一种增程式电动汽车整车控制系统及控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种增程式电动汽车整车控制系统及控制方法，所述控制系统包括：低压车身CAN控制系统、整车控制器、电机控制器、发电机控制器、电池管理系统和绝缘检测单元。所述控制方法能够在车辆动力电池蓄能充足时，进入纯电动工作模式，既能节能又能环保；当动力电池蓄能损耗到一定程度时，使车辆切换至增程模式，通过驱动发电机工作来发电，弥补一定能量，从而增加车辆的续驶里程。本发明使车辆既能以纯电动模式工作以减少排放，又能在增程模式下工作以提高续驶里程，实现了增程式电动汽车的整车控制和能量分配管理，既能实现低排放，又能增加续驶里程。
【专利说明】一种增程式电动汽车整车控制系统及控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及新能源汽车控制技术，特别是指一种增程式电动汽车整车控制系统及控制方法。
【背景技术】
[0002]随着全世界对不可再生能源的保护和节约意识的加强，各国先后开展了新能源汽车的研制，其中所开发车型主流为纯电动和混合动力汽车，纯电动汽车为零排放，属节能首选，但由于电池关键技术的制约，导致车辆续驶里程非常有限，混合动力汽车虽然续驶里程有保障，但在节能减排方面效果不太明显。
【发明内容】
[0003]有鉴于此，本发明的目的在于提出一种增程式电动汽车整车控制系统及控制方法，实现增程式电动汽车的整车控制和能量分配管理，既能实现低排放，又能增加续驶里程。
[0004]基于上述目的本发明提供的一种增程式电动汽车整车控制系统，包括:
[0005]低压车身CAN控制系统，用于接收车辆运行参数状态，通过数字化仪表进行车身状态显示和故障报警提示，还通过通用模块采集车身信号同时传输车身信号到数字化仪表;
[0006]整车控制器，用于对汽车驾驶参数和控制系统参数进行采集和接收处理，分析出驾驶意图并进行高压控制和电池能量分配管理，同时选择汽车进入纯电动工作模式、增程式工作模式或纯发电工作模式三种不同行车状态中的一种；
[0007]电机控制器，通过接收整车控制器的控制命令，控制驱动电机的转速和输出扭矩，为电动汽车提供直接动力，同时向整车控制器反馈电机及电机控制器的状态参数和故障报
θ I R >ι?ι'，
[0008]发电机控制器，通过接收整车控制器的控制命令，控制发电机在发电初始阶段启动发动机，以及发动机启动后加载反向扭矩实现发电，并向整车控制器反馈发电机及发电机控制器的状态参数和故障报警信息；
[0009]电池管理系统，用于监测动力电池的工作状态，并向整车控制器反馈动力电池的状态参数和故障报警信息；
[0010]绝缘检测单元，用于检测动力电池总正端和总负端对地的绝缘情况，并向整车控制器反馈，防止电池漏电；
[0011]所述整车控制器通过整车第一 CAN总线分别与电机控制器、发电机控制器连接，所述整车控制器通过整车第二 CAN总线与数字化仪表车身第二 CAN连接，所述数字化仪表与通用模块通过车身第一 CAN总线连接。
[0012]在一些实施方式 中，整车工作在增程式工作模式或纯电动工作模式时，只有当电池管理系统中的电池剩余电量大于40 %时才允许行车，在允许行车前，需要按照如下方法检测整车目前行车档位信号:
[0013]如果在前进档或倒档，则所述整车控制器根据检测到的油门踏板位置信号计算需要的驱动扭矩和电机转速，驱动整车行进；如果在空档，即使检测到油门踏板位置信号，也不能行车；
[0014]在油门踏板信号无效时，整车控制器检测制动踏板信号，并根据制动踏板信号计算出制动力矩和电机转速，并通过整车第一 CAN总线发送给电机控制器，实现对电机的实时控制；
[0015]在需要进行能量回收时，则所述整车控制器计算并输出能量回收制动力矩，通过电机向动力电池充电，实现制动时能量的回收；
[0016]所述整车控制器输出高压接触器控制信号用于控制高压接触器的连通或断开；所述整车控制器输出发动机电子油门信号用于调节发动机油门大小；所述整车控制器输出发动机启动/停止控制信号用于控制发动机工作状态。
