CN103481782B - 一种混合动力汽车的仪器仪表系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种混合动力汽车的仪器仪表系统，其包括控制器和检测单元和显示单元，检测单元实时地检测车辆的车速、输出功率和蓄电池电量水平。控制器对检测单元传送来的距离信息和车速信息进行计算，判定车辆是否处于安全的再生制动距离中。本发明的仪器仪表系统可帮助驾驶员判定是否可以采用再生制动的方式制动，提高再生制动的安全性。另外，显示单元还包括制动模式提示功能；控制器还基于检测单元检测到的车速、输出功率和蓄电池电量水平估算在纯电动模式下车辆能够行驶的里程数。本发明的仪器仪表系统其可以直观地反映出仅采用纯电动模式工作时，以当前的车速行驶，蓄电池可以续航的里程数。
Description
技术领域
本发明涉及一种仪器仪表系统，更具体地涉及一种混合动力汽车的仪器仪表系统。
背景技术
混合动力汽车通常为燃料—蓄电池类型的混合动力汽车。通常混合动力汽车具有三种工作模式：纯燃料模式、纯电动模式和混合模式。混合模式中，电动机和发动机同时工作，同时输出功率。混合动力汽车可以通过电动/发电一体电机将动能转化成电能，存储到动力电池等储能装置里；在车辆启动、加速、爬坡等工况下，电动/发电一体电机可以利用这些电能来为车辆提供驱动力，从而提高车辆的性能，降低油耗，减少排放。
纯电动驱动模式可以作为某些混合动力系统的一种工作模式，在这种模式下，发动机停机，由电机来提供驱动车辆行驶的力矩。纯电动模式可以让发动机在排放和效率都比较差的低速区域停止工作，从而提高整车的燃油经济性和排放性能，例如深夜小区行驶时，驾驶员不愿意打扰周围居民而选择以纯电动模式工作。
然而现有技术中的混合动力汽车的仪器仪表系统中，往往只显示蓄电池的电量信息或者输出功率信息，此时驾驶员将不能判断蓄电池可以续航的历程数，这给驾驶员带来了困扰。
混合动力汽车中，常常具有两种制动方式，液压制动和再生制动。液压制动作为一种液压制动方式，其反应灵敏，制动高效，适用于刹车距离、时间短的情况，为常规的刹车方式。
再生制动是一种可以回收动能制动方式，其尤其适用于车速较低的情况下进行制动，但是其刹车距离长，制动时间慢。如果控制不好容易造成车辆追尾。现有技术中并没有一种仪器仪表系统能够有效地提示再生制动是否安全。
驾驶员踩下刹车踏板时，通常首先进行的是再生制动，当驾驶员机械往下踩踏板时会进入液压制动模式，一般情况下，对于混合动力汽车，驾驶员都是凭感觉进行制动，如果情况紧急就猛踩踏板进行液压制动，如果情况不紧急就轻踩踏板进行再生制动。然而驾驶员常常无法判断再生制动何时转化为液压制动，现有技术中也不存在这种仪表可以提示这种转换。
另外，对于采用废热利用的混合动力汽车，例如利用发动机废热来驱动车载空调的汽车，当车载空调的功率降低时，常常有部分功率剩余，而现有技术中并不存在显示这部分剩余功率的仪表，这让驾驶员可选择地余地较小。
另外，现有技术中虽然存在检测蓄电池温度，当蓄电池温度大于预定值时报警的技术，但是蓄电池工作时，瞬时温度常常大于预定值，这是正常的现象，现有技术中存在误报现象。
为解决上述问题，本发明提供了一种混合动力汽车的仪器仪表系统，其能够简单、高效地解决现有技术中的问题。
发明内容
