CN106347159B - 一种基于分层结构的电动汽车能量管理控制系统 - Google Patents

一种基于分层结构的电动汽车能量管理控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于分层结构的电动汽车能量管理控制系统，包括车速传感器、电流检测单元、第一温度传感器、第二温度传感器、加速踏板位置传感器、制动踏板位置传感器、工况识别模块、模糊规则模块、功率分配模块、控制器、电机、蓄电池和超级电容；工况识别模块与车速传感器、电流检测单元、第一温度传感器、第二温度传感器、加速踏板位置传感器、制动踏板位置传感器、模糊规则模块、蓄电池、超级电容电连接；控制器与功率分配模块、蓄电池、超级电容、电机电连接，控制器用于根据从功率分配器模块获得的数据，控制蓄电池、超级电容、电机的工作状。本发明能够满足负载实时变化的要求，提高工作效率。

Description

一种基于分层结构的电动汽车能量管理控制系统
技术领域
本发明涉及电动汽车技术领域，尤其涉及一种基于分层结构的电动汽车能量管理控制系统。
背景技术
随着科学技术的发展，纯电动汽车已经成为了人们作为代步工具的一种选择。但由于蓄电池比功率低、循环次数有限，存在动态响应时滞现象，难以满足负载实时变化的要求。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种基于分层结构的电动汽车能量管理控制系统。
本发明提出的一种基于分层结构的电动汽车能量管理控制系统，其中，包括车速传感器、电流检测单元、第一温度传感器、第二温度传感器、加速踏板位置传感器、制动踏板位置传感器、工况识别模块、模糊规则模块、功率分配模块、控制器、电机、蓄电池和超级电容；
车速传感器用于检测所述电动汽车的行驶速度；
电流检测单元用于检测与电机连接的母线电流；
第一温度传感器用于检测蓄电池的温度；
第二温度传感器用于检测超级电容的温度；
加速踏板位置传感器用于检测所述电动汽车的加速踏板位置；
制动踏板位置传感器用于检测所述电动汽车的制动踏板位置；
工况识别模块与车速传感器、电流检测单元、第一温度传感器、第二温度传感器、加速踏板位置传感器、制动踏板位置传感器、模糊规则模块、蓄电池、超级电容电连接；模糊规则模块内预设有模糊控制规则一、模糊控制规则二、模糊控制规则三；
工况识别模块获取制动踏板的检测值，能量控制模块将制动踏板位置传感器与预设的第一位置值比较，并在制动踏板位置传感器的检测值大于预设值时选择预设的模糊控制规则一作为当前模糊控制规则；
能量控制模块在制动踏板位置传感器的检测值小于或等于预设的第一位置值时，获取加速踏板位置传感器的检测值、车速传感器的检测值、蓄电池电量值、超级电容电量值；并根据控制模块内预设的车速、加速度、功率对照表，查找出对应的目标功率值，选择模糊控制规则二为当前模糊控制规则；能量控制模块还用于在充电状态下选择模糊控制规则三为当前模糊控制规则；
功率分配模块用于从模糊规则模块获取模糊控制结果，并按照模糊控制结果分配蓄电池、超级电容的充放电状态及供电状态；
控制器与功率分配模块、蓄电池、超级电容、电机电连接，
控制器用于根据从功率分配模块获得的数据，控制蓄电池、超级电容、电机的工作状态。
优选的，模糊控制规则一以车速、制动踏板位置、蓄电池电量、超级电容电量为输入量，充电类型为输出量；在第一充电类型下，控制器控制电机给超级电容充电；在第二充电类型下，控制器控制电机给蓄电池充电；在第三充电类型下，控制器控制电机同时给蓄电池和超级电容充电。
优选的，模糊控制规则二以车速、加速踏板位置、蓄电池电量、超级电容电量为输入量，蓄电池供电功率、超级电容供电功率为输出量。
