CN1465491A - 并联式混合动力电动汽车多能源动力总成控制器 - Google Patents

并联式混合动力电动汽车多能源动力总成控制器 Download PDF

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Abstract

并联式混合动力电动汽车多能源动力总成控制器，属于电动汽车行驶控制技术领域，适合于采用并联式混合动力系统的轿车、面包车、大客车等混合动力车辆。该装置包括硬件和软件两部分，其特征在于控制器硬件结构由①TMS320LF2407数字信号处理器、②信号采集与处理系统、③控制信号输出系统、④CAN总线通讯控制系统、⑤串口通讯控制系统、⑥按键控制与数字显示系统、⑦DC/DC电源变换电路模块组成；软件系统则主要由驱动能量管理控制策略部分、模式切换控制逻辑部分等组成。系统灵活性好，易于扩展，能够对并联式混合动力电动汽车行驶过程中驱动能量的分配进行管理，提高汽车的燃油经济性，降低有害气体的排放。

Description

并联式混合动力电动汽车多能源动力总成控制器
(一)技术领域
本发明涉及电动汽车行驶控制技术领域，适合于采用并联式混合动力系统的轿车、面包车、大客车等混合动力车辆。
(二)背景技术
与传统汽车相比，满足日益严格的汽车排放法规要求的电动汽车(EV，Electric Vehicle)是汽车发展最终方向。由于动力电池在性能及价格方面的原因，纯电动汽车的发展一直没有达到预期的效果。介于传统汽车和纯电动汽车之间的混动力电动汽车(HEV，HybridElectric Vehicle)，由于其投资少、实施性强、易于满足未来排放法规和节能要求，是世界上许多汽车公司研究开发的重点。
所谓混合动力电动汽车(HEV)是将电力驱动与辅助动力单元(APU，Auxiliary PowerUnit)合用到一部汽车上。它通过先进的控制系统将现有内燃机与一定能量的储能器件(主要是高性能电池或超级电容器)结合起来，实现最佳的能量分配，大幅度地降低内燃机的油耗，最大限度地降低废气排放。并联式结构的混合动力电动汽车以形式灵活，结构上相对简单，获得较多的发展。目前，开发的混合动力汽车大多采用并联式动力系统结构。为了使复合动力系统合理地根据汽车的运行情况协调的进行工作，动力总成控制器是实现HEV设计目标的关键。
作为混合动力系统的核心控制器件，动力总成控制单元的开发研究成为近年电动汽车技术发展和产业化进程中的重要研究开发方向。近几年，国外相继推出了应用于不同车型的动力总成控制器。例如，通用Precept混合动力总成系统AIPM(Automotive Integrated PowerModule)可控制电机与发动机的输出能量分配，具有能量管理、再生制动、电池状态判断等功能。国内PHEV动力总成控制器的开发目前尚处于起步阶段，随着十五期间“863”计划电动汽车重大专项的实施，混合动力总成器的开发必将成为研究热点。
(三)发明内容
本发明是所解决的技术问题实现紧密并联式混合动力电动汽车行驶过程中驱动能量如何在内燃机和电机之间分配，保证混合动力汽车驱动模式切换过程的平顺，而设计的并联式混合动力电动汽车多能源动力总成控制器，在满足混合动力电动汽车动力性使用要求的前提下，提高汽车燃油经济性和降低有害气体排放的目的。
本发明采用的技术方案是：
并联式混合动力电动汽车多能源动力总成控制器，包括硬件和软件。在硬件结构上，由TMS320LF2407数字信号处理器组成核心控制运算系统、与核心控制运算系统相连接的信号采集与处理系统、与核心控制运算系统相连接的控制信号输出系统、与核心控制运算系统相连接的CAN总线通讯控制系统、与核心控制运算系统相连接的串口通讯控制系统、与核心控制运算系统相连接的按键控制与数字显示系统、与各个系统相连接的DC/DC电源变换电路模块所组成。
信号采集与处理系统包括模拟信号采集与处理电路、数字信号采集与处理电路、PWM信号测量电路、脉冲测量电路。所有输入信号全部采取了隔离滤波的抗干扰措施，保证信号采集的准确性；控制信号输出系统包括模拟控制信号输出电路和数字控制信号输出电路，信号采用隔离后输出，并增加了功率放大电路，提高了输出信号的驱动能力。
CAN总线通讯控制系统符合CAN2.0B的技术规范。
DC/DC电源变换电路模块采用二级冗余的抗干扰措施，将输入的24V车载电源变换为24V/5V为各个系统模块供电。
由于采用了上述技术方案，并联式混合动力电动汽车多能源动力总成控制器性能可靠，能够实现并联式混合动力电动汽车行驶过程中驱动能量分配管理，实现驱动模式切换。
(四)附图说明
图1 并联式混合动力电动汽车多能源动力总成控制器原理框图
图2 TMS320LF2407数字信号处理器外围电路组成图
图3 驱动能量分配控制逻辑
(五)具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施进行进一步描述如下：
并联式混合动力电动汽车多能源动力总成控制器的核心采用TI公司的TMS320LF2407数字信号处理器(DSP)，TMS320LF2407 DSP具有两个事件管理器模块，每个模块包括两个16位通用定时器、8个16位PWM通道、3个16位全比较单元、3个捕获单元以及正交编码脉冲电路QEP；两个最小转换时间为500ns 8通道10位A/D转换器；串行通信接口(SCI)、局域网络控制器(CAN)模块、16位串行外设接口模块(SPI)等。
在并联式混合动力电动汽车行驶过程中，多能源动力总成控制器通过控制信号输出系统(或CAN总线通讯系统)接收由混合动力系统其他控制系统(整车与强电控制器、发动机电控单元、电机控制器、电池管理系统、自动机械式变速器控制系统)传递的运行状态参数信号以及汽车司机的驾驶信号，根据并联式混合动力系统驱动能量分配管理，经过控制逻辑的判断和控制算法的运算确定混合动力汽车最佳驱动模式和运行状况，通过信号采集系统(或CAN总线通讯系统)将控制指令传递到混合动力系统的其他控制系统，实现混合动力电动汽车驱动能量的合理分配，提高汽车燃油经济性并最大限度的降低排放。并联式混合动力电动汽车有不同的驱动模式，分别是发动机单独驱动模式、电机单独驱动模式、发动机和电机共同驱动模式、发动机驱动电机发电模式、再生制动模式、停车充电模式。
并联式混合动力电动汽车多能源动力总成控制器驱动能量分配管理的控制策略采用电力辅助控制策略。电力辅助控制策略的主要控制思想是根据发动机运行的最佳区域与动力电池的荷电状态判断混合动力汽车应该采用何种驱动模式，保证发动机处于高燃油经济性、低排放的工作区域，兼顾动力电池的荷电状态的理想范围。当汽车驱动能量的需求离开发动机最佳工作区域时，多能源总成控制器将决定发动机工作或是不工作，并指挥电机处于电动状态或发电状态或空载状态；当需求的驱动能量处于发动机最佳工作区域时，将根据动力电池的荷电状态来确定混合动力汽车的驱动模式。
混合动力电动汽车驱动模式的切换通过多能源动力总成控制器传递到混合动力系统其他控制系统控制指令信号，协调各个动力传动部件实现各个驱动模式之间的相互切换。

