[实用新型]燃料电池/锂电池混合动力电动车的速度控制器

说明书

技术领域

本实用新型属于控制器，具体是燃料电池/锂电池混合动力电动车的速度控制器，可以用于燃料电池/锂电池混合动力电动车，或者燃料电池/蓄电池混合动力电动车，电动车类型包括旅游景区用的游览车、电动残疾人车、电动巡逻车，或电动沙滩车等。

背景技术

在混合动力电动车的整车控制中，速度控制是其主要目标，既要使速度平稳、启动时间短，也要使速度的自动调节能力强、不超过景区（市区）限速，同时保证电池的安全工作、使电池工作在最佳状态。

在速度控制的问题上，驾驶员踏板信号的解释是一个关键问题。目前国内外大部分技术都将驾驶员踏板信号解释为功率需求（或电流需求）。例如在《基于马尔可夫决策理论的燃料电池混合动力汽车能量管理策略》（《汽车工程》，vol.28，No.9,2006）中提到：“混合动力汽车的能量管理控制系统首先需要把当前车速下油门踏板或者制动踏板的位置解释成驾驶员期望的功率（即驾驶员需求功率），随后通过能量管理策略把这个驾驶员需求功率分配给燃料电池系统和蓄电池两个能量源”。也就是说，将需求功率（转矩）的大小正比例与驾驶员踏板信号α。这样带来的弊端如下：

（1）当油门加到满度1的时候，表明驾驶员要提高速度，但速度提高后，转矩应当随之下降，否则会造成功率的浪费，不利于速度的自动控制和效率的提高；

（2）若驾驶员较长时间踩踏油门至满度1或者较大的开度，则速度会超过限速，不利于城市或景区的限速控制。同时，燃料电池和锂电池被迫提供大电流，对电池的安全和寿命带来不良影响，严重时会损坏电池，因为锂电池大电流放电有一定的时间限制；

（3）若驾驶员操作不当，频繁变换油门大小，则转矩（电流）也随之频繁变换，会对电池和电机的使用寿命都带来不良影响，因为燃料电池和锂电池都不适宜电流频繁变化。

有的学者注意到了这一问题，例如清华大学的徐梁飞在《燃料电池混合动力参数辨识及整车控制策略优化》（机械工程学报，vol.45,No.2,2009）一文中，在最大油门开度下，把目标转矩T_qdmax与不同速度关联起来，即在不同速度下，根据经验曲线，获取对应的目标转矩T_qdmax。不同的油门开度再乘以相应的踏板信号α。T_qd=T_qdmax*α.目标转矩与转速、油门间的关系如图1所示。

从图1可以看出，该学者已经不把驾驶员意图直接解释为功率或转矩，而是与转速相关起来。但该曲线是依据经验而得，并未给出该非曲线的理论计算公式，也未给出该曲线绘制的依据。其弊端如下：

（1）由于缺乏一定的理论计算，该曲线给出的目标转矩值未必是最优的，也未必能使电动车的效率达到最高并有效地保护电池。

（2）该曲线中，当转速达到6000转以上时，已经达到电动机上限，在行车控制中，无论油门踏板开度多少，此时的目标转矩都应下降到相同数值（巡航转矩），而该曲线图中，不同的油门踏板，其数值不同。

（3）该曲线仅能使用于该课题所采用的电动机型号，对于其它型号的电动机则无法使用，因为缺乏统一的理论计算模式。

实用新型内容

本实用新型的目的是解决驾驶员意图识别及速度控制的技术问题，提供一种燃料电池/锂电池混合动力电动车的速度控制器。

为达到本实用新型的目的，本实用新型燃料电池/锂电池混合动力电动车的速度控制器，其特征是:包括驾驶员意图解释器、PI控制器、规则处理器、电机控制器，所述的驶员意图解释器将油门踏板行程α解释为目标车速Vr，目标车速Vr经由PI控制器计算得到电动机需求的电流值Imr，经过规则处理器和电机控制器后供给电动机控制电动机转速。

具体的: 燃料电池通过DC/DC变换器、电机控制器向电动机供电，锂电池通过电机控制器向电动机供电，所述的燃料电池、DC/DC变换器、锂电池、电机控制器受控于该速度控制器并通过CAN总线与速度控制器通讯。该速度控制器上连接操作控制器，操作控制器上连接LED显示器、按键与控制模块。

本实用新型的有益效果是：

1. 解决了驾驶员意图识别问题，将驾驶员意图解释为可变的目标车速，而不是直接解释为目标转矩，这样可以实现车辆的速度优化控制，同时对车辆电池寿命形成保护；

2.解决了速度控制问题，以目标车速为输入参考值，对电机转矩（电流）进行控制，使车辆平稳启动、稳定行驶、自动限速、保护电池。

进而使本实用新型具有以下优点：