本发明提供了一种混合动力汽车的仪器仪表系统，其功能齐全，简单高效，其能够帮助驾驶员合理地选择是否采用纯电动工作模式和判定是否可以采用再生制动的方式制动。具体而言本发明提供一种混合动力汽车的仪器仪表系统，所述混合动力汽车为采用燃料动力和蓄电池动力的汽车，所述混合动力汽车具有纯电动模式、纯燃料模式和混合模式三种工作方式，并具有再生制动和液压制动功能；所述仪器仪表系统包括控制器和检测单元和显示单元，所述检测单元实时地检测所述车辆的车速、输出功率和蓄电池电量水平；所述混合动力汽车还包括车前雷达，所述车前雷达对所述车辆前方的障碍物进行测距，并将测量得到的距离信息输送给所述检测单元；所述控制器对所述检测单元传送来的所述距离信息和车速信息进行计算，判定所述距离信息是否大于安全的再生制动距离，并将判断结果在所述显示单元中进行显示，当所述控制器判定所述距离信息大于安全的再生制动距离中时，所述显示单元显示一种颜色的标记表明驾驶员可以进行再生制动；当所述控制器判定所述距离信息小于或等于安全的再生制动距离时，所述显示单元上显示另一种颜色的标记表明驾驶员不可以进行再生制动；所述安全的再生制动距离这样计算：预先确定驾驶员的刹车反应时间T1，将所述检测单元检测到的车速乘以所述反应时间T1，得到刹车反应距离；所述控制器根据所存储的函数进行计算，获得在所述车速下再生制动距离，将所述刹车反应距离加上所述再生制动距离，即可获得安全的再生制动距离；所述显示单元还包括制动模式提示功能，当驾驶员踩下刹车踏板以再生制动的方式制动车辆时，所述显示单元显示一种颜色；当驾驶员继续踩下刹车踏板达到液压制动模式时，所述显示单元显示另一种颜色；所述控制器还基于所述检测单元检测到的所述车速，输出功率和蓄电池电量水平估算在纯电动模式下所述车辆能够行驶的里程数，并且将该里程数显示在所述仪器仪表系统上，所述估算这样实现：根据所述输出功率和蓄电池电量水平估算蓄电池还能良好工作的时间，将所述车速乘以所述蓄电池还能良好工作的时间，即获得所述车辆还能够在纯电动模式下继续行驶的里程数。
特别地，所述仪器仪表系统上可以对刹车反应时间T1根据不同的驾驶员进行设定。
特别地，所述仪器仪表系统设在驾驶座前方的仪表盘中，并且采用触控方式工作。
另外，所述蓄电池还能良好工作的时间这样估算：确定蓄电池能够正常工作的电量下限，用当前检测到的蓄电池电量减去所述电量下限，获得蓄电池能够正常工作的电量范围；计算出该电量范围中蓄电池能够输出的总功率，将该总功率除以当前检测到的车辆的输出功率，即得到所述蓄电池还能良好工作的时间。
另外，所述车辆输出功率这样计算：所述检测单元检测发动机的输出功率P1，同时检测蓄电池输出的电压和电流，将所述电压和电流相乘得到蓄电池的输出功率P2，P1加上P2即可得到车辆的输出功率，当采用纯燃料模式工作时，P2等于0。
进一步地，所述仪器仪表系统还显示以下信息：车速信息、燃油量、里程表、发动机输出功率、蓄电池输出功率。
特别地，所述混合动力汽车具有发动机废热利用功能，所述检测单元检测发动机废热的回收功率P3，同时检测利用废热的车辆部件所消耗的功率P4；所述控制器进行判定，如果P3>P4，则在所述显示单元中提示驾驶员有可用于给所述蓄电池充电的的废热功，驾驶员根据提示能够选择是否给所述蓄电池充电。
更进一步地，所述仪器仪表系统的所述检测单元还检测蓄电池温度，所述控制器根据所述检测单元传来的蓄电池温度信息进行判定：当所述温度信息大于规定值时，所述控制器开始计时，如果在规定的计时期间，所述温度信息一直保持在大于规定的值，则所述控制器向所述显示单元发送报警命令，所述显示单元提示驾驶员应当终止纯电动模式驾驶,当蓄电池温度下降到小于规定值时，则计时清零，重新计时蓄电池正常温度的保持时间，当在规定时间Tb内蓄电池温度一直保持在正常温度范围时，所述控制器向所述显示单元发送提示命令，所述显示单元提示驾驶员可以采用纯电动模式驾驶