[0017]在一些实施方式中，所述整车控制器通电后进行如下检测:
[0018]检测整车钥匙开关是否在ACC档位，如果没有则等待挂档，如果有则等待整车进行自检状态；
[0019]接收到电机控制器发送的准备就绪信号后，允许整车钥匙开关可拨至ON档；
[0020]检测充电连锁开关信号是否接通，若接通，则整车进入充电状态；若没有接通，则检测电池管理系统是否离线；
[0021]电池管理系统如果离线，则进行高压接触器信号检测:
[0022]如果高压接触器没有闭合，则通过数字化仪表显示对应的故障信息；
[0023]如果高压接触器已经闭合，则要检测整车设备是否工作，并关闭所有高压用电设备后，断开高压接触器，并通过数字化仪表显示相关系统故障信息。
[0024]在一些实施方式中，所述电池管理系统如果在线，则在连通高压接触器之前，需要检测车载低压蓄电池电压是否大于16伏，以确保车载控制器工作电压适当；
[0025]如果高压控制开关信号闭合，但接收到的电池管理系统报警数据有电池一致性报警，则整车控制器发出高压接触器控制信号为断开；
[0026]如果高压控制开关信号闭合，且接收到的电池管理系统报警数据没有电池一致性报警，则整车控制器发出高压接触器控制信号为闭合。
[0027]在一些实施方式中，所述整车控制系统正常并连通高压后，进入到正常工作状态，可选择汽车进入纯电动工作模式、增程式工作模式或纯发电工作模式三种不同行车状态，其中默认工作模式为纯电动模式，当整车控制器检测到增程式工作模式选择开关信号或空调压缩机离合器开关信号时，该控制系统进入增程式工作模式。
[0028]在一些实施方式中，所述增程式工作模式时，如果电池剩余电量大于90%，则不发电，并回到纯电动模式；如果电池剩余电量小于40%，则不允许行车，为整车补充电池能量。
[0029]在一些实施方式中，所述增程式工作模式时，如果电池剩余电量大于40 %，则进入发电工作状态，允许行车和打开空调；如果没有故障，增程式发电会自动运行直到电池剩余电量大于90%或外界中断结束。
[0030]在一些实施方式中，所述增程工作模式或者纯发电工作模式下时，所述整车控制器先通过整车第一 CAN总线向发电机控制器发送启动扭矩和转速的控制命令，并驱动发电机按照一定转速带动发动机转动，当发动机启动以后，卸载启动扭矩，再加载反向发电扭矩后开始发电；
[0031]所述整车控制器通过整车第一 CAN总线接收发电机控制器反馈的发电机转速值，计算发电扭矩和发动机电子油门值后，通过整车第一 CAN总线将发电扭矩发送给发电机控制器。
[0032]本发明还提出一种实现所述的增程式电动汽车整车控制系统的整车控制方法，包括:
[0033]整车控制器通电后获取开关信号进行整车系统启动检测，若检测通过则发出高压接触器闭合信号，使整车系统进入正常工作状态；所述正常工作状态包括:纯电动工作模式、增程式工作模式或纯发电工作模式；所述整车控制器通过检测纯电动工作模式或增程式工作模式的选择开关信号、空调压缩机离合器开关信号两者之一有效时，整车系统进入增程式工作模式；
[0034]在所述增程式工作模式下，根据电池剩余电量选择发电:
[0035]当电池剩余量大于90%，不发电并回到纯电动模式；
[0036]当电池剩余量小于40 %，驻车发电；
[0037]当电池剩余量大于40 %，所述整车控制器先向发电机控制器发送启动扭矩和转速控制命令，并驱动发电机按照一定转速带动发动机转动，当发动机启动以后，卸载启动扭矩再加载反向发电扭矩，开始发电；
[0038]所述整车控制器接收发电机控制器反馈的发电机转速值，获得发动机转速值，计算出发电扭矩和发动机电子油门值后，将发电扭矩发送给发电机控制器，输出发动机电子油门信号，在维持发动机转速平稳的同时，逐步增加发电扭矩和小幅调节油门，控制发电过程平稳进行。
[0039]在一些实施方式中，所述整车控制方法还包括检测整车目前行车档位信号:
[0040]如果在前进档或倒档，则根据检测到的油门踏板位置信号计算需要的驱动扭矩和电机转速，驱动整车行进；如果在空档，即使检测到油门踏板位置信号，也不能行车；在油门踏板信号无效时，检测制动踏板信号，并根据制动踏板信号计算出制动力矩和电机转速；在需要进行能量回收时，则所述整车控制器计算并输出能量回收制动力矩，通过电机向动力电池充电，实现制动时能量的回收；
