集成液力与电池的车辆复合能源系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术提供了一种集成液力与电池的车辆复合能源系统及其控制方法，系统包括整车控制器、液压储能器、电液控制模块、双向液压马达、减速机构、离合器、驱动电机、减速器、电池、电机控制器及电池管理系统、制动助力控制单元、CAN总线；双向液压马达的输出轴通过减速机构、离合器与驱动电机的转子的一端连接，驱动电机转子的另一端通过减速器与车轮连接；双向液压马达控制端口与电液控制模块电连接，双向液压马达、电液控制模块、离合器、电池管理系统、制动助力控制单元并联在CAN总线上。本发明专利技术可在电池

【技术实现步骤摘要】
集成液力与电池的车辆复合能源系统及其控制方法
本专利技术属于新能源汽车
，特别涉及一种集成液力与电池的车辆复合能源系统及其控制方法。
技术介绍
纯电动汽车技术发展迅速，已成为传统汽车的发展方向。纯电动汽车较传统燃油车节能的主要贡献点在于可通过电机实现制动能量回收，而电动汽车的节能效果在很大程度上取决于车辆在循环工况下的制动能量回收效率。现有纯电动汽车以电池作为储能装置，驾驶员制动时，整车控制系统控制驱动电机切换为发电模式提供制动转矩，以实现制动能量回收。然而，现有电动汽车储能系统中，制动能量回收效率受到电机转速及电池SOC状态的双重制约，导致能量回收效率不高。一方面，驱动电机存在发电转速阈值，当制动时电机转速低于某一阈值时，电机的反电势(感应电动势)过低，自身的耗能会大于回收的能量，需退出发电模式，此时车辆动能只能通过机械摩擦制动予以消耗。另一方面，当电池SOC处于高值区间时，若进一步进行充电，所引起的电池过充，将导致电池组寿命降低或损坏，故新能源汽车能量管理系统中均设置可充电SOC限值，当SOC高于此限值时，禁止实施制动能量回收。以上限制导致电动车辆在循环工况下的制动能量回收比例低，整车节能效果提升受限。因此，如何提高制动能量回收比例成为了电动汽车经济性提升过程中急迫需要解决的技术瓶颈之一。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种能有效提高电动车辆制动能量回收效率，扩大电动汽车实施制动能量回收的工况范围，提高制动能量回收比率，提升电动车辆的节能效果的集成液力与电池的车辆复合能源系统及其控制方法。本专利技术采用的技术方案是：一种集成液力与电池的车辆复合能源系统，包括整车控制器、液压储能器、电液控制模块、双向液压马达、减速机构、离合器、驱动电机、电池、电机控制器及电池管理系统、制动助力控制单元及CAN总线；双向液压马达的输出轴通过减速机构、离合器与驱动电机的转子的一端连接，驱动电机转子的另一端通过减速器与车轮连接；所述的双向液压马达的两个进油口分别与油箱和液压储能器连接，液压储能器的进油口与电液控制模块的出油口连接，电液控制模块的进油口与双向液压马达的出油口连接；双向液压马达控制端口与电液控制模块电连接；所述的驱动电机与电机控制器电连接，车轮设有机械制动机构，机械制动机构与制动助力控制单元电连接；所述的电池与电池管理系统电连接；所述的电液控制模块、离合器、电机控制器、电池管理系统及制动助力控制单元并联在CAN总线上，CAN总线与整车控制器电连接。一种上述的集成液力与电池的车辆复合能源系统的控制方法，其特征在于：当驾驶员踩下加速踏板时，车辆进入驱动模式；整车的质量、车速、汽车迎风面积、飞轮转动惯量、车轮转动惯量、油门踏板开度、油门踏板开度变化率计算驾驶员需求功率P；整车控制器根据液压储能器的实时压力、最低压力所对应的气体体积、气体多变指数计算液压储能器储能状态Ec；整车控制器通过液压储能器储能状态Ec、双向液压马达供能循环周期的时间、减速机构效率及减速器效率计算双向液压马达的输出驱动功率Phyd；根据CAN总线上的当前电机转速，通过存储于整车控制器中的电机转速-转矩MAP，结合传动比及传动效率，获取驱动电机的输出驱动功率Pmo；整车控制器根据液压储能器储能状态Ec、驾驶员需求功率P、双向液压马达的输出驱动功率Phyd、驱动电机的输出驱动功率Pmo，进行驱动模式的选择和控制；当驾驶员踩下制动踏板时，车辆进入制动能量回收模式；车辆制动助力控制单元通过CAN总线上的制动踏板开度、前轴到质心距离、汽车轴距、整车质量计算驱动电机和双向液压马达