优选的，模糊控制规则三以蓄电池电量、超级电容电量为输入量，充电模式为输出量；第一充电模式下，控制器控制外接电源给超级电容充电；第二充电模式下，控制器控制外接电源给蓄电池充电；第三充电模式下，控制器控制外接电源同时给超级电容和蓄电池充电。
优选的，控制器从功率分配模块获得的数据包括充电类型代码、蓄电池供电功率和超级电容供电功率、充电模式代码。
优选的，控制器用于根据从功率分配模块获得的数据中包含的识别码，控制器根据识别码的类别控制电机、超级电容和蓄电池的工作状态。
与现有技术相比，本发明有如下有益效果：
本发明提出的一话种基于分层结构的电动汽车能量管理控制系统，通过增加超级电容，通过超级电容器的快速充放电，能够防止动态响应时滞的现象。减少蓄电池的充放电次数，延长蓄电池的使用寿命。同时，本发明通过分层优化控制的方法，在上层通过工况识别模块获取各个传感器的值，并对所述电动汽车的工况进行判断，并选择相应的模糊规则作为当前的模糊控制规则，使得能量控制系统的控制更加精确，同时得出功率分配数据，控制器根据功率分配数据控制蓄电池、超级电容给电机供电，或者向蓄电池、超级电容内充电。从而使动力系统高效稳定地运行。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对具体实施例进行详细描述。
如图1所示，图1为本发明的结构示意图，包括车速传感器、电流检测单元、第一温度传感器、第二温度传感器、加速踏板位置传感器、制动踏板位置传感器、工况识别模块、模糊规则模块、功率分配模块、控制器、电机、蓄电池和超级电容；
车速传感器用于检测所述电动汽车的行驶速度；
电流检测单元用于检测与电机连接的母线电流；
第一温度传感器用于检测蓄电池的温度；
第二温度传感器用于检测超级电容的温度；
加速踏板位置传感器用于检测所述电动汽车的加速踏板位置；
制动踏板位置传感器用于检测所述电动汽车的制动踏板位置；
工况识别模块与车速传感器、电流检测单元、第一温度传感器、第二温度传感器、加速踏板位置传感器、制动踏板位置传感器、模糊规则模块、蓄电池、超级电容电连接；模糊规则模块内预设有模糊控制规则一、模糊控制规则二、模糊控制规则三；
工况识别模块获取制动踏板的检测值，能量控制模块将制动踏板位置传感器与预设的第一位置值比较，并在制动踏板位置传感器的检测值大于预设值时选择预设的模糊控制规则一作为当前模糊控制规则；具体实施时，模糊控制规则一以车速、制动踏板位置、蓄电池电量、超级电容电量为输入量，充电类型为输出量；在第一充电类型下，控制器控制电机给超级电容充电；在第二充电类型下，控制器控制电机给蓄电池充电；在第三充电类型下，控制器控制电机同时给蓄电池和超级电容充电。如此，能够通过模糊规则一在制动过程中回收的能量用给超级电容或者蓄电池充电。同时能够根据不同的减速工况调节能量回收的模式，使能量的回收更加高效。
能量控制模块在制动踏板位置传感器的检测值小于或等于预设的第一位置值时，获取加速踏板位置传感器的检测值、车速传感器的检测值、蓄电池电量值、超级电容电量值；并根据控制模块内预设的车速、加速度、功率对照表，查找出对应的目标功率值，选择模糊控制规则二为当前模糊控制规则；具体实施时，模糊控制规则二以车速、加速踏板位置、蓄电池电量、超级电容电量为输入量，蓄电池供电功率、超级电容供电功率为输出量。能量控制模块还用于在充电状态下选择模糊控制规则三为当前模糊控制规则；具体实施时，模糊控制规则三以蓄电池电量、超级电容电量为输入量，充电模式为输出量；第一充电模式下，控制器控制外接电源给超级电容充电；第二充电模式下，控制器控制外接电源给蓄电池充电；第三充电模式下，控制器控制外接电源同时给超级电容和蓄电池充电。由于首先通过工况识别模块对所述电动车的不同工况进行判断，再根据不同的工况选择相应的模糊控制规则，从而将复杂的电动汽车供电状态进行简化，使控制更加精确。
功率分配模块用于从模糊规则模块获取模糊控制结果，并按照模糊控制结果分配蓄电池、超级电容的充放电状态及供电状态。
