CN106240378B - 一种汽车减速能量管理方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种汽车减速能量管理方法及系统，其中，汽车减速能量管理方法包括：步骤S1，采集CAN总线、LIN总线及硬线输入信号；步骤S2，根据采集的CAN总线、LIN总线及硬线输入信号，在不同时间片里判断车辆所处上电工况或运行工况，并根据判断出的上电工况或运行工况进行相应的能量回收管理控制。本发明相对于已有方法提高了能量管理的可控性，同时具有较高的可移植性，可以将传统汽车经过简单的加装实现高效的能量回收管理；可以有效实现制动和减速能量回收，并能根据驾驶工况对回收的能量进行管理，提高能源利用率。

Description

一种汽车减速能量管理方法及系统
技术领域
本发明汽车技术领域，尤其涉及一种汽车减速能量管理方法及系统。
背景技术
制动能量管理目的是车辆在减速或制动时，将一部分机械能（动能）转化为其他形式的能量后存储，当工况适当时释放能量，从而提高车辆的能源利用率。减速能量管理系统在电动汽车领域应用较为广泛，而在传统燃油车中使用和研究的较少。传统燃油车的减速能量回收管理是通过曲轴上的发电机将机械能转化为电能储存于储能器中；在需要的时候储能器放电，通过变压器直接给用电器供电。
由于传统燃油车不存在电动汽车中都设有的锂电池，所以选用体积适中且具有高功率特性的超级电容（EDLC）作为储能器。EDLC同时具有电容的高功率特性和电池的高能量特性，同时还具有高比功率、长循环寿命，超低温性能，高可靠性等特点，其较强的大电流充放电能力比较符合减速能量管理系统的特点。
现有某车型上增加了可以升降压的DCDC转换器，以及用于储能的EDLC模组，并在EDLC和起动机之间通过开关控制通断。此方案发电机为常规发电机，通过DCDC的双向转换实现EDLC的充电和放电，同时EDLC可以作为起动机启动时电源。在EDLC馈电时由蓄电池为起动机启动供电，通过控制开关吸合来实现。另一现有车型采用LI电池组作为辅助电源，并在启动时为受保护负载供电，通过继电器实现回路通断。前述两方案都可以实现能量回收，但是均存在共同的缺点如下：
1、使用普通发电机，无法根据目前汽车运行工况智能化的控制发电量；
2、回收的能量只能用于起动机工作或者对用电负载起保护作用，无法可控地将回收的能量应用在汽车绝大部分的用电负载。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种通过区分汽车的运行工况，实现可控的能量回收及释放的汽车减速能量管理方法及系统。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种汽车减速能量管理方法，包括：
步骤S1，采集CAN总线、LIN总线及硬线输入信号；
步骤S2，根据采集的CAN总线、LIN总线及硬线输入信号，在不同时间片里判断车辆所处上电工况或运行工况，并根据判断出的上电工况或运行工况进行相应的能量回收管理控制。
其中，所述步骤S2中，判断上电工况具体包括：
当钥匙位置处于ON档电、不处于启停工况、发动机正在运转且不处于启动工况时判断为发动机运行的ON档上电工况；
当钥匙位置处于ON档电、不处于启停工况、发动机未运转且不处于启动工况时判断为发动机未运行的ON档上电工况；
当钥匙位置处于ON档电、处于启停工况、发动机未运转且不处于启动工况时判断为启停停机工况；
当钥匙位置为ON档电且发动机正在启动，则判断为启停启动工况；
当钥匙位置为Crank档电且发动机正在启动，则判断为钥匙启动工况。
其中，所述步骤S2中，判断运行工况具体包括：
当车速为零、车速有效、不踩踏油门踏板、油门踏板信号有效、不踩制动踏板、制动踏板有效、怠速标志位置位同时成立时判断为怠速工况；
当车速大于10KM/H、车速有效、油门开度小于0.4%、油门踏板信号有效、不踩制动踏板、制动踏板有效、怠速标志位为零同时成立时判断为减速工况；
当油门开度大于1%、油门踏板信号有效、不踩制动踏板、制动踏板信号有效、怠速标志位为零同时成立时判断为加速工况；
当车速大于10KM/H、车速信号有效、油门踏板小于0.4%、油门踏板信号有效、踩踏制动踏板、制动踏板信号有效、怠速标志位为零同时成立时判断为制动工况。
其中，所述时间片包括第一时间片、第二时间片和第三时间片，所述第一时间片、第二时间片和第三时间片均自同一时刻起算，所述时间片的时长由短至长依次为第一时间片、第二时间片、第三时间片。
其中，以所述第一时间片为周期，周期性地采集点火开关硬线信号，当采集到5次均为有效的点火开关硬线信号时，将发动机启动标志位置位；若5次中任意一次采集的点火开关硬线信号为无效，则清除计数器并将发动机启动标志位设为零。
其中，在所述第二时间片内，首先判断是钥匙启动还是启停启动，然后进一步判断储能器的电压是否可以用于启动，若可以则使储能器直接连接至起动机，为起动机供电；若不可以则使用蓄电池对起动机进行供电。