[0041 ] 整车控制器通电后进行检测:
[0042]检测整车钥匙开关是否在ACC档位，如果没有则等待挂档，如果有则等待整车进行自检状态；接收到电机控制器发送的准备就绪信号后，允许整车钥匙开关可拨至ON档；检测充电连锁开关信号是否接通，若接通，则整车进入充电状态；若没有接通，则检测电池管理系统是否离线；
[0043]如果电池管理系统离线，则进行高压接触器信号检测:
[0044]如果高压接触器没有闭合，则显示对应的故障信息；
[0045]如果高压接触器已经闭合，则检测整车设备是否工作，并关闭所有高压用电设备后，断开高压接触器，并显示相关系统故障信息；
[0046]如果电池管理系统在线，则在连通高压接触器之前，需要检测车载低压蓄电池电压是否大于16伏，以确保车载控制器工作电压适当；
[0047]如果高压控制开关信号闭合，但接收到的电池管理系统报警数据有电池一致性报警，则整车控制器发出高压接触器控制信号为断开；
[0048]如果高压控制开关信号闭合，且接收到的电池管理系统报警数据没有电池一致性报警，则整车控制器发出高压接触器控制信号为闭合。
[0049]从上面所述可以看出，本发明提供的增程式电动汽车整车控制系统，在车辆动力电池蓄能充足时，进入纯电动工作模式，既能节能又能环保；当动力电池蓄能损耗到一定程度时，使车辆切换至增程模式，通过驱动发电机工作来发电，弥补一定能量，从而增加车辆的续驶里程。本发明中实现该控制系统的控制方法使车辆既能以纯电动模式工作以减少排放，又能在增程模式下工作以提高续驶里程，实现了增程式电动汽车的整车控制和能量分配管理，既能实现低排放，又能增加续驶里程。
【专利附图】
【附图说明】
[0050]图1为本发明实施例中增程式电动汽车整车控制系统通信网络示意图；
[0051]图2为本发明实施例中增程式电动汽车整车控制系统的控制流程示意图。
【具体实施方式】
[0052]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
[0053]本发明提供一种增程式电动汽车整车控制系统，实现对增程式电动汽车的整车控制，下面将结合附图1和附图2及具体实施例，对本发明作进一步说明。
[0054]如图1所示，增程式电动汽车整车控制系统，包括:
[0055]整车控制器1，用于对汽车驾驶参数和控制系统参数进行采集和接收处理，分析出驾驶意图并进行高压控制和电池能量分配管理，同时可选择汽车进入纯电动工作模式、增程式工作模式或纯发电工作模式三种不同行车状态。
[0056]低压车身CAN控制系统，用于接收车辆运行参数状态，通过数字化仪表12进行车身状态显示和故障报警提示，还通过通用模块采集车身信号同时传输车身信号到数字化仪表。
[0057]电机控制器2，通过接收整车控制器I的控制命令，控制驱动电机的转速和输出扭矩，为电动汽车提供直接动力，同时向整车控制器I反馈电机及电机控制器2的状态参数和
故障报警信息。
[0058]发电机控制器3，通过接收整车控制器I的控制命令，控制发电机在发电初始阶段启动发动机，以及发动机启动后加载反向扭矩实现发电，并向整车控制器I反馈发电机及发电机控制器3的状态参数和故障报警信息；
[0059]电池管理系统8，用于监测动力电池的工作状态，并向整车控制器I反馈动力电池的状态参数和故障报警信息。
[0060]绝缘检测单元7，用于检测动力电池总正端和总负端对地的绝缘情况，并向整车控制器I反馈，防止电池漏电，保证用电安全。
[0061]所述整车控制器I通过整车第一 CAN总线分别与电机控制器2、发电机控制器3连接，所述整车控制器I通过整车第二 CAN总线与数字化仪表12的车身第二 CAN总线连接，所述数字化仪表12与通用模块通过车身第一 CAN总线连接。
[0062]驾驶参数为驾驶车辆时会涉及到的信号，如档位、油门、刹车等；
[0063]控制系统参数及车辆运行状态参数，比如电机转速、电机扭矩、电池S0C、总电压、单体电压、总电流、高压接触器状态、发电机转速、发电机扭矩等等所有需要监控的状态参数。
