时，动能会在电机端转化为热能，因此电机的反向力矩制动模式所能提供的扭矩受当前电机温度和电机极限温度约束。
[0032]
当制动所需的扭矩不能完全由电机的反向力矩制动模式产生的扭矩满足时，需通过传统的摩擦制动模式补充扭矩，此时制动扭矩由电机的反向力矩制动模式和摩擦制动模式共同提供。
[0033]
当电机过热或是电气系统故障时，则只能依靠摩擦制动模式提供制动力。由此可知制动方式的优先级排序依次为：再生制动模式、电机的反向力矩制动模式、电机的反向力矩制动模式和摩擦制动模式共同作用、摩擦制动模式。
[0034]
更具体地，控制子系统根据制动优先级算法选择制动模式对车辆减速包括以下步骤：判断高压电池子系统是否能够对通过所述再生制动减速转换得到的电能进行存储和所述高压电池子系统的瞬态充能电流是否超出预设的所述高压电池的充电电流上限，其中，当所述高压电池子系统能够对通过所述再生制动减速转换得到的电能进行存储，且所述高压电池子系统的瞬态充能电流未超出预设的所述高压电池的充电电流上限
时，所述控制子系统选择所述再生制动模式对车辆减速；以及其中，当所述高压电池子系统不能够对通过所述再生制动减速转换得到的电能进行存储和/或所述高压电池子系统的瞬态充能电流超出预设的所述高压电池的充电电流上限时，所述控制子系统选择电机的反向力矩制动模式对车辆进行减速，其中当所述电机的反向力矩制动模式提供的最大扭矩小于制动所需扭矩时，所述控制子系统选择在电机的反向力矩制动模式的最大扭矩基础上叠加摩擦制动模式的扭矩对车辆减速，以及其中当所述电机的反向力矩制动模式的最大扭矩为0时，所述控制子系统选择完全由摩擦制动模式对车辆减速。
[0035]
在本实施例中，所述电机为液冷电机。
[0036]
进一步地，在本发明实施例中，当满足以下等式1时：
……
等式1判断所述高压电池子系统能够储存再生制动模式转换得到的电能，其中，为动力回收效率，为车动能，为电池容量，soc为电池的荷电状态。式（1）即表示要求回收的电能不能超过电池的储能上限。
[0037]
当满足以下等式2时：
……
等式2判断所述高压电池子系统瞬态充能电流未超出预设的所述高压电池充电电流上限，其中，为动力回收时的充电电流，为所述高压电池充电电流上限，所述充电电流与制动扭矩相关，所述电池充电电流上限与当前电池的荷电状态soc和电池温度t相关，两者均为标定量。
[0038]
当式（1）和（2）均满足时，采取动力回收模式进行制动，当式（1）和（2）的其中任意一项不满足时，优先选择进行电机的反向力矩制动模式。
[0039]
当采用所述电机的反向力矩制动模式对车辆减速时，还需满足以下等式3：
……
等式3其中，为电机的反向力矩制动模式的最大扭矩，为冷却液流量， c为冷却液比热容，为电机温度上限，为当前电机温度，为制动时的车轮速度。
[0040]
等式3的推导过程如下：电机的反向力矩制动模式的制动扭矩由下式约束：
……
等式3-1其中，为制动时的转速，为电机所能承受的热功率(电机的最大热功率)。由于电机的反向力矩制动模式制动的过程较短且热能主要集中在电机端，对于电机的热功率上限可由下式估计：
……
等式3-2其中，为电机的最大热功率，为冷却液流量， c为冷却液比热容，为电机温度上限，为当前电机温度,dt为电机温度上限与当前电机温度的差值。结合式
等式3-1和3-2可知，在电机不过热的情况下，电机的反向力矩制动模式的最大扭矩需满足上述等式3。
[0041]
当所需制动扭矩大于所述电机的反向力矩制动模式的最大扭矩时，所需制动扭矩无法由电机的反向力矩制动模式的扭矩满足，则需叠加摩擦制动模式的扭矩进行减速，当电机的反向力矩制动模式和摩擦制动模式共同作用时满足以下条件：
……
等式3-3其中，当电机的反向力矩制动模式产生的扭矩=0时，所需制动扭矩完全由摩擦制动模式提供，即
……
等式3-4。
[0042]
在本发明实施例中，由于电机存在一定的热惯性且电机温度的监测点不一定为温度最高点，因此在摩擦制动模式介入的扭矩点需要考虑电机的导热不一致性和热惯性等问题。
[0043]
为减少因温度检测误差造成的制动模式选择错误，需要对反向力矩制动的最大扭矩进行修正，电机的反向力矩制动模式的修正后的最大扭矩为：
……
等式4其中，为电机热惯性修正项，为电机导热不一致性修正项， 》1且 》1。
[0044]