其中，在所述第三时间片内，首先判断汽车处于正常行驶工况、启停停机工况还是发动机未运行的ON档上电工况，
若汽车处于正常行驶工况，则首先判断储能器电压是否低于充电阈值，若低于充电阈值则先进行预充电，若电压值正常则进一步判断蓄电池电量，再判断汽车运行工况处于减速工况、制动工况、怠速工况、加速工况中哪一种，在处于减速工况和制动工况时利用减速能量对储能器进行充电，在处于怠速工况和加速工况时利用储能器对用电器放电；
若汽车处于启停停机工况，则进一步判断储能器电压是否高于充电阈值，若是则使用储能器为负载供电，否则使用蓄电池为负载供电；
若汽车处于发动机未运行的ON档上电工况，则控制继电器吸合，设置DC/DC直流转换器状态为待机。
其中，所述第一时间片的时长为2毫秒，所述第二时间片的时长为10毫秒，所述第三时间片的时长为100毫秒。
其中，所述的汽车减速能量管理方法还包括：当汽车处于正常行驶工况下，能量等级处于HH等级时储能器电能通过DC/DC直流转换器输出为负载供电，同时用于保持蓄电池电量；能量等级处于HL等级时负载由蓄电池供电，同时为储能器提供直连快充；能量等级处于LH等级时储能器电能通过DC/DC直流转换器输出为负载供电，同时用于给蓄电池稳压充电；能量等级处于LL等级时对蓄电池和储能器进行定压定流充电，其中，
当蓄电池和储能器电量均高于能量等级判断阈值时为HH等级，当蓄电池电量高于能量等级判断阈值而储能器电量低于能量等级判断阈值时为HL等级，当蓄电池电量低于能量等级判断阈值而储能器电量高于能量等级判断阈值时为LH等级，当蓄电池和储能器电量均低于能量等级判断阈值时为LL等级，所述能量等级判断阈值为30%。
其中，所述的汽车减速能量管理方法还包括：在储能器的充电阈值或放电阈值上增加弹性区间作为实际的阈值，用于防止运行工况的频繁跳变。
本发明还提供一种汽车减速能量管理系统，包括：
能量回收控制器；
与能量回收控制器通过LIN总线连接的可通讯发电机；
与能量回收控制器通过CAN总线连接的DC/DC直流转换器；
通过硬线与DC/DC直流转换器连接的储能器；以及
受能量回收控制器控制而切换储能器充放电模式的第一继电器和第二继电器；
所述能量回收控制器用于采集CAN总线、LIN总线及硬线输入信号，并根据采集的CAN总线、LIN总线及硬线输入信号，在不同时间片里判断车辆所处上电工况或运行工况，再根据判断出的上电工况或运行工况进行相应的能量回收管理控制。
其中，所述能量回收控制器用于控制所述第二继电器接合、所述第一继电器断开，使所述可通讯发电机、起动机与所述储能器直连，实现对所述储能器的快充和快放；以及控制所述第二继电器断开、所述第一继电器接合，实现对所述储能器的定压定流的充电和放电。
其中，所述判断上电工况具体包括：
当钥匙位置处于ON档电、不处于启停工况、发动机正在运转且不处于启动工况时判断为发动机运行的ON档上电工况；
当钥匙位置处于ON档电、不处于启停工况、发动机未运转且不处于启动工况时判断为发动机未运行的ON档上电工况；
当钥匙位置处于ON档电、处于启停工况、发动机未运转且不处于启动工况时判断为启停停机工况；
当钥匙位置为ON档电且发动机正在启动，则判断为启停启动工况；
当钥匙位置为Crank档电且发动机正在启动，则判断为钥匙启动工况。
其中，所述判断运行工况具体包括：
当车速为零、车速有效、不踩踏油门踏板、油门踏板信号有效、不踩制动踏板、制动踏板有效、怠速标志位置位同时成立时判断为怠速工况；
当车速大于10KM/H、车速有效、油门开度小于0.4%、油门踏板信号有效、不踩制动踏板、制动踏板有效、怠速标志位为零同时成立时判断为减速工况；
当油门开度大于1%、油门踏板信号有效、不踩制动踏板、制动踏板信号有效、怠速标志位为零同时成立时判断为加速工况；
当车速大于10KM/H、车速信号有效、油门踏板小于0.4%、油门踏板信号有效、踩踏制动踏板、制动踏板信号有效、怠速标志位为零同时成立时判断为制动工况。
其中，所述时间片包括第一时间片、第二时间片和第三时间片，所述第一时间片、第二时间片和第三时间片均自同一时刻起算，所述时间片的时长由短至长依次为第一时间片、第二时间片、第三时间片。
其中，所述能量回收控制器用于以所述第一时间片为周期，周期性地采集点火开关硬线信号，当采集到5次均为有效的点火开关硬线信号时，将发动机启动标志位置位；若5次中任意一次采集的点火开关硬线信号为无效，则清除计数器并将发动机启动标志位设为零。
其中，所述能量回收控制器用于在所述第二时间片内，首先判断是钥匙启动还是启停启动，然后进一步判断储能器的电压是否可以用于启动，若可以则使储能器直接连接至起动机，为起动机供电；若不可以则使用蓄电池对起动机进行供电。
其中，所述能量回收控制器用于在所述第三时间片内，首先判断汽车处于正常行驶工况、启停停机工况还是发动机未运行的ON档上电工况，
