CN1286687C - 一种混合动力轿车控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种混合动力轿车控制系统，多能源控制器、电机控制器、电池管理单元、发动机管理单元、ABS控制器、TCU控制器、标定与诊断接口的数据、控制信号通过CAN总线实现相互间的连接；电子油门踏板与电子节气门之间串接多能源控制器，由于采用电子油门电子加速踏板与电子节气门之间串接多能源控制器，发动机管理单元通过CAN总线与多能源控制器相连接，根据电子油门踏板的位置信号和发动机工作状态，多能源控制器控制电子节气门的开度和电机工作在不同的工作状态，有效地提高发动机的燃油经济性和降低发动机的排放与现有技术相比简化了对发动机的匹配和标定，使混合动力轿车的控制更灵敏、有效。
Description
技术领域
本发明属于汽车控制技术，特别涉及一种混合动力轿车控制系统。
背景技术
目前，人们日益重视对环境的保护和能源的有效、合理使用。因此，高效、节能、环保的混合动力汽车就成为汽车行业的发展趋势。混合动力汽车因其兼有电动车的低排放优点与内燃机汽车的高比能量优点而越来越受到关注，成为竟相研发的新型车辆之一。日本本田公司推出了INSIGHT混合动力轿车，日产公司推出了TINO混合动力轿车。目前国内外研制的混合动力轿车和本田公司推出了INSIGHT混合动力轿车均采用并联的方式实现多能源控制器与各控制器和管理单元连接，进行数据交换、反馈与命令的发送来协调电机和发动机之间的动作，实现动力分配，其控制系统结构比较复杂，控制集成化还有待提高。
国内外研制和推出的混合动力轿车在控制系统中，一般采用机械式油门，混合动力轿车在加速时电机要进行助力，而驾驶员踩油门踏板的行程代表了所需的目标驱动力，混合动力轿车需要把这个驱动力在发动机和电机之间分配。机械式油门，拉索直接将节气门开度拉大，发动机电控单元会自动根据这个信号确定喷油量，以达到目标驱动力，因此电机助力意义不大。若发动机选的较小，驾驶员踩油门踏板后，可能发动机提供的驱动力不能满足要求，多能源控制器据此判断让电机提供不足的动力，使发动机不能工作在最佳状态，效率较低，汽车节油和排放的效果并不明显。
为了解决上述问题，必须对发动机进行重新匹配、标定。在需要电机助力的工况下，对发动机的动力有一定的要求，其余驱动力由电动机提供。这需要经过很多实验，对发动机匹配需要大量的时间和资金。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种混合动力轿车控制系统，它能提高控制集成化，实现自动灵活地控制发动机的工作状态，以达到提高发动机的燃油经济性和降低发动机的排放的目的。
为解决上述技术问题，本发明一种混合动力轿车控制系统，包括多能源控制器分别与高压安全控制器和直流变换器相连接、电机控制器与电机相连接、电机控制器与电池管理单元之间串接高压安全控制器、高压安全控制器与直流变换器相连接，发动机管理单元、ABS控制器、TCU控制器、标定与诊断接口，其特征在于：所述的多能源控制器、电机控制器、电池管理单元、发动机管理单元、ABS控制器、TCU控制器、标定与诊断接口的数据、控制信号通过CAN总线实现相互间的连接；电子油门踏板与电子节气门之间串接多能源控制器。CAN总线为局域网控制器，是一种多主方式的串行总线，可提供高达1MBIT/S的数据传输速率和强大的硬件错误检测特性。采用CAN总线通讯有效的提高系统的集成度和可靠性，减少线束，降低整车重量。电子油门分为电子油门踏板和电子节气门，根据电子加速踏板的位置信号和发动机工作状态，多能源控制器发出控制命令控制电子节气门的开度；同时发出命令到电机控制器，使电机工作在不同的工作状态。
一种混合动力轿车控制系统，所述的发动机管理单元中车速、转速等信号、电机控制器中的电机转速信号、ABS控制器中的制动信号、变速箱控制器中的档位信号、电池管理单元中的电池状态信号通过CAN总线与多能源控制器相连接。
一种混合动力轿车控制系统，所述的多能源控制器端口分别连接离合器信号、档位信号、开关信号、真空度信号。