Claims (6)

1.混合动力电动汽车多能源动力总成控制器，包括硬件和软件，其特征在于控制器硬件结构由①TMS320LF2407数字信号处理器、②信号采集与处理系统、③控制信号输出系统、④CAN总线通讯控制系统、⑤串口通讯控制系统、⑥按键控制与数字显示系统、⑦DC/DC电源变换电路组成；软件系统则主要由驱动能量管理控制策略、模式切换控制逻辑、CAN总线通讯控制、串口通讯控制等组成，能够对并联式混合动力电动汽车行驶过程中驱动能量的分配进行管理。
2.根据权利要求1所述的并联式混合动力电动汽车多能源动力总成控制器，其特征在于实现汽车行驶中并联动力系统驱动能量的分配管理、驱动模式切换控制。
3.根据权利要求1所述的并联式混合动力电动汽车多能源动力总成控制器，其特征在于采用TMS320LF2407数字信号处理器实现驱动能量分配管理控制策略。
4.根据权利要求1所述的并联式混合动力电动汽车多能源动力总成控制器，其特征在于具有CAN总线通讯控制接口、按键控制与数字显示系统、串行通讯控制接口。
5.根据权利要求2所述的并联式混合动力电动汽车多能源动力总成控制器，其特征在于驱动能量分配采用电力辅助控制策略。
6.根据权利要求4所述的并联式混合动力电动汽车多能源动力总成控制器，其特征在于CAN总线通讯接口符合CAN2.0B的技术规范，兼容SAE J1939通讯协议。
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