一种高效节能的电动汽车续航控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电动汽车领域，特别是涉及一种高效节能的电动汽车续航控制系统。
【背景技术】
[0002] 现在电动汽车越来越普及，但电池续航问题是电动汽车推广中遭遇的最大阻碍， 也是国内电动汽车技术难有大的突破。电动汽车拥有一套对电动机的工作状态进行控制的 控制器，该控制器是根据司机踩踏加油踏板的操作而控制电动机转动的快慢。而蓄电池是 电动机转动的动力源，但蓄电池的电压衰减是呈非线性的，当蓄电池充满电时电压缓慢降 低，当蓄电池的电量消耗部分以后，电压衰减越来越快。续航里程是衡量电动车性能的重要 标志，而电动汽车的充电站并不普及，因此如何延长电动汽车的续航里程就成为大家亟需 解决的问题。
【发明内容】
[0003] 为解决上述技术问题，本发明提供一种高效节能的电动汽车续航控制系统，用于 延长电动汽车的续航里程。
[0004] 本发明是这样实现的：
[0005] -种高效节能的电动汽车续航控制系统，包括控制器、电动机和信号分析器，所述 电动机、控制器、信号分析器通过CAN总线连接；
[0006] 所述控制器包括PID控制模块、控制决策模块和CAN总线连接模块，控制决策模块 与PID控制模块连接，PID控制模块和控制决策模块分别连接于CAN总线连接模块；
[0007] 所述电动机连接有电动机驱动模块和制动发电模块，制动发电模块连接于动力电 池；
[0008] 信号分析器包括数据采集模块、滤波计算模块、阻力度计算模块、路网匹配模块、 倾角传感器、坡度计算模块、CAN总线连接模块、热量管理模块和无线通讯模块；
[0009] 数据采集模块、阻力度计算模块、路网匹配模块分别与CAN总线连接模块连接，滤 波计算模块连接于数据采集模块和阻力度计算模块，所述路网匹配模块包括本地路网数据 库、无线定位模块和MEMS传感器，所述倾角传感器、无线定位模块、数据采集模块和MEMS传 感器分别连接于坡度计算模块；
[0010] 数据采集模块用于从CAN总线上采集实时车辆信号；
[0011] 滤波计算模块包括速度滤波器、加速度滤波器和扭矩滤波器，滤波计算模块用于 对数据采集模块采集的车辆信号进行滤波；
[0012] 阻力度计算模块用于根据滤波计算模块的输出数据计算车辆行驶时的阻力；
[0013] 路网匹配模块用于运用卡尔曼滤波技术，并结合无线定位模块、本发路网数据库 以及MEMS传感器的数据进行实时的线路匹配跟踪；
[0014] 坡度计算模块用于根据倾角传感器、无线定位模块、车辆动力数据和MEMS传感器 的检测数据计算车辆行驶道路的坡度，并通过无线通讯模块将计算得到的坡度数据传送至 服务器；
[0015] 所述热量管理模块包括两个以上温度传感器，所述温度传感器用于采集电动汽车 中大功率器件的温度信息，热量管理模块用于根据所述温度信息调整电动机的功率和电动 汽车冷却系统的功率，使所述大功率器件的温度维持在预设的温度区间内。
[0016] 进一步的，所述阻力度计算模块计算得到的车辆行驶时的阻力通过CAN总线发送 给控制决策模块，控制决策模块根据所述阻力决策是否开启或关闭节能控制。
[0017] 进一步的，所述滤波计算模块对数据采集模块采集到的车辆信号进行滤波、差分、 再滤波操作；在滤波步骤中，滤波计算模块使用数字信号处理技术对所述车辆信号进行功 率谱估计，得到车辆信号的截止频率，并通过设定滤波类型和滤波阶数进行滤波，得到光滑 的曲线信号。
[0018] 进一步的，所述路网匹配模块根据数字地图与GPS信号定位技术，并结合MEMS传 感器检测到的方位数据，提高道路匹配精度。
