一种基于踏板行程的汽车动力控制系统的制作方法

本实用新型涉及混合动力汽车技术领域，更具体地说，涉及一种基于踏板行程的汽车动力控制系统。

背景技术：

近年来，随着社会的飞速发展，汽车逐渐进入千家万户，但随之而来的确是环境的污染和能源的短缺。面对这一问题，各个汽车厂家开始纷纷着手研究混合动力和电动汽车等符合未来发展方向的汽车。混合动力汽车作为一种新型动力汽车，其优点是通过合理的模块，能够让电动机和内燃机组合驱动的优势发挥到较高的水平，从而让汽车在行驶过程中实现低油耗、少排放等，进而保护环境、节约资源。但目前的混合动力汽车难以对行驶路况进行区分，尚不能很好的根据行驶路况对动力进行合理分配，以达到提高燃油经济性的目的。

目前来技术而言，混合动力汽车的动力控制装置多种多样，但各有利弊。如中国专利号：ZL 2013800115738，授权公告日：2016年11月16日，该专利所公开的一种混合动力传递方案，是让汽车在低速行驶或者电池电量低的时候，用两个独立的电机进行工作，一个电机作为发电机发电供给另一个电动机，在这种情况下，内燃机不直接驱动汽车，而是间接地驱动发电机来发电，因为发电机旋转所需的功率稳定，所以，就可以使发动机始终工作在最佳状态下，从而大大改善了车辆排放问题，进而节约了能源。此方案尽管改善了汽车排放问题，但是利用两个电机，由于电机成本高，造成了不必要的浪费。另外，此方案没有考虑路况问题，比如山路、斜坡，只考虑了在低速行驶和电池电量不足时两方面，在其它方面存在缺陷。

又如专利申请号：2016201989735，申请日：2013年3月15日，该专利公开了一种混合动力总成，包括发电机、内燃机和电动机。它是通过在发动机和电动机之间设置动力断开机构，使内燃机和电动机之间能够完全地解耦，在低速情况下能够让内燃机和发电机同时工作，输出动力来驱动汽车，此时内燃机由于完全脱离耦合，不消耗动力。此方案虽然解决了耦合问题，但是和上一方案类似，只是内部结构的改善，对路面状况的情况的好坏没有任何的反应，在需要高功率时有可能不能由内燃机来提供动力，从而不能合理地分配电动机和发动机使用。

技术实现要素：

1.实用新型要解决的技术问题

本实用新型的目的在于克服现有技术中混合动力汽车难以根据行驶路况进行动力分配的不足，提供了一种基于踏板行程的汽车动力控制系统，本实用新型根据油门踏板行程进行动力选择，动力分配方案更简单，在汽车获得动力的同时提高了燃油经济性。

2.技术方案

为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为：

本实用新型的一种基于踏板行程的汽车动力控制系统，包括整车控制器、动力匹配器、内燃机、电机和电池管理器，以及动力选择器和信息转换模块，所述内燃机、电机和电池管理器均与动力匹配器电连接，动力匹配器与整车控制器电连接；所述动力选择器与整车控制器电连接；所述信息转换模块的信号输入端与油门踏板位置传感器、转矩传感器电连接，信息转换模块的信号输出端与整车控制器电连接。

作为本实用新型更进一步的改进，所述的油门踏板位置传感器与曲柄位置对应，并在油门踏板位置传感器上设置有三个检测段，分别为区域A、区域B、区域C，在区域B、区域C中设置检测电极；所述曲柄上设置有触点，该触点与检测电极配合。

作为本实用新型更进一步的改进，所述检测电极为圆弧形，圆心与曲柄的转动中心重合。

作为本实用新型更进一步的改进，所述区域A、区域B、区域C对应的夹角为20～28°。

作为本实用新型更进一步的改进，所述区域A对应曲柄的转角为0～25°；区域B对应的曲柄转角为25～45°；区域C对应的曲柄转角为45～65°。

作为本实用新型更进一步的改进，所述动力选择器包括动力型控制单元和经济型控制单元；在动力型控制单元模式下，由内燃机提供动力；在经济型控制单元模式下，根据踏板行程进行动力分配。