本发明提供的混合动力汽车的仪器仪表系统，其可以直观地反映出仅仅采用纯电动模式工作时，以当前的车速行驶，蓄电池可以续航的里程数，帮助驾驶员合理地选择是否采用纯电动工作模式。另外，本发明目的还在于提供一种混合动力汽车的仪器仪表系统，其可以直观地帮助驾驶员判定是否可以采用再生制动的方式制动，以提高再生制动的安全性，同时更为高效地回收动能。
附图说明
图1是混合动力汽车的结构示意图；
图2是本发明实施例的再生制动判定流程图；
图3是本发明实施例的蓄电池续航里程计算的流程图；
图4是本发明实施例的废热功率回收判定的流程图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明进行更详细地描述。如图1所示，其示出了本发明的混合动力汽车的示意图。所示汽车包括发动机和电机，所述混合动力汽车为采用燃料动力和蓄电池动力的汽车，所述混合动力汽车具有纯电动模式、纯燃料模式和混合模式三种工作方式。通常在高速行驶时采用纯燃料模式，此时发动机工作而电机不工作，而在低速行驶时采用纯电动模式，此时电机工作而发电机不工作。在城市路况中，有时需要频繁地启动和制动，此时通常采用混合模式，在启动时主要采用电机工作。
混合动力汽车，通常具有两种制动模式。常规的液压制动模式，在这种模式中，汽车的刹车能转化为热能排到环境中。还有再生制动模式，再生制动技术在混合动力汽车领域中也是关键技术之一，混合动力汽车中，利用电机的发电功能可实现再生制动功能，其原理是在制动时将汽车行驶的惯性能量通过传动系统传递给电机，电机以发电方式工作，为动力电池充电实现制动能量的再生利用，与此同时，产生的电机制动力矩又可通过传动系统对驱动轮施加制动，产生制动力。由于再生制动利用了原本被消耗于摩擦制动的能量，可降低电动汽车的能耗，改善汽车的经济性能。
本发明的混合动力汽车具有再生制动和液压制动功能。当驾驶者踩下刹车踏板时，首先进行的是再生制动，当驾驶者进一步踩下油门踏板到一定程度时，再进行液压制动。本发明的仪器仪表系统包括控制器和检测单元和显示单元，所述控制器(ECU)具有控制、计算能力，即为微电脑装置。如图2所示，所述检测单元连接车辆的各种传感器，其实时地检测所述车辆的车速、输出功率和蓄电池电量水平。以上的车速、输出功率，蓄电池电量水平可以采用常规的方式检测。所述混合动力汽车还包括车前雷达，所述车前雷达对所述车辆前方的障碍物进行测距，并将测量得到的距离信息输送给所述检测单元。例如，在行驶中车前雷达对车辆前方的车辆进行测距，在车辆入库时对地面的障碍物进行测距。所述控制器对所述检测单元传送来的所述距离信息和车速信息进行计算，判定所述距离信息是否大于安全的再生制动距离，并将判断结果在所述显示单元中进行显示，当所述控制器判定所述距离信息大于安全的再生制动距离时，所述显示单元显示一种颜色的标记表明驾驶员可以进行再生制动；当所述控制器判定所述距离信息小于或等于安全的再生制动距离中时，所述显示单元上显示另一种颜色的标记表明驾驶员不可以进行再生制动；所述安全的再生制动距离这样计算：预先确定驾驶员的刹车反应时间T1，将所述检测单元检测到的车速乘以所述反应时间T1，得到刹车反应距离；所述控制器进行计算，获得在所述车速下再生制动距离，将所述刹车反应距离加上所述再生制动距离，即可获得安全的再生制动距离。