当反向力矩制动的最大扭矩欠修正时会致使摩擦制动模式介入过迟，从而导致制动扭矩过渡不连贯而产生抖动和制动距离延长等问题，当过修正时会导致摩擦制动模式介入过早从而降低摩擦制动系统的寿命等问题。因此，在本发明实施例中，在反向力矩制动过程中通过对电机温度进行提前预测来更快地进行模式切换，从而可以在一定程度上使摩擦制动模式的介入时间更准确，从而提升制动性能。
[0045]
在本发明实施例中，基于如下等式5可以预测制动过程k＋ 1时刻的电机温度：
……
等式5其中，为电机质量，为等效比热熔，为 k＋ 1时刻的所需制动扭矩，为 k＋ 1时刻的制动时车轮速度，为起始时刻的电机温度，以及为 k时刻的电机温度。
[0046]
考虑液冷电机在电机的反向力矩制动模式过程需满足热平衡，即
……
等式5-1其中，为电机质量、为等效比热熔，为冷却液温度，为电机放热功率，且制动过程较短不会大幅影响冷却液温度，所以制动开始的电机温度可以近似视为冷却液温度，因此结合等式5-1，制动过程k＋ 1时刻的电机温度可通过等式5预测。
[0047]
可选地，请参阅图2，步骤103中的所述控制子系统采用所述再生制动模式对车辆减速。
[0048]
在步骤1031处，所述控制子系统将再生制动模式信号和所述目标后轮扭矩输入后轮驱动子系统。
[0049]
在步骤1032处，所述后轮驱动子系统将所述车辆的后轮的扭矩调整为所述目标后轮扭矩，并根据所述再生制动模式信号，将减速过程中的动能通过逆变器转换为电能。
[0050]
这样，所述控制子系统采用所述再生制动模式对车辆减速，将减速过程的动能转换为电能，到达循环利用能量的效果。
[0051]
可选地，步骤s103中的所述控制子系统根据所述当前车轮速度及所述目标车身速度确定所述车辆达到所述目标车身速度对应的目标后轮扭矩，包括：所述控制子系统计算所述当前车轮速度及所述目标车身速度之间的差值，根据所述差值确定所述车辆到达所述目标车身速度所需的目标后轮扭矩。
[0052]
所述方法还包括：当所述目标后轮扭矩的方向与所述后轮的当前扭矩的方向相反时，所述控制子系统确定所述目标后轮扭矩为减速扭矩。
[0053]
举例来说，目标车身速度是20千米/时，若当前车轮速度是40千米/时，所述控制子系统计算所述当前车轮速度及所述目标车身速度之间的差值为20千米/时，根据差值20千米/时，确定车辆到达目标车身速度20千米/时所需的目标后轮扭矩，由于目标车身速度20千米/时所需的目标后轮扭矩与当前扭矩的方向相反，目标车身速度20千米/时所需的目标后轮扭矩为减速扭矩。
[0054]
在步骤s104处，所述高压电池子系统对再生制动减速转换得到的电能进行存储。
[0055]
在本实施例中，高压电池子系统的电能存储容量有预设上限，在到达存储的电能到达预设上限时，就无法对再生制动减速转换得到的电能进行存储，因而，需要在步骤s103中对高压电池子系统判断是否能存储再生制动模式转换的电能，以免无法存储再生制动模式转换的电能，白白消耗掉再生制动模式的电能。
[0056]
可选地，本实施例提供的车辆的动力回收方法还包括：所述控制子系统在所述高压电池子系统不能储存再生制动模式转换得到的电能时，根据制动优先级算法选择采用摩擦制动模式或电机的反向力矩制动模式对车辆减速。
[0057]
这样，在高压电池子系统不能储存再生制动模式转换得到的电能时，采用电机的反向力矩制动模式和/或摩擦制动模式对车辆减速。提供其他制动模式方便车辆完成制动过程，有利于确保车辆的安全驾驶。
[0058]
与上面的方法实施例相对应，参见图3，本公开实施例还提供了一种车辆的动力回收系统200，该系统200包括：传感器子系统201，用于获取当前车轮速度；油门子系统202，用于获取目标车身速度；控制子系统203，用于在所述目标后轮扭矩为减速扭矩的情况下，根据如步骤s101-步骤s104所述的方法选择制动模式对车辆减速。
[0059]
在本实施例中，所述车辆的动力回收系统200还包括高压电池子系统204，用于对再生制动减速转换得到的电能进行存储。
[0060]
可选地，所述控制子系统203还用于在所述高压电池子系统不能储存再生制动模式转换得到的电能时，根据制动优先级算法选择采用电机的反向力矩制动模式和/或摩擦制动模式对车辆减速。
[0061]