若汽车处于正常行驶工况，则首先判断储能器电压是否低于充电阈值，若低于充电阈值则先进行预充电，若电压值正常则进一步判断蓄电池电量，再判断汽车运行工况处于减速工况、制动工况、怠速工况、加速工况中哪一种，在处于减速工况和制动工况时利用减速能量对储能器进行充电，在处于怠速工况和加速工况时利用储能器对用电器放电；
若汽车处于启停停机工况，则进一步判断储能器电压是否高于充电阈值，若是则使用储能器为负载供电，否则使用蓄电池为负载供电；
若汽车处于发动机未运行的ON档上电工况，则控制继电器吸合，设置DC/DC直流转换器状态为待机。
其中，所述第一时间片的时长为2毫秒，所述第二时间片的时长为10毫秒，所述第三时间片的时长为100毫秒。
其中，在所述储能器的充电阈值或放电阈值上增加弹性区间作为实际的阈值，用于防止运行工况的频繁跳变。
本发明实施例的有益效果在于：
本发明相对于已有方法提高了能量管理的可控性，同时具有较高的可移植性，可以将传统汽车经过简单的加装实现高效的能量回收管理；
可以有效实现制动和减速能量回收，并能根据驾驶工况对回收的能量进行管理，提高能源利用率；
在汽车启动时可以通过控制储能器完成启动，首先保证蓄电池电压不会有瞬间跳变延长电池寿命，同时可以保证启动时用电器电压稳定，不影响其正常工作；
通过采集的蓄电池数据和储能器数据对车用能量进行管理，根据能量等级去管理负载的使用情况，能高效智能地使用储能器的能量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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发明的一些实施例，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他的附图。
图1是本发明实施例一一种汽车减速能量管理系统的结构示意图。
图2是本发明实施例二一种汽车减速能量管理方法的流程示意图。
图3是本发明实施例二中2毫秒时间片的工作流程示意图。
图4是本发明实施例二中10毫秒时间片的工作流程示意图。
图5是本发明实施例二中100毫秒时间片的工作流程示意图。
具体实施方式
以下各实施例的说明是参考附图，用以示例本发明可以用以实施的特定实施例。
请参照图1所示，本发明实施例一提供一种汽车减速能量管理系统包括：
能量回收控制器；
与能量回收控制器通过LIN总线连接的可通讯发电机；
与能量回收控制器通过CAN总线连接的DC/DC直流转换器；
通过硬线与DC/DC直流转换器连接的储能器；以及
受能量回收控制器控制而切换储能器充放电模式的第一继电器和第二继电器；
能量回收控制器用于采集CAN总线、LIN总线及硬线输入信号，并根据采集的CAN总线、LIN总线及硬线输入信号，在不同时间片里判断车辆所处上电工况或运行工况，再根据判断出的上电工况或运行工况进行相应的能量回收管理控制。
具体地，能量回收控制器通过CAN总线与DC/DC直流转换器进行数据交互和控制，通过LIN总线与可通讯发电机进行数据交互和控制，储能器在系统中通过硬线和DC/DC以及继电器连通。能量回收控制器控制第二继电器R2接合、第一继电器R1断开，使可通讯发电机、起动机与储能器直连，实现储能器电能的快充和快放；能量回收控制器控制第二继电器R2断开、第一继电器R1接合则可以实现储能器的定压定流的充电和放电，定压定流的控制是通过能量回收控制器发出给DC/DC直流转换器的CAN线信号实现。这套系统成本低且可依据实际工况进行可控的能量回收及释放。
基于本发明实施例一的汽车减速能量管理系统，请参照图2所示，本发明实施例二一种汽车减速能量管理方法，包括：
步骤S1，采集CAN总线、LIN总线及硬线输入信号；
步骤S2，根据采集的CAN总线、LIN总线及硬线输入信号，在不同时间片里判断车辆所处上电工况或运行工况，并根据判断出的上电工况或运行工况进行相应的能量回收管理控制。
步骤S1中，采集CAN总线、LIN总线及硬线输入信号如下表所示：
Name Memory Comment
EBS_BattTemp v LIN总线输入：蓄电池温度输入
EBS_SOC v LIN总线输入：蓄电池电量输入
GEN_DutyCy v LIN总线输入：发电机负载量输入
PMDC_CapVolAct v CAN总线输入：EDLC电压输入
EMS_BrakePedalSt v CAN总线输入：制动踏板操作输入
EMS_BrakePedalStVD v CAN总线输入：制动踏板操作有效标志位输入
EMS_EngineStartStopSt v CAN总线输入：发动机启停信号输入
EMS_EngSt v CAN总线输入：发动机运转信号输入
EMS_GasPedalActPst v CAN总线输入：油门踏板信号输入
EMS_GasPedalActPstVD v CAN总线输入：油门踏板有效标志位输入
BCS_VehSpd v CAN总线输入：车速信号输入
BCS_VehSpdVD v CAN总线输入：车速信号有效标志位输入