例如，每个驾驶者的刹车反应时间都可以设定，驾驶者可以自由选择刹车反应时间等级，如1级为0.2秒，2级为0.4秒等。当车速为72kW/h时，采用1级刹车反应时间的驾驶者的反应距离为20m/s*0.2＝4m，所述控制器中存储有各个车速下采用再生制动，直到车辆完全停止时的再生制动距离的函数F(X)，所述控制器输入刹车时的车速，根据该函数即可求出再生制动距离。所述函数由车辆进行再生制动刹车实验并经过数据曲线拟合而得到，基本上能够反应不同车速下的再生刹车距离。
所述显示单元还包括制动模式提示功能，当驾驶员踩下刹车踏板时，首先进行的是再生制动模式，当驾驶员继续往下踩刹车踏板时进入液压制动模式。所述仪器仪表系统的检测单元实时检测液压制动装置中液压的变化，当出现液压变化时，将该变化输送给所述控制器，所述控制器判定此时已经进入液压制动模式，并向所述显示单元发送提示命令。
以再生制动的方式制动车辆时，所述显示单元显示一种颜色，例如显示黄灯；当驾驶员继续踩下刹车踏板达到液压制动模式时，所述显示单元显示另一种颜色，例如显示红灯；也就是说，当驾驶员踩下刹车出现红灯时，即为达到了液压制动的范围，此时驾驶员如果需要液压制动，则继续保持或者继续往下踩刹车，如果需要再生制动则向上松开刹车踏板。
如图3所示，其实出了本发明估算蓄电池续航里程的流程图。所述控制器还基于所述检测单元检测到的所述车速，输出功率和蓄电池电量水平估算在纯电动模式下所述车辆能够行驶的里程数，并且将该里程数显示在所述仪器仪表系统上。这种显示的优点是显而易见的，例如车辆在深夜行驶时，驾驶员不想在发动机模式下驾驶，而向在低噪音的纯电动模式下行驶，而此时驾驶员通常仅仅获得蓄电池的电量信息，而不能直观地了解到所述蓄电池还能够续航的里程，这不利于驾驶员的判断。因此，本发明的仪表将具备这种显示功能，显示出在当前的车速下，蓄电池的续航里程。所述估算这样实现：根据所述输出功率和蓄电池电量水平估算蓄电池还能良好工作的时间，将所述车速乘以所述蓄电池还能良好工作的时间Tm，即获得所述车辆还能够在纯电动模式下机械行驶的里程数。所述蓄电池还能良好工作的时间这样估算：确定蓄电池能够正常工作的电量水平下限，用当前检测到的蓄电池电量减去所述电量下限，获得蓄电池能够正常工作的电量范围；计算出该电量范围中蓄电池能够输出的总功率，将该总功率除以当前检测到的车辆的输出功率，即得到所述蓄电池还能良好工作的时间。例如，当前的混合动力汽车的输出功率为100kW，车速为72km/h,当前的蓄电池电量水平为80％，而蓄电池正常工作的电量水平下限例如为15％，则两者相减求出蓄电池正常工作的电量范围为65％。所述控制器计算65％的蓄电池电量可以输出的总功，例如为300kW.h(蓄电池电量在下限值之上时，其电压是基本稳定的，预先计算出电量从电池上限例如95％下降到下限值15％时(其正常工作范围为80％)，电池输出的总功率W(该总功率可以进行多次实验获得)，按比率就可以算出65％正常工作的电量水平内所做的总功W1，即W1＝W*(65％/80％))，则可以算出所述蓄电池还能良好工作的时间Tm为300kW.h除以100kW等于3小时，再乘以当前的车速72km/h，即可得到在当前车速下，以纯电动模式时车辆还能够续航的里程数为216公里(3乘以72等于216)。