[0064]具体的高压控制是指:根据工作模式的选择，对高压动力电池使用的控制。比如，什么情况下允许接通高压，开始正常使用，正常控制电动机、空调或发电等高压用电设备；什么时候允许使用，但是需要降功率，比如有一般报警或电池电量不多；什么时候禁止行车，比如出现严重故障或者电池电量非常低。
[0065]具体的电池能量分配是指:是否允许开空调，是否正常行车，是否允许电池大电流放电，优先保证哪些器件用电等。整车控制器I通过接收电池管理系统8 (BATTERYMANAGEMENT SYSTEM, BMS)发送的信息监控电池状态，从而根据电池状态，在确保电池安全的前提下进行高压设备的工作状态控制。
[0066]所述通用模块通过CPU进行控制并包括:
[0067]开关量采集模块，依据与通用模块安装位置就近连接的区域划分原则，采集局部车身开关信号，并通过CAN总线发送到所述数字化仪表CPU进行处理分析；
[0068]功率输出模块，用于输出多路功率，每路功率输出带有短路检测、断路检测和热保护功能，且通过内部CAN总线发送车身故障位置；
[0069]模拟量采集单元，用于采集模拟量信号，每个模块提供4路模拟量采集输入和2路脉冲采集输入，可实现对分布在车身不同位置的燃油量、水箱水温、机油压力、前桥和后桥储气瓶气压等信号的采集。
[0070]脉冲量采集单元，用于采集车速脉冲信号，并发送到CPU进行处理分析。
[0071 ] 通用模块一般是防水通用模块，采用8位单片机作为其CPU，模块提供12路开关量输入，采用MC33972实现；还提供18路功率输出，其中输出10路100W功率，采用BTS840，8路50W功率输出，采用BTS724，每路功率输出均带断路、短路检测和热保护功能，且通过CAN总线发送故障位置，便于故障定位和维护。防水通用模块作为车身信号的采集、传输和控制命令的执行单元，具有开关量采集、模拟量采集、脉冲量采集、功率输出、通信地址配置和CAN通信功能。
[0072]对车身上的所有开关信号，根据与采集模块安装位置距离远近，按照就近连接的原则进行区域划分，通过数字化仪表和通用模块采集不同的开关信号，比如仪表采集雨刮器快慢档等信号，前部模块采集前门开关等信号，完成开关信号采集。仪表自己采集，加上模块通过CAN总线发来的开关信息，知道所有的开关信息。对功率信号也是一样的，仪表可以负责就近的个别功率的输出，比如小灯、近光灯等；前部模块负责开关前门，后部模块负责控制后部灯光等。
[0073]整车控制器I与低压车身控制系统通过整车第二 CAN总线和车身第二 CAN总线连接，用于将运行参数状态(电池总电压、电池总电流、电池S0C、电池所有报警信息、电机转速、电机扭矩、发电机转速、发电机扭矩、冷却水温、电机及其控制器状态、发电机及其控制器状态等)转发送给低压车身控制系统的数字化仪表12，通过数字化仪表的声、光、电进行显示和报警提示，便于快速发现和定位诊断故障，实现友好的人机交互。
[0074]请参考图1，增程式电动汽车整车控制系统通信网络由:整车控制器1、电机控制器2、发电机控制器3、DC/DC单元4、气泵DC/AC5、油泵DC/AC6、绝缘检测单元7、电池管理系统8、第三防水通用模块9、第二防水通用模块10、第一防水通用模块11和数字化仪表12组成。其中，整车控制器I和数字化仪表12均具有两条相互独立工作的CAN总线通道，分别为整车第一 CAN、整车第二 CAN和车身第一 CAN、车身第二 CAN。
[0075]数字化仪表12通过车身第一 CAN通道与第一防水通用模块11、第二防水通用模块10和第三防水通用模块9组成低压车身CAN控制系统，并通过数字化仪表12的车身第二 CAN总线与电池管理系统8 一起，与整车控制器I的整车第二 CAN总线相连，组成整车控制系统中的低速CAN通信网络。
[0076]电机控制器2、发电机控制器3、DC/DC单元4、气泵DC/AC5、油泵DC/AC6、绝缘检测单元7通过整车第一 CAN总线与整车控制器I相连，组成整车控制系统中的高速CAN通信网络，其中发电机转轴和发动机转轴刚性连接，整车控制器I通过发电机控制器3可以获取发动机转速值。