作为本实用新型更进一步的改进，所述电池管理器与蓄电池电连接，当电机工作在电动机模式时，蓄电池处于供电状态；当电机工作在发电机模式时，蓄电池处于充电状态。

3.有益效果

采用本实用新型提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)本实用新型的一种基于踏板行程的汽车动力控制系统，信息转换模块的信号输入端与油门踏板位置传感器、转矩传感器电连接，信息转换模块的信号输出端与整车控制器电连接，使其能够根据踏板行程执行相应的动作，在不同路况下使用不同的动力驱动方式，提供动力的同时提高了燃油经济性，减少了污染物的排放；

(2)本实用新型的一种基于踏板行程的汽车动力控制系统，安装有接触式油门踏板位置传感器，油门踏板位置传感器与曲柄位置对应，使圆弧形的检测电极的圆心与曲柄转动中心重合，检测区域分为三个检测段，当曲柄位于不同的检测段时，采用不同的驱动方式，结构简单，信息容易采集，判别精度高；

(3)本实用新型的一种基于踏板行程的汽车动力控制系统，能够通过动力选择器直接控制系统工作在内燃机提供动力模式下，适合在非常规工况下使用，结构设计合理，原理简单，便于推广使用。

附图说明

图1为本实用新型的基于踏板行程的汽车动力控制系统的结构示意图；

图2为本实用新型中油门踏板位置传感器与曲柄的配合结构示意图。

示意图中的标号说明：1、油门踏板位置传感器；2、转矩传感器；3、信息转换模块；4、整车控制器；5、动力选择器；6、动力匹配器；7、内燃机；8、电机；9、电池管理器；10、蓄电池；11、踏板；12、连杆；13、曲柄；14、检测电极。

具体实施方式

为进一步了解本实用新型的内容，结合附图和实施例对本实用新型作详细描述。

实施例1

结合图1，本实施例的一种基于踏板行程的汽车动力控制系统，包括整车控制器4、动力匹配器6、内燃机7、电机8和电池管理器9，内燃机7、电机8和电池管理器9均与动力匹配器6电连接，动力匹配器6与整车控制器4电连接。其中，电池管理器9与蓄电池10电连接，可把蓄电池10的剩余电量信息实时传递到动力匹配器6，进而传递到整车控制器4。本实施例中电机8可工作在发电机状态或电动机状态，当电机8工作在电动机模式时，蓄电池10处于供电状态，向电机8提供电力；当电机8工作在发电机模式时，蓄电池10处于充电状态，电机8将内燃机工作时的多余转矩用于发电，并将电能存储在蓄电池10中。动力匹配器6包括处理器和控制器，用于控制电机和内燃机工作。

为了更好地进行动力分配，本实施例中设置了动力选择器5和信息转换模块3；动力选择器5与整车控制器4电连接，动力选择器5包括动力型控制单元和经济型控制单元。当操作者选择混合汽车在动力型控制单元模式下工作时，由内燃机7直接提供动力；当操作者选择混合汽车在经济型控制单元模式下工作时，需要综合油门踏板位置传感器1所检测的踏板行程进行动力的分配。

本实施例中信息转换模块3的信号输入端与油门踏板位置传感器1、转矩传感器2电连接，信息转换模块3的信号输出端与整车控制器4电连接。信息转换模块3用于把检测到的信息进行数模转换，使整车控制器能够识别。