本发明的所述仪器仪表系统设在驾驶座前方的仪表盘中，并且采用触控方式工作，例如采用触摸屏，所述仪器仪表系统还显示以下信息：车速信息、燃油量、里程表、发动机输出功率、蓄电池输出功率。
本发明所述车辆输出功率这样计算：所述检测单元检测发动机的输出功率P1，同时检测蓄电池输出的电压和电流，将所述电压和电流相乘得到蓄电池的输出功率P2，P1加上P2即可得到车辆的输出功率，当采用纯燃料模式工作时，P2等于0。
另外，参照图4，本发明的所述混合动力汽车具有发动机废热利用功能，废热利用是利用汽车发动机或者电动机工作中的热量进行做功，例如利用制冷工质膨胀推动膨胀机进行做功。这部分废热功通常用来给车载空调提供动力，但是驾驶员在使用中往往不清楚这部分功率有多大，尤其不清楚当这部分废热驱动车载空调做功后是否还有剩余，因此本发明的仪器仪表系统将具备这种功能。本发明的所述检测单元检测发动机废热的回收功率P3(检测膨胀机的输出功率)，同时检测利用废热的车辆部件所消耗的功率P4(例如检测车载空调的输出功率)；所述控制器进行判定，如果P3>P4，则在所述显示单元中提示驾驶员有可用于给所述蓄电池充电的的废热功，驾驶员根据提示能够选择是否给所述蓄电池充电。
本发明的仪器仪表系统，还能提示驾驶员终止纯电动模式驾驶。本发明通过采用控制器进行计时，可以有效地判定蓄电池的温度超过预定值时，是否是蓄电池故障或者蓄电池不能正常工作。本发明的混合动力汽车采用所述仪器仪表系统的所述检测单元来检测蓄电池温度，所述控制器根据所述检测单元传来的蓄电池温度信息进行判定：当所述温度信息大于规定值时，所述控制器开始计时，如果在规定的计时期间Ta，所述温度信息一直保持在大于规定的值(例如35度，该温度与电池的种类相关)，则所述控制器向所述显示单元发送报警命令，所述显示单元提示驾驶员应当终止纯电动模式驾驶；当蓄电池温度下降到小于所述规定的值时，则计时清零，重新计时蓄电池正常温度的保持时间，当在规定时间Tb内蓄电池温度一直保持在正常温度范围时，所述控制器向所述显示单元发送提示命令，所述显示单元提示驾驶员可以采用纯电动模式驾驶。
本发明的混合动力汽车的仪器仪表系统具有辅助功能强大，提供信息齐全的特点，可以给驾驶员提供多种有用的信息，帮助驾驶员选择合理的驾驶方式，提高了车辆能量的回收效率。
尽管已经结合实施例对本发明进行了详细地描述，但是本领域技术人员应当理解地是，在不背离本发明精神和实质下的各种修正、形变都是允许的，它们都落入本发明权利要求的保护范围之中。
Claims (8)
1.一种混合动力汽车的仪器仪表系统，所述混合动力汽车为采用燃料动力和蓄电池动力的汽车，所述混合动力汽车具有纯电动模式、纯燃料模式和混合模式三种工作方式，并具有再生制动和液压制动功能；所述仪器仪表系统包括控制器和检测单元和显示单元，所述检测单元实时地检测车辆的车速、输出功率和蓄电池电量水平；所述混合动力汽车还包括车前雷达，所述车前雷达对所述车辆前方的障碍物进行测距，并将测量得到的距离信息输送给所述检测单元；所述控制器对所述检测单元传送来的所述距离信息和车速信息进行计算，判定所述距离信息是否大于安全的再生制动距离，并将判断结果在所述显示单元中进行显示，当所述控制器判定所述距离信息大于安全的再生制动距离中时，所述显示单元显示一种颜色的标记表明驾驶员可以进行再生制动；当所述控制器判定所述距离信息小于或等于安全的再生制动距离时，所述显示单元上显示另一种颜色的标