一种纯电动客车整车控制系统的制作方法

一种纯电动客车整车控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种纯电动客车整车控制系统，包括整车控制器、电池机构、高压配电盒、电机控制器、驱动电机、减速器、仪表机构、档位机构、制动机构以及油门机构；还包括发电机，该发电机通过该电机控制器与该高压配电盒连接，该发电机装配于该驱动电机的动力输出端上。本纯电动整车控制系统是将发电机装配于驱动电机的动力输出端上，驱动电机的动力输出端转速快，发电机发电量大，能量回收率高；以整车控制器为主节点的、基于高速CAN总线的分布式动力系统控制网络，通过综合车辆信息、电池的SOC、温度、电压、电流和电机的温度等信息计算电机功率的分配，进行车辆的驱动和制动能量回馈控制；从而在系统的允许下能获得最佳的驾驶性能。
【专利说明】一种纯电动客车整车控制系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种整车控制系统，特别是指一种纯电动客车整车控制系统。
【背景技术】
[0002]电动汽车是由多个子系统构成的一个复杂系统,主要包括电池、电机、变速箱、制动等动力系统，以及其它附件如空调、助力转向等。各子系统几乎都通过自己的控制单元(E⑶)来完成各自功能和目标。为了满足整车动力性、经济性、安全性和舒适性的目标，一方面必须具有智能化的人车交互接口，另一方面，各系统还必须彼此协作，优化匹配。因此，电动汽车必须需要一个整车控制器来管理电动汽车中的各个部件。
[0003]现有的纯电动整车控制系统的发电机是装配在轮毂或者轮轴上的。由于能量的损耗，从驱动电机的动力输出传输至轮轴或者轮毂是逐步耗损的，而轮轴或者轮毂的转速相对驱动电机的动力输出端转速低很多，这样也就意味着装配在轮轴或者轮毂的发电机的发电效率低，能量回收效率低。
实用新型内容
[0004]本实用新型提供一种纯电动客车整车控制系统，以克服现有的纯电动整车控制系统存在的发电效率低、能量回收率低的问题。
[0005]本实用新型采用如下技术方案:
[0006]一种纯电动客车整车控制系统，包括整车控制器、电池机构、高压配电盒、电机控制器、驱动电机、减速器、仪表机构、档位机构、制动机构以及油门机构；该仪表机构、电池机构、电机控制器分别通过CAN总线连接该整车控制器；该仪表机构、档位机构、制动机构和油门机构分别导线连接该整车控制器；该电机控制器用于控制该驱动电机的运行，该驱动电机通过该减速器驱动传动客车行进；该整车控制系统还包括发电机、DC-DC转换器和蓄电池，该发电机通过上述电机控制器与上述高压配电盒连接；该发电机装配于该驱动电机的动力输出端上，该发电机用于将动能转换成电能存储于该电池机构内；该蓄电池通过该DC-DC转换器与该高压配电盒连接；该蓄电池为常规用电供电，该常规用电包括客车启动、车灯、仪表以及车门启闭的用电。
[0007]更进一步地，上述整车控制系统还包括空调控制器和电动压缩机，该空调控制器导电连接上述高压配电盒，该空调控制器用于控制该电动压缩机的运行；上述电池机构连接有充电接口。
[0008]一种纯电动客车整车控制系统的控制方法，该控制方法使用上述的纯电动客车整车控制系统，该控制方法包括依次进行的下述步骤:
[0009]a.钥匙拨到“0N”档，客车由停车状态进入系统就绪模式，通过诊断传感器、执行器，整车控制器检测自身及电池机构、高压配电盒、电机控制器、驱动电机、仪表机构、档位机构、制动机构和油门机构的故障；检测到有故障时，整车控制系统进入故障处理模式进行相应的故障处理，按照标准格式存储故障码，并能够实现标准故障码显示；不存在故障，则系统初始化，初始化完成之后等待司机的“Start”信号；
[0010]b.钥匙拨到“Start”档，客车处于随时行车状态；根据电池机构、驱动电机和整车的状态，整车的状态包括整车和载重的总重量、风阻、与地面的摩擦力等因素，整车控制器计算客车能够输出的功率值X，该功率值X与油门机构的油门开度得到客车需求功率值Y ;整车控制器检测电池机构的状态，如果电池机构出于过放状态，则减少客车的输出功率；如果电池机构没有过放，则根据驱动电机的转速和需求功率Y计算驱动电机的扭矩；