结合图2，踏板11通过连杆12与曲柄连接，当踩踏踏板11时，曲柄13可绕其铰接点转动。油门踏板位置传感器1与曲柄13位置对应，即油门踏板位置传感器1上设置有检测电极14，该检测电极14为圆弧形，其圆弧中心与曲柄13的转动中心重合。在油门踏板位置传感器1上设置有三个检测段，分别为区域A、区域B、区域C，检测电极14分别设置在区域B和区域C内。曲柄13上设置有触点，该触点与检测电极14配合，当触点与检测电极14接触时，油门踏板位置传感器1把检测信息传递到信息转换模块3，进行信号的识别和处理。

需要说明的是，为了能够满足动力和燃油经济性需求，在没有其他信号输入的情况下，当曲柄13在区域A内时，即踏板形成工作在区域A，由电动机提供动力；当检测到曲柄13位于区域B时，由内燃机7单独提供动力；在区域A和区域B内，若检测到剩余电量不足，则由内燃机提供动力；当检测到曲柄13位于区域C时，由内燃机7和电动机提供动力，通过动力匹配器6自主分配动力。在进行动力分配时，需要综合当前转矩信息、剩余电量信息和需求转矩信息，再进行合理的动力分配。

实施例2

本实施例的一种基于踏板行程的汽车动力控制系统，其基本系统组成与实施例A相同，更进一步地：由于曲柄的转动范围有限，再结合不同路况时踩踏的踏板行程长度，设置区域A、区域B、区域C对应的夹角为20～28°，具体地，本实施例中区域A对应曲柄13的转角为0～25°；区域B对应的曲柄13转角为25～45°；区域C对应的曲柄13转角为45～65°。

本实用新型的一种基于踏板行程的汽车动力控制系统，在不同路况下能够有不同的动力分配方式：在上坡的过程中，驾驶员根据对路况的判断，将油门踏板的行程工作在区域A和区域B内，对于不同区段的攀爬角，需求的转矩也不同。在缓坡路段，驾驶员踩踏油门踏板，使其工作在区域A，汽车的动力靠电动机提供。在陡坡路段，需求动力较大，使油门踏板工作对应在区域B，完全由内燃机提供动力，多余转矩供电机发电，蓄电池处于充电状态。若内燃机转矩不能满足爬坡动力需求，则驾驶员会继续踩踏油门踏板，促使其工作在区域C内，内燃机工作在满负荷状态，不足转矩由电机提供。

在下坡和制动的过程中，驾驶员根据对路况的判断，一般会轻踩油门踏板，此时将油门踏板的行程工作在区域A内，动力由电动机提供，内燃机停止工作；在制动过程中，电机工作在发电机模式，蓄电池处于充电状态。

怠速路况一般对应城市区域，需频繁启动，对动力要求较低，但对尾气排放要求较为严格，侧重于燃油经济性和尾气排放性能，其动力分配方案为：

若蓄电池的SOC值在正常范围内，即蓄电池的剩余电量在正常范围内，采用电动机单独驱动模式，内燃机不工作；制动时，电机工作在发电机模式，回收制动能量；

若蓄电池的SOC低于正常范围值，采用内燃机单独驱动模式，内燃机稳定在燃油经济区工作，怠速时则关闭内燃机减小排放；制动时，电机工作在发电机模式，回收制动能量以提高燃油利用率。

在平稳路况下，驾驶员一般会将踏板行程工作在区域B或区域C，整车控制器需要综合当前转矩信息、剩余电量信息和需求转矩信息，再进行合理的动力分配。其中，若是在普通公路，速度不需太高，驾驶员一般会把踏板踩踏在区域B内，直接由内燃机工作在燃油经济区，多余转矩用于电机发电；如速度相对较高，实际转矩较大，内燃机工作在满负荷区。

若是在高速路况，燃油经济性要求较高但对尾气排放要求较宽松，驾驶员一般踩踏踏板较深，踏板形成工作在区域C，速度较大。采用内燃机驱动模式并让其工作于满负荷区，以提高燃油经济性，急加速时由电动机暂时提供辅助动力；若有多余动力，则电机工作于发电机模式为蓄电池充电；制动时由电机回收制动能量为蓄电池充电。

以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。