记表明驾驶员不可以进行再生制动；所述安全的再生制动距离这样计算：预先确定驾驶员的刹车反应时间T1，将所述检测单元检测到的车速乘以所述反应时间T1，得到刹车反应距离；所述控制器根据所存储的函数进行计算，获得在所述车速下再生制动距离，将所述刹车反应距离加上所述再生制动距离，即可获得安全的再生制动距离；所述显示单元还包括制动模式提示功能，当驾驶员踩下刹车踏板以再生制动的方式制动车辆时，所述显示单元显示一种颜色；当驾驶员继续踩下刹车踏板达到液压制动模式时，所述显示单元显示另一种颜色；所述控制器还基于所述检测单元检测到的所述车速、输出功率和蓄电池电量水平估算在纯电动模式下所述车辆能够行驶的里程数，并且将该里程数显示在所述仪器仪表系统上，所述估算这样实现：根据所述输出功率和蓄电池电量水平估算蓄电池还能良好工作的时间，将所述车速乘以所述蓄电池还能良好工作的时间，即获得所述车辆还能够在纯电动模式下继续行驶的里程数。
2.如权利要求1所述的混合动力汽车的仪器仪表系统，其特征在于，所述仪器仪表系统上可以对刹车反应时间T1根据不同的驾驶员进行设定。
3.如权利要求2所述的混合动力汽车的仪器仪表系统，其特征在于，所述仪器仪表系统设在驾驶座前方的仪表盘中，并且采用触控方式工作。
4.如权利要求1-3任意一项所述的混合动力汽车的仪器仪表系统，其特征在于，所述蓄电池还能良好工作的时间这样估算：确定蓄电池能够正常工作的电量下限，用当前检测到的蓄电池电量减去所述电量下限，获得蓄电池能够正常工作的电量范围；计算出该电量范围中蓄电池能够输出的总功率，将该总功率除以当前检测到的车辆的输出功率，即得到所述蓄电池还能良好工作的时间。
5.如权利要求1-3任意一项所述的混合动力汽车的仪器仪表系统，其特征在于，所述车辆输出功率这样计算：所述检测单元检测发动机的输出功率P1，同时检测蓄电池输出的电压和电流，将所述电压和电流相乘得到蓄电池的输出功率P2，P1加上P2即可得到车辆的输出功率，当采用纯燃料模式工作时，P2等于0。
6.如权利要求1-3任意一项所述的混合动力汽车的仪器仪表系统，其特征在于，所述仪器仪表系统还显示以下信息：车速信息、燃油量、里程表、发动机输出功率、蓄电池输出功率。
7.如权利要求1-3任意一项所述的混合动力汽车的仪器仪表系统，其特征在于，所述混合动力汽车具有发动机废热利用功能，所述检测单元检测发动机废热的回收功率P3，同时检测利用废热的车辆部件所消耗的功率P4；所述控制器进行判定，如果P3>P4，则在所述显示单元中提示驾驶员有可用于给所述蓄电池充电的的废热功，驾驶员根据提示能够选择是否给所述蓄电池充电。
8.如权利要求1-3任意一项所述的混合动力汽车的仪器仪表系统，其特征在于，所述仪器仪表系统的所述检测单元还检测蓄电池温度，所述控制器根据所述检测单元传来的蓄电池温度信息进行判定：当所述温度信息大于规定值时，所述控制器开始计时，如果在规定的计时期间，所述温度信息一直保持在大于规定的值，则所述控制器向所述显示单元发送报警命令，所述显示单元提示驾驶员应当终止纯电动模式驾驶；当蓄电池温度下降到小于所述规定的值时，则计时清零，重新计时蓄电池正常温度的保持时间，当在规定时间Tb内蓄电池温度一直保持在正常温度范围时，所述控制器向所述显示单元发送提示命令，所述显示单元提示驾驶员可以采用纯电动模式驾驶。
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