[0019] 进一步的，所述数据采集模块采集的车辆信号包括车速、转速、扭矩。
[0020] 进一步的，所述PID控制模块计算预期的电动机转速控制值r (t)与电动机的实际 输出转速c(t)的差值e(t)，将所述差值e(t)的比例计算（P)、积分计算（I)和微分计算（D) 通过线性组合得到控制量，并根据得到的控制量来控制电动机，使电动机的实际转速c (t) 向电动机转速控制值r(t)靠近。
[0021] 进一步的，所述控制决策模块根据车辆的速度、阻力度决策是否开启或关闭节能 控制；
[0022] 节能控制启动的条件为：
[0023] (1) 40km/h〈车辆速度 <120km/h，并且
[0024] (2)阻力度绝对值〈设定阈值；
[0025] 节能控制停止条件：
[0026] (1)阻力度绝对值〉设定阈值；
[0027] (2)检测到司机刹车信号时；或
[0028] (3)司机油门开度变化率超过阈值时。
[0029] 进一步的，所述控制决策模块还用于进行行驶耗电经济区计算，控制决策模块存 储测量得到的在空载、半载和满载状态下，车辆平稳行驶时的扭矩输出曲线，将扭矩输出曲 线划分成多个连续的速度区间，并根据当前的车辆控制预期速度，控制电动机转速，使车辆 以当前速度区间内最节能的速度行驶。
[0030] 本发明的有益效果为：本发明高效节能的电动汽车续航控制系统包括电动机、控 制器、信号分析器，控制器包括PID控制模块、控制决策模块和CAN总线连接模块，信号分析 器包括数据采集模块、滤波计算模块、阻力度计算模块、路网匹配模块、倾角传感器、坡度计 算模块、CAN总线连接模块和无线通讯模块；本发明结合路网匹配计算、信号滤波、节能控 制、坡度计算、PID控制以及行驶经济区间控制技术，大大延长了电动汽车的续航里程。
【附图说明】
[0031] 图1为本发明实施方式高效节能的电动汽车续航控制系统的模块框图；
[0032] 图2为本发明实施方式中滤波前的车辆信号；
[0033] 图3为图2所示车辆信号经滤波模块滤波后得到的信号；
[0034] 图4为PID控制模块的原理示意图；
[0035] 图5为平路行驶时的车辆负载特性。
【具体实施方式】
[0036] 为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式 并配合附图详予说明。
[0037] 请参阅图1，本发明高效节能的电动汽车续航控制系统包括控制器、电动机和信号 分析器，所述电动机、控制器、信号分析器通过CAN总线连接；
[0038] 所述控制器包括PID控制模块、控制决策模块和CAN总线连接模块，控制决策模块 与PID控制模块连接，PID控制模块和控制决策模块分别连接于CAN总线连接模块；
[0039] 所述电动机连接有电动机驱动模块和制动发电模块，制动发电模块连接于动力电 池；
[0040] 信号分析器包括数据采集模块、滤波计算模块、阻力度计算模块、路网匹配模块、 倾角传感器、坡度计算模块、CAN总线连接模块、热量管理模块和无线通讯模块（即2G、3G通 讯丰旲块）；
[0041] 数据采集模块、阻力度计算模块、路网匹配模块、热量管理模块分别与CAN总线连 接模块连接，滤波计算模块连接于数据采集模块和阻力度计算模块，所述路网匹配模块包 括本地路网数据库、无线定位模块和MEMS传感器，所述倾角传感器、无线定位模块、数据采 集模块和MEMS传感器分别连接于坡度计算模块，所述热量管理模块包括两个以上温度传 感器，所述温度传感器用于采集电动汽车中大功率器件的温度信息。其中，所述电动汽车中 大功率器件主要有电动机、电动机驱动器、动力电池、DCDC模块等。
[0042] 高效节能的电动汽车续航控制系统各模块的功能请参阅表一：