[0077]整车控制器I还采集处理行车档位信号、高压控制器开关、高压接触器反馈信号、充电连锁开关信号、钥匙ACC档位开关信号、钥匙ON档位开关信号、油门踏板位置信号、制动踏板位置信号、空调压缩机离合器开关信号、纯电动/增程式选择开关信号，并输出高压接触器控制信号、发动机电子油门信号和发动机启动/停止控制信号。
[0078]其中，高压接触器控制信号控制高压接触器是否可以连通、发动机电子油门信号为调节发动机油门大小，控制发动机的输出功率和转速；发动机起/停控制信号控制发动机工作与否。
[0079]增程式电动汽车的整车控制器I采用16位单片机作为其CPU，具有开关信号采集单元、模拟信号采集单元、模拟信号输出单元、SPI通信单元、两路CAN通信单元和关键数据存储单元等。
[0080]如图2所示，是增程式电动汽车整车控制系统的控制流程示意图。
[0081]本实施例中实现增程式电动汽车整车控制系统的整车控制方法，包括:
[0082]通电后获取开关信号进行整车系统启动检测，若检测通过则发出高压接触器闭合信号，使整车系统进入正常工作状态；所述正常工作状态包括:纯电动工作模式、增程式工作模式或纯发电工作模式；通过检测纯电动工作模式或增程式工作模式的选择开关信号、空调压缩机离合器开关信号两者之一有效时，整车系统进入增程式工作模式；
[0083]在所述增程式工作模式下，根据电池剩余电量选择发电:
[0084]当电池剩余量大于90%，不发电并回到纯电动模式；
[0085]当电池剩余量小于40 %，驻车发电；
[0086]当电池剩余量大于40%，先向发电机控制器3发送启动扭矩和转速控制命令，并驱动发电机按照一定转速带动发动机转动，当发动机启动以后，卸载启动扭矩再加载反向发电扭矩，开始发电；
[0087]接收发电机控制器3反馈的发电机转速值，获得发动机转速值，计算出发电扭矩和发动机电子油门值后，将发电扭矩发送给发电机控制器3,输出发动机电子油门信号,在维持发动机转速平稳的同时，逐步增加发电扭矩和小幅调节油门，控制发电过程平稳进行。[0088]所述整车控制方法，还包括检测整车目前行车档位信号:
[0089]如果在前进档或倒档，则根据检测到的油门踏板位置信号计算需要的驱动扭矩和电机转速，驱动整车行进；如果在空档，即使检测到油门踏板位置信号，也不能行车；在油门踏板信号无效时，检测制动踏板信号，并根据制动踏板信号计算出制动力矩和电机转速；在需要进行能量回收时，则计算并输出能量回收制动力矩，通过电机向动力电池充电，实现制动时能量的回收；
[0090]通电后进行检测:
[0091]检测整车钥匙开关是否在ACC档位，如果没有则等待挂档，如果有则等待整车进行自检状态；接收到电机控制器2发送的准备就绪信号后，允许整车钥匙开关可拨至ON档；检测充电连锁开关信号是否接通，若接通，则整车进入充电状态；若没有接通，则检测电池管理系统8是否离线；
[0092]如果电池管理系统8离线，则进行高压接触器信号检测:
[0093]如果高压接触器没有闭合，则显示对应的故障信息；
[0094]如果高压接触器已经闭合，则检测整车设备是否工作，并关闭所有高压用电设备后，断开高压接触器，并显示相关系统故障信息；
[0095]如果电池管理系统8在线，则在连通高压接触器之前，需要检测车载低压蓄电池电压是否大于16伏，以确保车载控制器工作电压适当；
[0096]如果高压控制开关信号闭合，但接收到的电池管理系统8报警数据有电池一致性报警，则发出高压接触器控制信号为断开；
[0097]如果高压控制开关信号闭合，且接收到的电池管理系统8报警数据没有电池一致性报警，则发出高压接触器控制信号为闭合。
[0098]请参考图1和图2，整车控制器I通电后，读取开关采集芯片采集到的开关信号，从而获得想要的状态数据。
[0099]检测整车钥匙开关是否在ACC档位，如果没有则等待，如果在ACC档，等待整车各系统进入自检状态，此时整车控制器I通过两条CAN总线分别接收各个系统的状态数据，当接收到电机控制器2发送的准备就绪信号后，允许整车钥匙开关可拨至ON档。此时车身CAN控制系统除通过其内部CAN总线监控车身外，还通过数字化仪表12显示整车各个状态
变量及整车报警信息。