InEngStar_CrankFlag v 发动机启动标志位
BCM_KeySt v CAN总线输入：钥匙状态输入
InEngStar_KL50 v 硬线输入：KL50电硬线输入
InEngStar_KL50R v 硬线输入：KL50R电硬线输入
InMode_KL15 v 硬线输入：KL15电硬线输入
EMS_IdleSpdInf v CAN总线输入：怠速判定信号输入
步骤S2中，根据步骤S1采集的输入信号，分别判断当前所处上电工况或运行工况，分别说明如下：
（1）上电工况判断
汽车上电工况判断使用的信号有：BCM_KeySt（点火钥匙位置状态）、EMS_EngineStartStopSt（启停工况状态）、EMS_EngSt（发动机运转状态）、KL50（硬线），通过这四个信号可以区分发动机运行或未运行ON档电状态、启停停机工况、启停启动工况及钥匙启动工况。
具体地，当（BCM_KeySt=2）&&（EMS_EngineStartStopSt=0）&&（EMS_EngSt=1）&&（KL50=0）成立时判断为发动机运行ON档电状态，即当钥匙位置处于ON档电、不处于启停工况、发动机正在运转且不处于启动工况时判断为发动机运行ON档上电工况。KL50=0 表示不正在启动，当正在启动时KL50的信号会被置1。
当（BCM_KeySt=2）&&（EMS_EngineStartStopSt=0）&&（EMS_EngSt=0）&&（KL50=0）成立时判断为发动机未运行ON档电状态，即当钥匙位置处于ON档电、不处于启停工况、发动机未运转且不处于启动工况时判断为发动机未运行的ON档上电工况。
当（BCM_KeySt=2）&&（EMS_EngineStartStopSt=2）&&（EMS_EngSt=0）&&（KL50=0）成立时判断为启停停机工况，即当钥匙位置处于ON档电、处于启停工况、发动机未运转且不处于启动工况时判断为启停停机工况。需要说明的是，EMS_EngineStartStopSt=2本身即表示启停停机，增加发动机未运转且不处于启动工况这两个条件是为了做冗余设计。
当（BCM_KeySt=2）&&（KL50=1）成立时判断为启停启动工况，即当钥匙位置为ON档电且发动机正在启动，则判断为启停启动工况。
当（BCM_KeySt=3）&&（KL50=1）成立时判断为钥匙启动工况，即当钥匙位置为Crank档电且发动机正在启动，则判断为钥匙启动工况。
（2）运行工况判断：
运行工况判断使用的信号包括：BCS_VehSpd（汽车车速）、BCS_VehSpdVD（汽车车速有效位）、EMS_GasPedalActPst（油门开度）、EMS_GasPedalActPstVD（油门踏板有效位）、EMS_BrakePedalSt（制动踏板值）、EMS_BrakePedalStVD（制动踏板有效位）、EMS_IdleSpdInf（怠速标志位）七个信号，以此七个信号判断汽车处于怠速、减速、加速、制动行驶的任何一个工况，保证了互斥工况判断的互斥性。
当（BCS_VehSpd=0）&&（BCS_VehSpdVD=1）&&（EMS_GasPedalActPst=0）&&（EMS_GasPedalActPstVD=1）&&（EMS_BrakePedalSt=0）&&（EMS_BrakePedalStVD=1）&&（EMS_IdleSpdInf=1）成立时则判断为怠速工况，即车速为零、车速有效、不踩踏油门踏板、油门踏板信号有效、不踩制动踏板、制动踏板有效、怠速标志位置位这些条件同时成立时判断为怠速工况。
当（BCS_VehSpd>178）&&（BCS_VehSpdVD=1）&&（EMS_GasPedalActPst<1）&&（EMS_GasPedalActPstVD=1）&&（EMS_BrakePedalSt=0）&&（EMS_BrakePedalStVD=1）&&（EMS_IdleSpdInf=0）成立时则判断为减速工况，即车速大于10KM/H、车速有效、油门开度小于0.4%、油门踏板信号有效、不踩制动踏板、制动踏板有效、怠速标志位为零这些条件同时成立时判断为减速工况。需要说明的是，通过汽车总线内部定义，BCS_VehSpd =1表示车速为0.05625KM/H，EMS_GasPedalActPst=1表示油门开度为0.392%，因此，此处BCS_VehSpd>178即表示车速大于10KM/H，EMS_GasPedalActPst<1即表示油门开度小于0.4%。
当（EMS_GasPedalActPst>3）&&（EMS_GasPedalActPstVD=1）&&（EMS_BrakePedalSt=0）&&（EMS_BrakePedalStVD=1）&&（EMS_IdleSpdInf=0）成立时则判断为加速工况，即油门开度大于1%、油门踏板信号有效、不踩制动踏板、制动踏板信号有效、怠速标志位为零这些条件同时成立时判断为加速工况。加速工况也即正常行驶工况。可以理解地，把油门开度大于1%作为判断条件之一，能保证更加及时的判断出加速工况。