所在车轴上的驾驶员目标制动力Ft；整车控制器根据液压储能器的实时压力、最低压力所对应的气体体积、气体多变指数计算液压储能器储能状态Ec；整车控制器通过液压储能器储能状态Ec、双向液压马达供能循环周期的时间、轮胎中心速度、减速机构效率及减速器效率计算双向液压马达提供的制动力Fbf；根据CAN总线上的当前电机转速数据，通过存储于整车控制器中的电机转速-转矩MAP，结合传动比、减速器效率及轮胎半径，获取驱动电机所能提供制动力Fmf；整车控制器根据驾驶员目标制动力Ft、双向液压马达能提供的制动力Fbf、驱动电机所能提供制动力Fmf及液压储能器的储能状态Ec，进行制动能量回收模式的选择和控制。上述的集成液力与电池的车辆复合能源系统的控制方法中，驱动模式的选择和控制的具体方法如下：若液压储能器的能量Ec小于最低能量Emin，即液压储能器未储能；此时整车控制器控制离合器断开，并启动驱动电机，整车控制器控制集成液力与电池的车辆复合能源系统采用电力驱动模式进行驱动；若液压储能器的能量Ec不小于最低能量Emin，此时液压储能器已储能；此时若驾驶员需求功率P不大于双向液压马达的输出驱动功率Phyd，则整车控制器控制离合器结合，同时控制双向液压马达切换为马达模式，整车控制器控制集成液力与电池的车辆复合能源系统采用液压驱动模式进行驱动；若液压储能器2的能量Ec不小于最低能量Emin，此时液压储能器2已储能；进一步的，若驾驶员需求功率P大于双向液压马达3的输出驱动功率Phyd，则整车控制器控制离合器6结合，并控制双向液压马达3切换为马达模式，同时控制驱动电机7启动，使驱动电机7功率与双向液压马达3的输出驱动功率之和与驾驶员需求功率相等，即P＝Phyd+Pmo，整车控制器控制集成液力与电池的车辆复合能源系统采用液力和电力进行混合驱动。上述的集成液力与电池的车辆复合能源系统的控制方法中，制动能量回收模式的选择和控制的具体方法如下：车辆进入制动能量回收模式后，在与驱动电机及双向液压马达共同连接的车轴中，若驱动电机转速n小于电机最低发电阈值转速nmin，液压储能器的储能状态Ec小于最高能量Emax，且双向液压马达提供的制动力Fbf不小于该车轴所需的目标制动力Ft时，整车控制器控制离合器结合，并控制双向液压马达切换为油泵模式，整车控制器控制集成液力与电池的车辆复合能源系统进入双向液压马达制动模式；在与驱动电机及双向液压马达共同连接的车轴中，若驱动电机转速n小于电机最低发电阈值转速nmin，液压储能器的储能状态Ec小于最高能量Emax，且双向液压马达所提供的制动力Fbf小于该车轴所需的目标制动力Ft时，整车控制器控制离合器结合，并控制双向液压马达切换为油泵模式，双向液压马达提供一部分制动力，其余所需制动力由车辆机械制动系统提供，整车控制器控制集成液力与电池的车辆复合能源系统进入液压马达制动和机械制动相结合的制动模式；在与驱动电机及双向液压马达共同连接的车轴中，若驱动电机转速n不小于电机最低发电阈值转速nmin，液压储能器的储能状态Ec等于最高能量Emax，且驱动电机所能提供制动力Fmf不小于该车轴所需的目标制动力时，双向液压马达无法提供制动力，整车控制器控制离合器分离；此时制动力由驱动电机单独提供，整车控制器控制集成液力与电池的车辆复合能源系统进入电机单独制动模式；在与驱动电机及双向液压马达共同连接的车轴中，若驱动电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集成液力与电池的车辆复合能源系统，其特征是：包括整车控制器、液压储能器、电液控制模块、双向液压马达、减速机构、离合器、驱动电机、减速器、电池、电机控制器及电池管理系统、制动助力控制单元及CAN总线；/n双向液压马达的输出轴通过减速机构、离合器与驱动电机的转子的一端连接，驱动电机转子的另一端通过减速器与车轮连接；所述的双向液压马达的两个进油口分别与油箱和液压储能器连接，液压储能器的进油口与电液控制模块的出油口连接，电液控制模块的进油口与双向液压马达的出油口连接；双向液压马达控制端口与电液控制模块电连接；/n所述的驱动电机与电机控制器电连接，车轮设有机械制动机构，机械制动机构与制动助力控制单元电连接；所述的电池与电池管理系统电连接；所述的电液控制模块、离合器、电机控制器、电池管理系统及制动助力控制单元并联在CAN总线上，CAN总线与整车控制器电连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种集成液力与电池的车辆复合能源系统，其特征是：包括整车控制器、液压储能器、电液控制模块、双向液压马达、减速机构、离合器、驱动电机、减速器、电池、电机控制器及电池管理系统、制动助力控制单元及CAN总线；