[0100]再检测充电连锁开关信号，如果接通，整车进入充电状态，直到充电结束。如果充电连锁开关没有接通，则检测电池管理系统8是否离线，如果离线，则检测高压接触器信号，如果高压接触器没有闭合，则通过数字化仪表12显示系统对应的故障信息，如果高压接触器已经闭合，则要检测整车设备:电机、发电机和发动机、DC/DC、气泵、油泵、风扇、水泵和空调等设备是否工作，关闭所有高压用电设备后，断开高压接触器，并通过仪表显示相关系统故障信息。
[0101]当电池管理系统8在线时，连通高压接触器之前，需要检测车载低压蓄电池电压是否大于16伏，以确保车载控制器工作电压适当。
[0102]当高压控制开关信号闭合，但接收到的电池管理系统8的报警数据有电池一致性报警，整车控制器I发出高压接触器控制信号为断开，即禁止连通高压接触器，不向整车提供高压。[0103]当高压控制开关信号闭合，并且接收到的电池管理系统8的报警数据没有电池一致性报警，整车控制器I发出高压接触器控制信号为闭合，即连通高压接触器，向整车高压用电设备电机、发电机、DC/DC、气泵、油泵、风扇、水泵和空调等设备供电。
[0104]整车系统正常并连通高压后，进入到正常工作状态，可选择工作模式进行操作，默认工作模式为纯电动模式。纯电动模式是最常用的模式，只要电池电量够，优先用此模式。
[0105]整车工作时，通过检测纯电动/增程式选择开关信号、空调压缩机离合器开关信号，两者之一有效时，系统进入增程式工作模式。
[0106]在增程式模式下，如果电池剩余电量(SOC)大于90%，则不发电，并回到纯电动模式；如果电池SOC小于40%，则不允许行车，开始驻车发电，为整车补充电池能量。
[0107]具体发电过程如下:
[0108]发电时整车控制器I先通过整车CANl总线向发电机控制器3发送启动扭矩和转速等控制命令，并驱动发电机按照一定转速带动发动机转动，当发动机启动以后，卸载启动扭矩,再加载反向发电扭矩,开始发电。此时整车控制器I通过整车CANl总线接收发电机控制器3反馈的发电机转速值，从而获得发动机转速值，并结合发动机工作曲线和燃油经济区，计算发电扭矩和发动机电子油门值后，通过整车CANl总线将发电扭矩发送给发电机控制器3，通过SPI总线输出发动机电子油门信号，在维持发动机转速平稳的同时，逐步增加发电扭矩和小幅调节油门，控制发电过程平稳进行。发动机工作曲线图为发动机工作时的燃油经济区与发动机转速、输出功率之间的对应关系图，一般由发动机厂家提供。
[0109]在增程式工作模式中，如果电池SOC大于40%，则进入增程式发电工作状态，允许行车和打开空调。如果没有故障，增程式发电会自动运行直到电池SOC大于90%或人为中断结束。
[0110]不管整车工作在增程式模式还是纯电动模式，只有当电池SOC大于40 %时才允许行车。允许行车时，需要检测整车目前行车档位信号，如果在前进挡或倒档，根据检测到的油门踏板位置信号，计算需要的驱动扭矩和电机转速，驱动整车行进，在空档时踩油门无效。当油门踏板位置信号无效时，检测制动踏板位置信号，如果有效，则根据档位和车速，决定是否需要能量回收，当满足能量回收条件时，计算并输出能量回收制动力矩，通过电机向电池充电，实现制动时能量的回收，如果不需要能量回收时，计算出制动力矩和转速，并通过整车第一 CAN总线发送给电机控制器2,实现对电机的实时控制。
[0111]整车控制器I工作时，每一个设备都有可能向整车控制器I发送故障报警信息，告诉整车控制器I出现了哪些故障，何种等级。整车控制器I会实时根据电机控制器2、发电机控制器3、DC/DC4、气泵5、油泵6、绝缘检测单元7、电池管理系统8和数字化仪表12所发送的信息判断系统是否出现故障，如果有故障，则根据故障等级进行限制功率运行甚至停车，以保护整车设备安全。故障等级根据对设备的使用程度根据外部特征区分的。比如电池有单体电压相差比较大，那么电池再大电流工作就很危险，这种情况故障等级会定得高。故障等级用于控制车辆的放电功率，保护电池安全。
[0112]增程式汽车的整车控制器I还将各分系统重要参数状态转发送给低压车身控制系统的数字化仪表12，通过数字化仪表的声、光、电进行显示和报警提示，便于快速发现和定位诊断故障，实现友好的人机交互。