当（BCS_VehSpd>178）&&（BCS_VehSpdVD=1）&&（EMS_GasPedalActPst<1）&&（EMS_GasPedalActPstVD=1）&&（EMS_BrakePedalSt=1）&&（EMS_BrakePedalStVD=1）&&（EMS_IdleSpdInf=0）成立时则判断为制动工况，即车速大于10KM/H、车速信号有效、油门踏板小于0.4%、油门踏板信号有效、踩踏制动踏板、制动踏板信号有效、怠速标志位为零这些条件同时成立时判断为制动工况。
以下再介绍步骤S2中所说的不同时间片。
本发明实施例在不同的时间片内判断工况，对响应要求高的任务放在短时间片内判断处理，合理的将工况判断和控制划分到不同的时间片里，这样可以保证需要快速响应的信号及时处理，同时在每个时间片内不进行过多控制，保证系统运行稳定有序。具体地，本实施例包括三个时间片：2毫秒、10毫秒和100毫秒。这些时间片以能量回收控制器开始运行的时刻起算，即能量回收控制器被唤醒后立即开始计数这些时间片。
2毫秒时间片：
对点火开关硬线信号KL50R进行判定：请参照图3所示，以2毫秒为周期，周期性的采集点火开关硬线信号KL50R（即每2毫秒采集一次），当采集到5次均为有效时则将发动机启动标志位（InEngStar_CrankFlag）置位，表示KL50R上电；若5次中任意一次为无效，则清除计数器和将发动机启动标志位（InEngStar_CrankFlag）设为零，下一次需重新计数。发动机启动标志位（InEngStar_CrankFlag）是用于作为钥匙启动和启停启动的关键判定条件，InEngStar_CrankFlag 是5次检测到KL50=1时置位，主要用于信号过滤，不产生误判。
由于对发动机启动标志位（InEngStar_CrankFlag）的判定通常需要20毫秒，则至少需10毫秒来完成对其置位或清零；在这10毫秒期间对点火开关硬线信号KL50R可以以1毫秒为周期采集10次，也可以以2毫秒采集5次，为避免频繁采集信号带来的不稳定性，本实施例设置以2毫秒为周期，采集5次点火开关硬线信号KL50R。
10毫秒时间片：
启动条件判定：请参照图4所示，首先区分是钥匙启动还是启停启动，若是启停启动则进一步判断储能器的电压是否可以用于启动，即判断储能器电压Uedlc是否大于放电阈值，当判断到储能器电压可以用于启动，则执行控制模式1，即控制第二继电器R2接合、第一继电器R1断开，使储能器直接连接至起动机，为起动机供电；若不可以则执行控制模式2，即使用蓄电池对起动机进行供电；若是钥匙启动，则执行控制模式3，即直接使用蓄电池对起动机进行供电。
需要说明的是，对于启停启动工况，储能器的电压在10V以上就可以保证起动机正常启动，本实施例中一方面为了保证可靠启动，另一方面为了尽可能多的使用储能器里的电能，则可将放电阈值设置为10.6V，当然还可以是其他电压值。
而对于钥匙启动，直接使用蓄电池对起动机供电启动，目的是为了保证可靠的启动，因为在钥匙启动时，特别是使用一键启动功能，点火特别快，如果在工况判断时报文未及时获取或获取错误则会造成误动作。而在启停启动时，报文始终是在发送的，可以及时有效地获取报文并进行工况判断。
100毫秒时间片：
正常汽车运行工况判定及控制：通过制动踏板、油门踏板、车速信号等对工况进行周期性的判定，并对DC/DC直流转换器、发电机、储能器进行控制，完成汽车正常运行工况下的能量回收和管理。
请参照图5所示，先判断汽车处于正常行驶工况、启停停机工况还是发动机未运行的ON档上电工况，若汽车处于正常行驶工况，则首先判断储能器电压Uedlc是否过低，即是否低于充电阈值，若低于充电阈值则先进行预充电，若电压值正常则判断汽车运行工况处于减速工况、制动工况、怠速工况、加速工况中哪一种，并以此为依据对继电器、DC/DC直流转换器以及发电机进行控制，在处于减速工况和制动工况时利用减速能量对储能器进行充电，在处于怠速工况和加速工况时利用储能器对用电器进行放电；若汽车处于启停停机工况，则判断储能器电压Uedlc是否高于充电阈值，若高于充电阈值则使用储能器为负载供电，否则使用蓄电池供电；若汽车处于发动机未运行的ON档上电工况，则控制继电器吸合，设置DC/DC直流转换器状态为待机，为能快速响应启动控制做好准备。
本发明实施例还提供能量等级管理方式。能量等级是通过判断蓄电池电量和储能器电量而得出的，用于表征此时电池和储能器的能量状况，为正常行驶工况下用电器负载供电方式提供依据。蓄电池和储能器能量等级判断阈值为30%，当蓄电池和储能器电量均高于能量等级判断阈值时为HH等级，当蓄电池电量高于能量等级判断阈值而储能器电量低于能量等级判断阈值时为HL等级，当蓄电池电量低于能量等级判断阈值而储能器电量高于能量等级判断阈值时为LH等级，当蓄电池和储能器电量均低于能量等级判断阈值时为LL等级。