[0011]c.整车控制器检测到制动机构的制动信号时，根据制动踏板开度和电池状态计算当前的制动功率，并监测电池机构的状态；如果电池机构处于过充状态，则不进行充电；如果电池机构不过充，则发电机在驱动电机转速在300?1500rpm的范围内将制动能量转化为电能存储至蓄电池中；根据电机转速计算出电机的制动扭矩，发送给电机控制器，完成制动能量回馈的一次计算。
[0012]更为具体地，发电机优选在驱动电机转速在400?1500rpm的范围内将制动能量转化为电能存储至蓄电池中。
[0013]由上述对本实用新型结构的描述可知，和现有技术相比，本实用新型具有如下优点:本实用新型的纯电动整车控制系统是将发电机装配于驱动电机的动力输出端上，驱动电机的动力输出端转速快，发电机发电量大，有利于能量的快速回收，能量回收效率高；另夕卜，本实用新型的纯电动客车以整车控制器为主节点的、基于高速CAN总线的分布式动力系统控制网络，通过该网络，整车控制器可以对电动车辆动力链的各个环节进行管理、协调和监控，提高整车能量利用效率，确保车辆安全性和可靠性；此外，本实用新型的控制系统能够采集司机的驾驶需求，并根据电池的综合状况管理车辆动力，保证客车的稳定行驶和长时续航，有效保护电池机构的使用寿命；最后，通过综合车辆信息、电池的S0C、温度、电压、电流和电机的温度等信息计算电机功率的分配，进行车辆的驱动和制动能量回馈控制；从而在系统的允许下能获得最佳的驾驶性能。
【专利附图】

【附图说明】
[0014]图1为本实用新型的控制系统的结构分布及部件关系图。
[0015]图2为本实用新型的整车控制器的工况划分及工况切换流程图。
[0016]图3为本实用新型的整车控制系统的驱动策略控制流程图。
[0017]图4为本实用新型的整车控制系统的制动能量回馈控制流程图。
【具体实施方式】
[0018]下面参照【专利附图】

【附图说明】本实用新型的【具体实施方式】。
[0019]参照图1，一种纯电动客车整车控制系统，包括整车控制器、电池机构、高压配电盒、电机控制器、驱动电机、减速器、仪表机构、档位机构、制动机构以及油门机构；该仪表机构、电池机构、电机控制器分别通过CAN总线连接该整车控制器，电池机构的电池容量是根据客车预设路线的路况来确定的，路况较好，且爬坡少，则可选择电池容量较小，反之则需要大容量电池；该仪表机构、档位机构、制动机构和油门机构分别导线连接该整车控制器；该电机控制器用于控制该驱动电机的运行，该驱动电机通过该减速器驱动传动客车行进；该整车控制系统还包括发电机、DC-DC转换器和蓄电池，该发电机通过上述电机控制器与上述高压配电盒连接；该发电机装配于该驱动电机的动力输出端上，该发电机用于将动能转换成电能存储于该电池机构内；该蓄电池通过该DC-DC转换器与该高压配电盒连接；该蓄电池为常规用电供电，该常规用电包括客车启动、车灯、仪表以及车门启闭的用电，蓄电池电量用尽时可以通过外部充电方式补充电能。此外，如图1所示，该充电机构还为动力转向、电动除雾以及空气压缩机供电。
[0020]更进一步地，上述整车控制系统还包括空调控制器和电动压缩机，该空调控制器导电连接上述高压配电盒，该空调控制器用于控制该电动压缩机的运行；上述电池机构连接有充电接口，可通过该充电接口直接为电池机构进行充电。
[0021]一种纯电动客车整车控制系统的控制方法，该控制方法使用上述的纯电动客车整车控制系统。其中，参照图2，整车的控制工况在系统中分为:停车、系统就绪、预驾驶模式、前进模式、怠速模式、倒退模式、制动模式、能量不足模式、故障模式和充电模式。本实用新型控制方法包括依次进行的下述步骤:
[0022]a.继续参照图2，钥匙拨到“0N”档，客车由停车状态进入系统就绪模式，通过诊断传感器、执行器，整车控制器检测自身及电池机构、高压配电盒、电机控制器、驱动电机、仪表机构、档位机构、制动机构和油门机构的故障；检测到有故障时，整车控制系统进入故障处理模式进行相应的故障处理，按照标准格式存储故障码，并能够实现标准故障码显示；不存在故障，则系统初始化，初始化完成之后等待司机的“Start”信号；
[0023]b.钥匙拨到“Start”档，系统进入预驾驶模式，在这个模式下，系统会合上主接触器等附件(接触器广义上是指工业电中利用线圈流过电流产生磁场，使触头闭合，以达到控制负载的电器。主接触器的作用是开关断开大电流，控制主电路，而辅助接触器是用来控制实现电路功能的，一般的简单电路只靠主接触器就可以实现，当电路较复杂时需要辅助接触器。)，客车处于随时整备行车状态；参照图3，根据电池机构、驱动电机和整车的状态，整车的状态包括整车和载重的总重量、风阻、与地面的摩擦力等因素，整车控制器计算客车能够输出的功率值X，该功率值X与油门机构的油门开度得到客车需求功率值Y ;整车控制器检测电池机构的状态，如果电池机构出于过放状态，则减少客车的输出功率；如果电池机构没有过放，则根据驱动电机的转速和需求功率Y计算驱动电机的扭矩；