[0113]所属领域的普通技术人员应当理解:以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种增程式电动汽车整车控制系统，其特征在于，包括: 低压车身CAN控制系统，用于接收车辆运行参数状态，通过数字化仪表进行车身状态显示和故障报警提示，还通过通用模块采集车身信号同时传输车身信号到数字化仪表； 整车控制器，用于对汽车驾驶参数和控制系统参数进行采集和接收处理，分析出驾驶意图并进行高压控制和电池能量分配管理，同时选择汽车进入纯电动工作模式、增程式工作模式或纯发电工作模式三种不同行车状态中的一种； 电机控制器，通过接收整车控制器的控制命令，控制驱动电机的转速和输出扭矩，为电动汽车提供直接动力，同时向整车控制器反馈电机及电机控制器的状态参数和故障报警信息； 发电机控制器，通过接收整车控制器的控制命令，控制发电机在发电初始阶段启动发动机，以及发动机启动后加载反向扭矩实现发电，并向整车控制器反馈发电机及发电机控制器的状态参数和故障报警信息； 电池管理系统，用于监测动力电池的工作状态，并向整车控制器反馈动力电池的状态参数和故障报警信息； 绝缘检测单元，用于检测动力电池总正端和总负端对地的绝缘情况，并向整车控制器反馈，防止电池漏电； 所述整车控制器通过整车第一 CAN总线分别与电机控制器、发电机控制器连接，所述整车控制器通过整车第二 CAN总线与数字化仪表车身第二 CAN连接，所述数字化仪表与通用模块通过车身第一 CAN总线连接。
2.根据权利要求1所述的增程式电动汽车整车控制系统，其特征在于，整车工作在增程式工作模式或纯电动工作模式时，只有当电池管理系统中的电池剩余电量大于40 %时才允许行车，在允许行车前，需要按照如下方法检测整车目前行车档位信号: 如果在前进档或倒档，则所述整车控制器根据检测到的油门踏板位置信号计算需要的驱动扭矩和电机转速，驱动整车行进；如果在空档，即使检测到油门踏板位置信号，也不能行车； 在油门踏板信号无效时，整车控制器检测制动踏板信号，并根据制动踏板信号计算出制动力矩和电机转速，并通过整车第一 CAN总线发送给电机控制器，实现对电机的实时控制； 在需要进行能量回收时，则所述整车控制器计算并输出能量回收制动力矩，通过电机向动力电池充电，实现制动时能量的回收； 所述整车控制器输出高压接触器控制信号用于控制高压接触器的连通或断开；所述整车控制器输出发动机电子油门信号用于调节发动机油门大小；所述整车控制器输出发动机启动/停止控制信号用于控制发动机工作状态。
3.根据权利要求1所述的增程式电动汽车整车控制系统，其特征在于，所述整车控制器通电后进行如下检测: 检测整车钥匙开关是否在ACC档位，如果没有则等待挂档，如果有则等待整车进行自检状态； 接收到电机控制器发送的准备就绪信号后，允许整车钥匙开关可拨至ON档； 检测充电连锁开关信号是否接通，若接通，则整车进入充电状态；若没有接通，则检测电池管理系统是否离线； 电池管理系统如果离线，则进行高压接触器信号检测: 如果高压接触器没有闭合，则通过数字化仪表显示对应的故障信息； 如果高压接触器已经闭合，则要检测整车设备是否工作，并关闭所有高压用电设备后，断开高压接触器，并通过数字化仪表显示相关系统故障信息。
4.根据权利要求3所述的增程式电动汽车整车控制系统，其特征在于，所述电池管理系统如果在线，则在连通高压接触器之前，需要检测车载低压蓄电池电压是否大于16伏，以确保车载控制器工作电压适当； 如果高压控制开关信号闭合，但接收到的电池管理系统报警数据有电池一致性报警，则整车控制器发出高压接触器控制信号为断开； 如果高压控制开关信号闭合，且接收到的电池管理系统报警数据没有电池一致性报警，则整车控制器发出高压接触器控制信号为闭合。
5.根据权利要求1所述的增程式电动汽车整车控制系统，其特征在于，所述整车控制系统正常并连通高压后，进入到正常工作状态，可选择汽车进入纯电动工作模式、增程式工作模式或纯发电工作模式三种不同行车状态，其中默认工作模式为纯电动模式，当整车控制器检测到增程式工作模式选择开关信号或空调压缩机离合器开关信号时，该控制系统进入增程式工作模式。