当汽车处于正常行驶工况下，能量等级处于HH等级时储能器电能通过DC/DC直流转换器输出为负载供电，同时用于保持蓄电池电量；HL等级时负载由电池供电，同时控制电路为储能器提供直连快充；LH等级时储能器电能通过DC/DC直流转换器输出为负载供电，同时用于给蓄电池稳压充电；LL等级时为了保证储能器及蓄电池充放电过程中不导致线路电流突然增大，则结合继电器、可通讯发电机、DC/DC直流转换器的控制对蓄电池和储能器进行定压定流充电。
此外，对于本发明实施例对于储能器设置阈值反馈，原因是储能器的电量存储具有弹性，若充电到充电阈值（例如10V）后立即不充电，电压会回到10V以下造成运行工况的频繁跳变。储能器电压值（InControl_DCDC_VolAct）是阈值反馈的控制条件，当需求定义充电阈值为10V时，实际会设置0.5V的弹性区间以保证能充分充至10V以上，放电阈值反馈同理。
步骤S2中能量回收管理控制通过输出下表的控制信号实现， 包括CAN、LIN等总线信号和硬线信号。控制信号通过CAN、LIN以及硬线输出给DC/DC直流转换器、继电器及可通讯发电机，从而实现线路及电压的控制。
Name Memory Comment
L_OutR1 v 硬线输出：继电器R1硬线输出
L_OutR2 v 硬线输出：继电器R2硬线输出
U8_OutContactInfo v CAN总线输出：继电器状态输出
U8_OutUset v CAN总线输出：发电机发电电压值输出
U8_OutUsetControl v LIN总线输出：发电机电压控制输出
U8_OutDCDCControl v CAN总线输出：DCDC状态控制信号输出
U8_OutDCDCVol v CAN总线输出：DCDC输出电压控制信号
U8_OutDCDCCur v CAN总线输出：DCDC输出电流控制信号
根据上述对本发明实施例二一种汽车减速能量管理方法的介绍可知，本发明实施例一一种汽车减速能量管理系统中，能量回收控制器判断上电工况具体包括：
当钥匙位置处于ON档电、不处于启停工况、发动机正在运转且不处于启动工况时判断为发动机运行的ON档上电工况；
当钥匙位置处于ON档电、不处于启停工况、发动机未运转且不处于启动工况时判断为发动机未运行的ON档上电工况；
当钥匙位置处于ON档电、处于启停工况、发动机未运转且不处于启动工况时判断为启停停机工况；
当钥匙位置为ON档电且发动机正在启动，则判断为启停启动工况；
当钥匙位置为Crank档电且发动机正在启动，则判断为钥匙启动工况。
能量回收控制器判断运行工况具体包括：
当车速为零、车速有效、不踩踏油门踏板、油门踏板信号有效、不踩制动踏板、制动踏板有效、怠速标志位置位同时成立时判断为怠速工况；
当车速大于10KM/H、车速有效、油门开度小于0.4%、油门踏板信号有效、不踩制动踏板、制动踏板有效、怠速标志位为零同时成立时判断为减速工况；
当油门开度大于1%、油门踏板信号有效、不踩制动踏板、制动踏板信号有效、怠速标志位为零同时成立时判断为加速工况；
当车速大于10KM/H、车速信号有效、油门踏板小于0.4%、油门踏板信号有效、踩踏制动踏板、制动踏板信号有效、怠速标志位为零同时成立时判断为制动工况。
其中，所述时间片包括第一时间片、第二时间片和第三时间片，所述第一时间片、第二时间片和第三时间片均自同一时刻起算，所述时间片的时长由短至长依次为第一时间片、第二时间片、第三时间片。
其中，所述能量回收控制器用于以所述第一时间片为周期，周期性地采集点火开关硬线信号，当采集到5次均为有效的点火开关硬线信号时，将发动机启动标志位置位；若5次中任意一次采集的点火开关硬线信号为无效，则清除计数器并将发动机启动标志位设为零。
其中，所述能量回收控制器用于在所述第二时间片内，首先判断是钥匙启动还是启停启动，然后进一步判断储能器的电压是否可以用于启动，若可以则使储能器直接连接至起动机，为起动机供电；若不可以则使用蓄电池对起动机进行供电。
其中，所述能量回收控制器用于在所述第三时间片内，首先判断汽车处于正常行驶工况、启停停机工况还是发动机未运行的ON档上电工况，
若汽车处于正常行驶工况，则首先判断储能器电压是否低于充电阈值，若低于充电阈值则先进行预充电，若电压值正常则进一步判断蓄电池电量，再判断汽车运行工况处于减速工况、制动工况、怠速工况、加速工况中哪一种，在处于减速工况和制动工况时利用减速能量对储能器进行充电，在处于怠速工况和加速工况时利用储能器对用电器放电；
若汽车处于启停停机工况，则进一步判断储能器电压是否高于充电阈值，若是则使用储能器为负载供电，否则使用蓄电池为负载供电；
若汽车处于发动机未运行的ON档上电工况，则控制继电器吸合，设置DC/DC直流转换器状态为待机。
其中，所述第一时间片的时长为2毫秒，所述第二时间片的时长为10毫秒，所述第三时间片的时长为100毫秒。
其中，在所述储能器的充电阈值或放电阈值上增加弹性区间作为实际的阈值，用于防止运行工况的频繁跳变。