[0024]c.参照图4，整车控制器检测到制动机构的制动信号时，根据制动踏板开度和电池状态计算当前的制动功率，并监测电池机构的状态；如果电池机构处于过充状态，则不进行充电；如果电池机构不过充，则发电机在驱动电机转速在300?1500rpm的范围内将制动能量转化为电能存储至蓄电池中；根据电机转速计算出电机的制动扭矩，发送给电机控制器，完成制动能量回馈的一次计算。
[0025]制动能量回收选取的电机转速范围计算过程如下:
[0026]一次刹车回收能量E=K1K2K3 (E1-FS)，在刹车过程中，车体动能衰减E1为定值，机械传动效率K1和滚动摩擦力F基本上是固定的，充电效率K3也可认为恒定，对于电机来说，在制动过程中，其发电效率K2随转速和转矩的变化而变化，制动距离S取决于制动力的大小和制动时间的长短。
[0027]动能El=l/2mv2,以下计算按转速降到O计算。
[0028](I)当电机转速低于 300rpm 时，E1=0.5*18000*9*9=729000J=0.2kWh。在电机的输出功率为O?30kW时，电能转化为动能的效率为70%以下。根据一次刹车回收能量E=K1K2K3 (E1-FS)；回收过程中，随着车速的降低，发电效率和功率不断减小，能回收的能量极少，效率低下，且低速制动会影响ABS效果。因此在电机转速低于300rpm时不采取制动能量回收。
[0029](2)当电机转速高于 1500rpm 时，E1=0.5*180 00*452=18 2 2 5kJ=5.06KWh。
[0030]在电机的输出功率为170KW时，电能转化为动能的效率为92%。
[0031]以170*0.92=156KW，发电效率K2随转速变化不大，其他系数折合按0.8算，功率也达到120KW，电池额定电压336，充电电流达到了 357A。超出电池承受的最大充电电流。且高速制动会影响整车制动效果，造成安全隐患。因此在电机转速高于1500rpm时不采取制动能量回收。
[0032]因此，电机转速在1500rpm (45km/h)以上时,不进行制动能量回收。驱动电机仅在300rpm-1500rpm转速范围内进行制动能量回收。
[0033]上述仅为本实用新型的【具体实施方式】，但本实用新型的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本实用新型进行非实质性的改动，均应属于侵犯本实用新型保护范围的行为。
【权利要求】
1.一种纯电动客车整车控制系统，包括整车控制器、电池机构、高压配电盒、电机控制器、驱动电机、减速器、仪表机构、档位机构、制动机构以及油门机构；该仪表机构、电池机构、电机控制器分别通过CAN总线连接该整车控制器；该仪表机构、档位机构、制动机构和油门机构分别导线连接该整车控制器；该电机控制器用于控制该驱动电机的运行，该驱动电机通过该减速器驱动传动客车行进； 其特征在于:还包括发电机该发电机通过所述电机控制器与所述高压配电盒连接，该发电机装配于该驱动电机的动力输出端上，该发电机用于将动能转换成电能存储于所述电池机构内。
2.如权利要求1所述的一种纯电动客车整车控制系统，其特征在于:所述整车控制系统还包括空调控制器和电动压缩机，该空调控制器导电连接所述高压配电盒，该空调控制器用于控制该电动压缩机的运行。
3.如权利要求1所述的一种纯电动客车整车控制系统，其特征在于:还包括DC-DC转换器和蓄电池，该蓄电池通过该DC-DC转换器与该高压配电盒连接；该蓄电池为常规用电供电，该常规用电包括客车启动、车灯、仪表以及车门启闭的用电。
4.如权利要求1所述的一种纯电动客车整车控制系统，其特征在于:所述电池机构连接有充电接口。
【文档编号】B60L15/00GK203766545SQ201420198397
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年4月23日 优先权日:2014年4月23日
【发明者】张国忠 申请人:西虎汽车工业有限公司