6.根据权利要求1 或5所述的增程式电动汽车整车控制系统，其特征在于，所述增程式工作模式时，如果电池剩余电量大于90%，则不发电，并回到纯电动模式；如果电池剩余电量小于40%，则不允许行车，为整车补充电池能量。
7.根据权利要求6所述的增程式电动汽车整车控制系统，其特征在于，所述增程式工作模式时，如果电池剩余电量大于40%，则进入发电工作状态，允许行车和打开空调；如果没有故障，增程式发电会自动运行直到电池剩余电量大于90%或外界中断结束。
8.根据权利要求1所述的增程式电动汽车整车控制系统，其特征在于，所述增程工作模式或者纯发电工作模式下时，所述整车控制器先通过整车第一 CAN总线向发电机控制器发送启动扭矩和转速的控制命令，并驱动发电机按照一定转速带动发动机转动，当发动机启动以后，卸载启动扭矩，再加载反向发电扭矩后开始发电； 所述整车控制器通过整车第一 CAN总线接收发电机控制器反馈的发电机转速值，计算发电扭矩和发动机电子油门值后，通过整车第一 CAN总线将发电扭矩发送给发电机控制器。
9.一种应用于如权利要求1-8任意一项所述的增程式电动汽车整车控制系统的整车控制方法，其特征在于，包括: 整车控制器通电后获取开关信号进行整车系统启动检测，若检测通过则发出高压接触器闭合信号，使整车系统进入正常工作状态；所述正常工作状态包括:纯电动工作模式、增程式工作模式或纯发电工作模式；所述整车控制器通过检测纯电动工作模式或增程式工作模式的选择开关信号、空调压缩机离合器开关信号两者之一有效时，整车系统进入增程式工作模式； 在所述增程式工作模式下，根据电池剩余电量选择发电: 当电池剩余量大于90%，不发电并回到纯电动模式；当电池剩余量小于40 %，驻车发电； 当电池剩余量大于40 %，所述整车控制器先向发电机控制器发送启动扭矩和转速控制命令，并驱动发电机按照一定转速带动发动机转动，当发动机启动以后，卸载启动扭矩再加载反向发电扭矩，开始发电； 所述整车控制器接收发电机控制器反馈的发电机转速值，获得发动机转速值，计算出发电扭矩和发动机电子油门值后，将发电扭矩发送给发电机控制器，输出发动机电子油门信号，在维持发动机转速平稳的同时，逐步增加发电扭矩和小幅调节油门，控制发电过程平稳进行。
10.根据权利要求9所述的整车控制方法，其特征在于，还包括检测整车目前行车档位信号: 如果在前进档或倒档，则根据检测到的油门踏板位置信号计算需要的驱动扭矩和电机转速，驱动整车行进；如果在空档，即使检测到油门踏板位置信号，也不能行车；在油门踏板信号无效时，检测制动踏板信号，并根据制动踏板信号计算出制动力矩和电机转速；在需要进行能量回收时，则所述整车控制器计算并输出能量回收制动力矩，通过电机向动力电池充电,实现制动时能量的回收； 整车控制器通电后进行检测: 检测整车钥匙开关是否在ACC档位，如果没有则等待挂档，如果有则等待整车进行自检状态；接收到电机控制器发送的准备就绪信号后，允许整车钥匙开关可拨至ON档；检测充电连锁开关信号是否接 通，若接通，则整车进入充电状态；若没有接通，则检测电池管理系统是否离线； 如果电池管理系统离线，则进行高压接触器信号检测: 如果高压接触器没有闭合，则显示对应的故障信息； 如果高压接触器已经闭合，则检测整车设备是否工作，并关闭所有高压用电设备后，断开高压接触器，并显示相关系统故障信息； 如果电池管理系统在线，则在连通高压接触器之前，需要检测车载低压蓄电池电压是否大于16伏，以确保车载控制器工作电压适当； 如果高压控制开关信号闭合，但接收到的电池管理系统报警数据有电池一致性报警，则整车控制器发出高压接触器控制信号为断开； 如果高压控制开关信号闭合，且接收到的电池管理系统报警数据没有电池一致性报警，则整车控制器发出高压接触器控制信号为闭合。
【文档编号】B60L15/00GK103991386SQ201410208777
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年5月16日 优先权日:2014年5月16日
【发明者】廖吉春, 刘兆强 申请人:航天新长征电动汽车技术有限公司