通过上述说明可知，本发明实施例带来的有益效果有：
本发明相对于已有方法提高了能量管理的可控性，同时具有较高的可移植性，可以将传统汽车经过简单的加装实现高效的能量回收管理；
可以有效实现制动和减速能量回收，并能根据驾驶工况对回收的能量进行管理，提高能源利用率；
在汽车启动时可以通过控制储能器完成启动，首先保证蓄电池电压不会有瞬间跳变延长电池寿命，同时可以保证启动时用电器电压稳定，不影响其正常工作；
通过采集的蓄电池数据和储能器数据对车用能量进行管理，根据能量等级去管理负载的使用情况，能高效智能地使用储能器的能量。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (19)

1.一种汽车减速能量管理方法，包括：
步骤S1，采集CAN总线、LIN总线及硬线输入信号；
步骤S2，根据采集的CAN总线、LIN总线及硬线输入信号，在不同时间片里判断车辆所处上电工况或运行工况，并根据判断出的上电工况或运行工况进行相应的能量回收管理控制；
其中，所述时间片包括第一时间片、第二时间片和第三时间片，所述第一时间片、第二时间片和第三时间片均自同一时刻起算，所述时间片的时长由短至长依次为第一时间片、第二时间片、第三时间片。
2.根据权利要求1所述的汽车减速能量管理方法，其特征在于，所述步骤S2中，判断上电工况具体包括：
当钥匙位置处于ON档电、不处于启停工况、发动机正在运转且不处于启动工况时判断为发动机运行的ON档上电工况；
当钥匙位置处于ON档电、不处于启停工况、发动机未运转且不处于启动工况时判断为发动机未运行的ON档上电工况；
当钥匙位置处于ON档电、处于启停工况、发动机未运转且不处于启动工况时判断为启停停机工况；
当钥匙位置为ON档电且发动机正在启动，则判断为启停启动工况；
当钥匙位置为Crank档电且发动机正在启动，则判断为钥匙启动工况。
3.根据权利要求1所述的汽车减速能量管理方法，其特征在于，所述步骤S2中，判断运行工况具体包括：
当车速为零、车速有效、不踩踏油门踏板、油门踏板信号有效、不踩制动踏板、制动踏板有效、怠速标志位置位同时成立时判断为怠速工况；
当车速大于10KM/H、车速有效、油门开度小于0.4%、油门踏板信号有效、不踩制动踏板、制动踏板有效、怠速标志位为零同时成立时判断为减速工况；
当油门开度大于1%、油门踏板信号有效、不踩制动踏板、制动踏板信号有效、怠速标志位为零同时成立时判断为加速工况；
当车速大于10KM/H、车速信号有效、油门踏板小于0.4%、油门踏板信号有效、踩踏制动踏板、制动踏板信号有效、怠速标志位为零同时成立时判断为制动工况。
4.根据权利要求1所述的汽车减速能量管理方法，其特征在于，以所述第一时间片为周期，周期性地采集点火开关硬线信号，当采集到5次均为有效的点火开关硬线信号时，将发动机启动标志位置位；若5次中任意一次采集的点火开关硬线信号为无效，则清除计数器并将发动机启动标志位设为零。
5.根据权利要求1所述的汽车减速能量管理方法，其特征在于，在所述第二时间片内，首先判断是钥匙启动还是启停启动，然后进一步判断储能器的电压是否可以用于启动，若可以则使储能器直接连接至起动机，为起动机供电；若不可以则使用蓄电池对起动机进行供电。
6.根据权利要求1所述的汽车减速能量管理方法，其特征在于，在所述第三时间片内，首先判断汽车处于正常行驶工况、启停停机工况还是发动机未运行的ON档上电工况，
若汽车处于正常行驶工况，则首先判断储能器电压是否低于充电阈值，若低于充电阈值则先进行预充电，若电压值正常则进一步判断蓄电池电量，再判断汽车运行工况处于减速工况、制动工况、怠速工况、加速工况中哪一种，在处于减速工况和制动工况时利用减速能量对储能器进行充电，在处于怠速工况和加速工况时利用储能器对用电器放电；
若汽车处于启停停机工况，则进一步判断储能器电压是否高于充电阈值，若是则使用储能器为负载供电，否则使用蓄电池为负载供电；
若汽车处于发动机未运行的ON档上电工况，则控制继电器吸合，设置DC/DC直流转换器状态为待机。
7.根据权利要求5-6任一项所述的汽车减速能量管理方法，其特征在于，所述第一时间片的时长为2毫秒，所述第二时间片的时长为10毫秒，所述第三时间片的时长为100毫秒。
8.根据权利要求6所述的汽车减速能量管理方法，其特征在于，还包括：
当汽车处于正常行驶工况下，能量等级处于HH等级时储能器电能通过DC/DC直流转换器输出为负载供电，同时用于保持蓄电池电量；能量等级处于HL等级时负载由蓄电池供电，同时为储能器提供直连快充；能量等级处于LH等级时储能器电能通过DC/DC直流转换器输出为负载供电，同时用于给蓄电池稳压充电；能量等级处于LL等级时对蓄电池和储能器进行定压定流充电，其中，
当蓄电池和储能器电量均高于能量等级判断阈值时为HH等级，当蓄电池电量高于能量等级判断阈值而储能器电量低于能量等级判断阈值时为HL等级，当蓄电池电量低于能量等级判断阈值而储能器电量高于能量等级判断阈值时为LH等级，当蓄电池和储能器电量均低于能量等级判断阈值时为LL等级，所述能量等级判断阈值为30%。