本发明一种混合动力轿车控制系统采用CAN总线通讯有效的提高系统的集成度和可靠性，减少线束。由于采用电子油门电子加速踏板与电子节气门之间串接多能源控制器，发动机管理单元通过CAN总线与多能源控制器相连接，根据电子油门踏板的位置信号和发动机工作状态，多能源控制器控制电子节气门的开度和电机工作在不同的工作状态，使发动机工作在燃油经济性较高的区域，有效的提高发动机的燃油经济性和降低发动机的排放。与现有技术相比简化了对发动机的匹配和标定，使混合动力轿车的控制更灵敏、有效，同时实施起来方便、简单。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
图1为本发明一种混合动力轿车控制系统的原理方框图；
在图1中，1：多能源控制器；2：电子油门踏板；3：CAN总线；4：发动机管理单元；5：电子节气门；6：ABS控制器；7：TCU控制器；8：标定与诊断接口；9：直流变换器；10：电机；11：电机控制器；12：高压安全控制器；13：电池管理单元；14：离合器信号；15：档位信号；16：开关信号；17：真空度信号。
具体实施方式
如图1所示，一种混合动力轿车控制系统，多能源控制器1数据、控制信号线分别与高压安全控制器12和直流变换器10相连接。电机控制器11与电机10相连接、电机控制器11与电池管理单元13中的动力电池之间串接高压安全控制器12、高压安全控制器12与直流变换器10相连接。所述的电机控制器11为变频调速器。发动机管理单元4、ABS控制器6、TCU控制器7、标定与诊断接口8，所述的多能源控制器1、电机控制器11、电池管理单元13、发动机管理单元4、ABS控制器6、TCU控制器7、标定与诊断接口8的数据、控制信号通过CAN总线3实现相互间的连接；CAN总线3为局域网控制器，是一种多主方式的串行总线，可提供高达1MBIT/S的数据传输速率和强大的硬件错误检测特性。CAN协议主要描述的设备之间的信息传递方式，CAN规范定义了模型的最低两层：物理层和数据链层，数据链层已做到自己的芯片里了，而应用层根据混合动力轿车不同的工作状态，对各控制器和管理单元制定合适的应用层协议。
电子油门踏板2与电子节气门5之间串接多能源控制器1。多能源控制器1的控制为一个软件层次，首先对所连接的各控制器和管理单元进行故障安全检测，在经过整车故障安全检测之后，才开始执行。它主要控制发动机和电机10在各种工况下的功率分配。所述的发动机管理单元4中的车速、转速等信号、电机控制器11中的电机转速信号、ABS控制器6中的制动信号、TCU控制器7中的档位信号、电池管理单元13中的电池状态信号通过CAN总线3与多能源控制器1相连接。多能源控制器1端口分别连接离合器信号14、档位信号15、开关信号16、真空度信号17。电子油门分为电子油门踏板2和电子节气门5，发动机管理单元4可以进行CAN通讯，将相关参数送到CAN总线上，并能够修改部分参数，以适应混合动力轿车的控制特性。根据电子油门踏板2的位置信号和发动机工作状态，多能源控制器1发出控制命令通过电子节流阀体控制电子节气门5的开度；同时发出命令到电机控制器11，使电机10工作在不同的工作状态，通过对电机10和电子节气门5的控制，使发动机工作在燃油经济性较高的区域。当发动机动力不足时，电机10辅助发动机驱动车辆；当发动机输出能量富余时，电机10发电储存部分能量；当车辆减速或下坡时电机10发电回收能量。
标定与诊断接口8，负责整车控制系统关键参数的标定与修改，并可以在线实时修改参数和下载，建立整车CAN总线标定参数数据库和故障代码数据库。ABS控制器6、TCU控制器7具备总线通讯功能，将ABS控制器6和TCU控制器7的有关信息按照CAN通讯协议的要求送到总线上，供其他节点使用。
在混合动力轿车控制系统中，电子油门在车辆“启动工况”、‘怠速停止工况’、‘离合器半离合工况’、‘加负荷工况’、‘减负荷工况’、‘停车工况’几种主要工况下可自动灵活的控制发动机的工作状态。下面说明混合动力轿车在不同工作方式下电子油门的控制过程；
混合动力轿车在启动工况下，多能源控制器1采集档位信号15，离合器信号14电池管理单元13中的电池状态，发动机管理单元4中的冷却液温度信号，电子油门踏板2信号等。在满足一定的条件与状态下，多能源控制器1发出指令给电机控制器11启动电机10。多能源控制器1检测发动机管理单元4中的转速信号，当发动机转速达到正常怠速转速时，发动机启动，电机10停止工作。这样，改善了发动机启动工况下的燃油经济性和排放。