控制器与功率分配模块、蓄电池、超级电容、电机电连接。
控制器用于根据从功率分配模块获得的数据，控制蓄电池、超级电容、电机的工作状。具体实施时，控制器从功率分配模块获得的数据包括充电类型代码、蓄电池供电功率和超级电容供电功率、充电模式代码。控制器用于根据从功率分配模块获得的数据中包含的识别码，控制器根据识别码的类别控制电机、超级电容和蓄电池的工作状态。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于分层结构的电动汽车能量管理控制系统，其特征在于，包括车速传感器、电流检测单元、第一温度传感器、第二温度传感器、加速踏板位置传感器、制动踏板位置传感器、工况识别模块、模糊规则模块、功率分配模块、控制器、电机、蓄电池和超级电容；
车速传感器用于检测所述电动汽车的行驶速度；
电流检测单元用于检测与电机连接的母线电流；
第一温度传感器用于检测蓄电池的温度；
第二温度传感器用于检测超级电容的温度；
加速踏板位置传感器用于检测所述电动汽车的加速踏板位置；
制动踏板位置传感器用于检测所述电动汽车的制动踏板位置；
工况识别模块与车速传感器、电流检测单元、第一温度传感器、第二温度传感器、加速踏板位置传感器、制动踏板位置传感器、模糊规则模块、蓄电池、超级电容电连接；模糊规则模块内预设有模糊控制规则一、模糊控制规则二、模糊控制规则三；
工况识别模块获取制动踏板的检测值，能量控制模块将制动踏板位置传感器与预设的第一位置值比较，并在制动踏板位置传感器的检测值大于预设值时选择预设的模糊控制规则一作为当前模糊控制规则；
能量控制模块在制动踏板位置传感器的检测值小于或等于预设的第一位置值时，获取加速踏板位置传感器的检测值、车速传感器的检测值、蓄电池电量值、超级电容电量值；并根据控制模块内预设的车速、加速度、功率对照表，查找出对应的目标功率值，选择模糊控制规则二为当前模糊控制规则；能量控制模块还用于在充电状态下选择模糊控制规则三为当前模糊控制规则；
功率分配模块用于从模糊规则模块获取模糊控制结果，并按照模糊控制结果分配蓄电池、超级电容的充放电状态及供电状态；
控制器与功率分配模块、蓄电池、超级电容、电机电连接，
控制器用于根据从功率分配模块获得的数据，控制蓄电池、超级电容、电机的工作状态。
2.根据权利要求1所述的基于分层结构的电动汽车能量管理控制系统，其特征在于，模糊控制规则一以车速、制动踏板位置、蓄电池电量、超级电容电量为输入量，充电类型为输出量；在第一充电类型下，控制器控制电机给超级电容充电；在第二充电类型下，控制器控制电机给蓄电池充电；在第三充电类型下，控制器控制电机同时给蓄电池和超级电容充电。
3.根据权利要求1所述的基于分层结构的电动汽车能量管理控制系统，其特征在于，模糊控制规则二以车速、加速踏板位置、蓄电池电量、超级电容电量为输入量，蓄电池供电功率、超级电容供电功率为输出量。
4.根据权利要求1所述的基于分层结构的电动汽车能量管理控制系统，其特征在于，模糊控制规则三以蓄电池电量、超级电容电量为输入量，充电模式为输出量；第一充电模式下，控制器控制外接电源给超级电容充电；第二充电模式下，控制器控制外接电源给蓄电池充电；第三充电模式下，控制器控制外接电源同时给超级电容和蓄电池充电。
5.根据权利要求1所述的基于分层结构的电动汽车能量管理控制系统，其特征在于，控制器从功率分配模块获得的数据包括充电类型代码、蓄电池供电功率和超级电容供电功率、充电模式代码。
6.根据权利要求1所述的基于分层结构的电动汽车能量管理控制系统，其特征在于，控制器用于根据从功率分配模块获得的数据中包含的识别码，控制器根据识别码的类别控制电机、超级电容和蓄电池的工作状态。
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