9.根据权利要求1所述的汽车减速能量管理方法，其特征在于，还包括：在储能器的充电阈值或放电阈值上增加弹性区间作为实际的阈值，用于防止运行工况的频繁跳变。
10.一种汽车减速能量管理系统，其特征在于，包括：
能量回收控制器；
与能量回收控制器通过LIN总线连接的可通讯发电机；
与能量回收控制器通过CAN总线连接的DC/DC直流转换器；
通过硬线与DC/DC直流转换器连接的储能器；以及
受能量回收控制器控制而切换储能器充放电模式的第一继电器和第二继电器；
所述能量回收控制器用于采集CAN总线、LIN总线及硬线输入信号，并根据采集的CAN总线、LIN总线及硬线输入信号，在不同时间片里判断车辆所处上电工况或运行工况，再根据判断出的上电工况或运行工况进行相应的能量回收管理控制。
11.根据权利要求10所述的汽车减速能量管理系统，其特征在于，所述能量回收控制器用于控制所述第二继电器接合、所述第一继电器断开，使所述可通讯发电机、起动机与所述储能器直连，实现对所述储能器的快充和快放；以及控制所述第二继电器断开、所述第一继电器接合，实现对所述储能器的定压定流的充电和放电。
12.根据权利要求10所述的汽车减速能量管理系统，其特征在于，所述判断上电工况具体包括：
当钥匙位置处于ON档电、不处于启停工况、发动机正在运转且不处于启动工况时判断为发动机运行的ON档上电工况；
当钥匙位置处于ON档电、不处于启停工况、发动机未运转且不处于启动工况时判断为发动机未运行的ON档上电工况；
当钥匙位置处于ON档电、处于启停工况、发动机未运转且不处于启动工况时判断为启停停机工况；
当钥匙位置为ON档电且发动机正在启动，则判断为启停启动工况；
当钥匙位置为Crank档电且发动机正在启动，则判断为钥匙启动工况。
13.根据权利要求10所述的汽车减速能量管理系统，其特征在于，所述判断运行工况具体包括：
当车速为零、车速有效、不踩踏油门踏板、油门踏板信号有效、不踩制动踏板、制动踏板有效、怠速标志位置位同时成立时判断为怠速工况；
当车速大于10KM/H、车速有效、油门开度小于0.4%、油门踏板信号有效、不踩制动踏板、制动踏板有效、怠速标志位为零同时成立时判断为减速工况；
当油门开度大于1%、油门踏板信号有效、不踩制动踏板、制动踏板信号有效、怠速标志位为零同时成立时判断为加速工况；
当车速大于10KM/H、车速信号有效、油门踏板小于0.4%、油门踏板信号有效、踩踏制动踏板、制动踏板信号有效、怠速标志位为零同时成立时判断为制动工况。
14.根据权利要求10所述的汽车减速能量管理系统，其特征在于，所述时间片包括第一时间片、第二时间片和第三时间片，所述第一时间片、第二时间片和第三时间片均自同一时刻起算，所述时间片的时长由短至长依次为第一时间片、第二时间片、第三时间片。
15.根据权利要求14所述的汽车减速能量管理系统，其特征在于，所述能量回收控制器用于以所述第一时间片为周期，周期性地采集点火开关硬线信号，当采集到5次均为有效的点火开关硬线信号时，将发动机启动标志位置位；若5次中任意一次采集的点火开关硬线信号为无效，则清除计数器并将发动机启动标志位设为零。
16.根据权利要求14所述的汽车减速能量管理系统，其特征在于，所述能量回收控制器用于在所述第二时间片内，首先判断是钥匙启动还是启停启动，然后进一步判断储能器的电压是否可以用于启动，若可以则使储能器直接连接至起动机，为起动机供电；若不可以则使用蓄电池对起动机进行供电。
17.根据权利要求14所述的汽车减速能量管理系统，其特征在于，所述能量回收控制器用于在所述第三时间片内，首先判断汽车处于正常行驶工况、启停停机工况还是发动机未运行的ON档上电工况，
若汽车处于正常行驶工况，则首先判断储能器电压是否低于充电阈值，若低于充电阈值则先进行预充电，若电压值正常则进一步判断蓄电池电量，再判断汽车运行工况处于减速工况、制动工况、怠速工况、加速工况中哪一种，在处于减速工况和制动工况时利用减速能量对储能器进行充电，在处于怠速工况和加速工况时利用储能器对用电器放电；
若汽车处于启停停机工况，则进一步判断储能器电压是否高于充电阈值，若是则使用储能器为负载供电，否则使用蓄电池为负载供电；
若汽车处于发动机未运行的ON档上电工况，则控制继电器吸合，设置DC/DC直流转换器状态为待机。
18.根据权利要求14-17任一项所述的汽车减速能量管理系统，其特征在于，所述第一时间片的时长为2毫秒，所述第二时间片的时长为10毫秒，所述第三时间片的时长为100毫秒。
19.根据权利要求10所述的汽车减速能量管理系统，其特征在于，在所述储能器的充电阈值或放电阈值上增加弹性区间作为实际的阈值，用于防止运行工况的频繁跳变。
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