可选地，请参阅图4，所述控制子系统203还用于将再生制动模式信号和所述减速扭矩输入后轮驱动子系统205；所述后轮驱动子系统205还用于将所述车辆的后轮的扭矩调整为所述目标后轮扭矩，并根据所述再生制动模式信号，将减速过程中的动能通过逆变器转换为电能。
[0062]
可选地，所述控制子系统203还用于计算所述当前车轮速度及所述目标车身速度之间的差值，根据所述差值确定所述车辆到达所述目标车身速度所需的目标后轮扭矩；并当所述目标后轮扭矩的方向与所述后轮的当前扭矩的方向相反时，确定所述目标后轮扭矩为减速扭矩。
[0063]
本实施例提供的车辆的动力回收系统可以对应地执行上述车辆的动力回收方法实施例中的内容，本实施例未详细描述的部分，参照上述方法实施例中记载的内容，在此不再赘述。
[0064]
本公开实施例还提供了一种车辆，包括前述实施例中提供的车辆的动力回收系统。
[0065]
本实施例的车辆可以对应的执行上述方法实施例中的内容，本实施例未详细描述的部分，参照上述方法实施例中记载的内容，在此不再赘述。
[0066]
本公开实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序在处理器上运行时执行前述方法实施例中的车辆的动力回收方法。
[0067]
本公开实施例提供的计算机可读存储介质，可以对应的执行上述方法实施例中的内容，本实施例未详细描述的部分，参照上述方法实施例中记载的内容，在此不再赘述。
[0068]
本公开实施例还提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算程序，该计算机程序包括程序指令，当该程序指令被计算机执行时，使该计算机执行前述方法实施例中的车辆的动力回收方法。
[0069]
本实施例的计算机程序产品，可以对应的执行上述车辆的动力回收方法实施例中的内容，本实施例未详细描述的部分，参照上述方法实施例中记载的内容，在此不再赘述。
[0070]
需要说明的是，本公开上述的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体地例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器（ram）、只读存储器（rom）、可擦式可编程只读存储器（eprom或闪存）、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器（cd-rom）、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。上述计算机可读介质可以是电子设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入电子设备中。
[0071]
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本公开的操作的计算机程序代码，上述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如java、smalltalk、c++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(lan)或
广域网(wan)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机（例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接）。
[0072]
附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
[0073]
描述于本公开实施例中所涉及到的单元可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。其中，单元的名称在某种情况下并不构成对该单元本身的限定。
[0074]
应当理解，本公开的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。
[0075]
以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。