怠速停止工况，如车辆处于红灯前停止时，多能源控制器1采集到电子油门踏板2位置变化信号、检测发动机管理单元4中的转速等信号，如是怠速状态，发动机断油停止工作，发动机停止工作后，电子节气门5接收多能源控制器1发送的命令关闭节气门。处于怠速停止状态，这样，减小了发动机在怠速工况的时间。从而，降低了发动机在怠速工况时的排放和油耗。
离合器半离合工况，车辆起步时，多能源控制器1检测离合器信号14，如果离合器处于半离合状态，电机控制器11接收多能源控制器1发送的命令启动电机10辅助驱动。弥补了换档时的动力，减小了对车辆的冲击，提高了驾驶的舒适性。
加负荷工况，当驾驶员有加速意图，即在原先的位置A上电了油门踏板2位移增大时，产生一个加速信号da，且该信号da大于零，电了油门踏板2将信号发送给多能源控制器1，在多能源控制器1软件层次中da可预先设置为不同数值。多能源控制器1根据发动机管理单元4中的车速、转速信号来决定电机10是否助力，当车速V小于15KM/H时，发送增加节气门的信号给电了节气门5，当车速V大于15KM/H时，判断da是否大于或等于设置的某个数值H，若满足一定的条件；多能源控制器1再根据电池管理单元13中的电池状态和da计算电机10输出电流，确定电机助力程度后，发送命令到电机控制器11，使电机10助力。多能源控制器1通过CAN总线3发送增加扭矩命令到发动机管理单元4；同时发送增加节气门开度的信号给电子节气门5，电子节气门5缓慢的增加开度，有效的控制了发动机加速时加油引起的额外油耗和恶劣的排放。
减负荷工况，当驾驶员有减速意图，在减速、滑行等工况下，电子油门踏板2位移减小时，加速信号da小于零，电子油门踏板2将信号发送给多能源控制器1。多能源控制器1根据发动机管理单元4中的车速信号，电池管理单元13中的电池状态等条件来决定电机10的工作状态，若工作在发电状态，计算电机10回收能量的大小，多能源控制器1通过CAN总线3发送命令到电机控制器11给电池充电；发送减小扭矩命令到发动机管理单元4；同时发送减小节气门开度的信号给电子节气门5，电子节气门5减小开度。
停车工况，当多能源控制器1检测到异常危险情况时，防止其它控制器的误动作，当这种情况消失后，再回到控制器初始化的状态。
上述的混合动力轿车控制系统中，混合动力轿车的几种工作方式不改变轿车传统的驾驶方式。混合动力轿车控制系统中还设有仪表控制软件系统接口(图中未画出)通过CAN总线与各管理单元相连接。
显然，本领域的技术人员可以对本发明混合动力轿车控制系统进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同的技术范围之内，则本发明的意图也包含这些改动和变型在内。
Claims (3)
1、一种混合动力轿车控制系统，包括多能源控制器(1)分别与高压安全控制器(12)和直流变换器(9)相连接、电机控制器(11)与电机(10)相连接、电机控制器(11)与电池管理单元(13)之间串接高压安全控制器(12)、高压安全控制器(12)与直流变换器(9)相连接、发动机管理单元(4)、ABS控制器(6)、TCU控制器(7)、标定与诊断接口(8)，其特征在于：所述的多能源控制器(1)、电机控制器(11)、电池管理单元(13)、发动机管理单元(4)、ABS控制器(6)、TCU控制器(7)、标定与诊断接口(8)的数据、控制信号通过CAN总线(3)实现相互间的连接；电子油门踏板(2)与电子节气门(5)之间串接多能源控制器(1)。
2、根据权利要求1所述的一种混合动力轿车控制系统，其特征在于：所述的发动机管理单元(4)中车速、转速等信号、电机控制器(11)中的电机转速信号、ABS控制器(6)中的制动信号、TCU控制器(7)中的档位信号、电池管理单元(13)中的电池状态信号通过CAN总线(3)与多能源控制器(1)相连接。
3、根据权利要求1所述的一种混合动力轿车控制系统，其特征在于：所述的多能源控制器(1)端口分别连接离合器信号(14)、档位信号(15)、开关信号(16)、真空度信号(17)。
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