双向液压马达的输出轴通过减速机构、离合器与驱动电机的转子的一端连接，驱动电机转子的另一端通过减速器与车轮连接；所述的双向液压马达的两个进油口分别与油箱和液压储能器连接，液压储能器的进油口与电液控制模块的出油口连接，电液控制模块的进油口与双向液压马达的出油口连接；双向液压马达控制端口与电液控制模块电连接；
所述的驱动电机与电机控制器电连接，车轮设有机械制动机构，机械制动机构与制动助力控制单元电连接；所述的电池与电池管理系统电连接；所述的电液控制模块、离合器、电机控制器、电池管理系统及制动助力控制单元并联在CAN总线上，CAN总线与整车控制器电连接。


2.一种权利要求1所述的集成液力与电池的车辆复合能源系统的控制方法，其特征在于：当驾驶员踩下加速踏板时，车辆进入驱动模式；整车控制器根据整车的质量、车速、汽车迎风面积、飞轮转动惯量、车轮转动惯量、油门踏板开度、油门踏板开度变化率计算驾驶员需求功率P；整车控制器根据液压储能器的实时压力、最低压力、实时压力所对应的气体体积、气体多变指数计算液压储能器储能状态Ec；整车控制器通过液压储能器储能状态Ec、双向液压马达供能循环周期的时间、减速机构效率及减速器效率计算双向液压马达的输出驱动功率Phyd；整车控制器根据CAN总线上的电机转速，通过存储于整车控制器中的电机转速-转矩MAP，结合减速器效率，计算驱动电机的输出驱动功率Pmo；整车控制器根据液压储能器储能状态Ec、驾驶员需求功率P、双向液压马达的输出驱动功率Phyd、驱动电机的输出驱动功率Pmo，进行驱动模式的选择和控制；
当驾驶员踩下制动踏板时，车辆进入制动能量回收模式；车辆制动助力控制单元通过CAN总线上的制动踏板开度信号、前轴到质心的距离、汽车轴距、整车质量计算驱动电机和双向液压马达所在车轴上的驾驶员目标制动力Ft；根据液压储能器的实时压力、最低压力所对应的气体体积、气体多变指数计算液压储能器的储能状态Ec；整车控制器通过液压储能器储能状态Ec、双向液压马达供能循环周期时间、轮胎中心速度、减速机构效率及减速器效率计算双向液压马达提供的制动力Fbf；根据CAN总线上的当前电机转速信号，通过存储于整车控制器中的电机转速-转矩MAP，结合传动比、减速器效率及轮胎半径，获取驱动电机所能提供的制动力Fmf；整车控制器根据驾驶员目标制动力Ft、双向液压马达所能提供制动力Fbf、驱动电机所能提供制动力Fmf及液压储能器的储能状态Ec，进行制动能量回收模式的选择和控制。


3.根据权利要求2所述的集成液力与电池的车辆复合能源系统的控制方法，驱动模式的选择和控制的具体方法如下：
若液压储能器的能量Ec小于最低能量Emin，此时整车控制器控制离合器断开，并启动驱动电机，整车控制器控制集成液力与电池的车辆复合能源系统采用电力驱动模式进行驱动；
若液压储能器的能量Ec不小于最低能量Emin；此时若驾驶员需求功率P不大于双向液压马达的输出驱动功率Phyd，则整车控制器控制离合器结合，同时控制双向液压马达切换为马达模式，整车控制器控制集成液力与电池的车辆复合能源系统采用液压驱动模式进行驱动；
若液压储能器的能量Ec不小于最低能量Emin，此时，若驾驶员需求功率P大于双向液压马达的输出驱动功率Phyd，则整车控制器控制离合器结合，并控制双向液压马达切换为马达模式，同时控制驱动电机启动，使驱动电机功率与双向液压马达的输出驱动功率之和与驾驶员需求功率相等，即P＝Phyd+Pmo，整车控制器控制集成液力与电池的车辆复合能源系统采用液力和电力进行混合驱动。


4.根据权利要求2所述的集成液力与电池的车辆复合能源系统的控制方法，制动能量回收模式的选择和控制的具体方法如下：
车辆进入制动能量...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅兵，朱泰平，孟步敏，刘金刚，王伟达，胡余良，刘杰，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43