專利名稱：增程式電動車制動能量回收系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
增程式電動車制動能量回收系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型屬于電動汽車技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種增程式電動車制動能量回收系統(tǒng)，用于提高整車能量利用效率。
背景技術(shù)：
[0002]為了提高整車能量利用率，電動汽車通常應(yīng)用制動能量回收技術(shù)，在車輛減速滑行以及剎車過程中，切換電動汽車的驅(qū)動電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，將車輛的部分動能轉(zhuǎn)換成電能回饋給動力電池，從而實(shí)現(xiàn)制動和能量的回收再利用。[0003]中國實(shí)用新型專利公布了一種制動能量回收系統(tǒng)(蔣元廣，鐘國華，張丙軍一種制動能量回收系統(tǒng)，授權(quán)公告號CN 201736828 U，公告日2011. 02. 09)。這種制動能量回收系統(tǒng)在目標(biāo)制動力矩小于或等于發(fā)電機(jī)制動力矩時，完全采用發(fā)電機(jī)制動并回收制動能量；當(dāng)目標(biāo)制動力矩超過發(fā)電機(jī)制動力矩時，超出的制動力矩由輔助制動系統(tǒng)產(chǎn)生并部分回收制動能量。這種制動能量回收系統(tǒng)主要適用于具有單一電機(jī)的純電動車或混合動力汽車，而增程式電動車包含用于驅(qū)動和能量回收的TM電機(jī)，以及延長純電續(xù)駛里程的ISG 電機(jī)。在增程模式下，ISG電機(jī)對動力電池的充電功率與TM電機(jī)的能量回饋之間也存在關(guān)聯(lián)影響。中國實(shí)用新型專利公布了一種電動汽車的制動能量回饋控制方法(羅禹貢，周磊，李克強(qiáng)等.一種電動汽車制動能量回饋控制方法，授權(quán)公告號CN 1962308A，公告日 2007.5.16)。該方法調(diào)節(jié)前軸液壓制動力、后軸液壓制動力與電機(jī)制動力如果ABS在工作，則電機(jī)制動力為0，前軸液壓制動力和后軸液壓制動力轉(zhuǎn)由ABS調(diào)節(jié)；如果ABS未工作， 則根據(jù)實(shí)際制動力是否滿足駕駛員的制動要求的閾值、驅(qū)動輪的滑移率閾值以及電機(jī)轉(zhuǎn)矩極限等因素進(jìn)行調(diào)節(jié)，直到制動踏板被松開。該制動能量回饋控制方法僅從制動安全性角度進(jìn)行電機(jī)制動力協(xié)調(diào)控制，事實(shí)上，電池充電安全性也是制動能量回收系統(tǒng)設(shè)計中必須解決的關(guān)鍵問題。實(shí)用新型內(nèi)容·[0004]本實(shí)用新型的目的是克服已有制動能量回收系統(tǒng)及控制方法的不足，在優(yōu)先保證制動安全和電池充電安全的前提下，提出了一種適合增程式電動車的制動能量回收系統(tǒng)。[0005]本實(shí)用新型的具體技術(shù)方案如下[0006]增程式電動車制動能量回收系統(tǒng)包括制動踏板信號處理模塊I、加速踏板信號處理模塊2、擋位信號處理模塊3、主缸壓力信號檢測模塊4、診斷電路模塊5、制動能量回收系統(tǒng)控制單元(RBS E⑶)6、制動防抱死控制單元(ABS E⑶)7、制動防抱死(ABS)電磁閥驅(qū)動模塊8、制動防抱死(ABS)泵電機(jī)驅(qū)動模塊9、起動/發(fā)電一體機(jī)控制單元(ISG ECU) 10、起動/發(fā)電一體機(jī)(ISG) 11、動力電池12、驅(qū)動電機(jī)控制單元(TM E⑶)13、驅(qū)動電機(jī)(TM) 14 和電池管理系統(tǒng)(BMS) 15。其中，制動踏板信號處理模塊I、加速踏板信號處理模塊2、擋位信號處理模塊3、主缸壓力信號檢測模塊4和診斷電路模塊5分別將檢測到的傳感器輸出信號輸入給制動能量回收系統(tǒng)控制單元(RBS ECU) 6，制動能量回收系統(tǒng)控制單元(RBS ECU)6通過CAN總線分別與制動防抱死控制單元(ABS E⑶)7、起動/發(fā)電一體機(jī)控制單元(ISG E⑶)10、驅(qū)動電機(jī)控制單元(TM E⑶)13、電池管理系統(tǒng)(BMS) 15連接，實(shí)現(xiàn)實(shí)時通信；制動防抱死控制單元(ABS ECU) 7分別與制動防抱死(ABS)電磁閥驅(qū)動模塊8和制動防抱死 (ABS)泵電機(jī)驅(qū)動模塊9連接，電池管理系統(tǒng)(BMS) 15與動力電池12連接，動力電池12分別與起動/發(fā)電一體機(jī)控制單元(ISG ECU)10和驅(qū)動電機(jī)控制單元(TM ECU)13連接，起動 /發(fā)電一體機(jī)控制單元(ISG E⑶)10與起動/發(fā)電一體機(jī)(ISG) 11連接，驅(qū)動電機(jī)控制單元(TM E⑶)13與驅(qū)動電機(jī)(TM) 14連接。[0007]所述制動踏板信號處理模塊I的具體電路為，由電阻R4、電阻R5和電容C2組成一階濾波電路，對制動踏板傳感器輸出信號進(jìn)行濾波，再經(jīng)由射極跟隨器U2對信號進(jìn)行電壓穩(wěn)定跟隨，最后接制動能量回收系統(tǒng)控制單元(RBS ECU)6的A/D 口 ；制動踏板信號處理模塊I用于對制動踏板角度的實(shí)時采集與處理，并將處理后的信號發(fā)送到制動能量回收系統(tǒng)控制單元(RBS ECU) 6。[0008]所述加速踏板信號處理模塊2的具體電路為，電壓信號經(jīng)過低通濾波后，采用電壓跟隨器UlA進(jìn)行阻抗匹配，然后通過由放大器U1B、電阻R2、電阻R3和電阻Rl組成的放大電路對加速踏板輸出的電壓信號進(jìn)行放大，最后經(jīng)過由二極管Dl和二極管D2組成的限幅電路將信號電壓調(diào)整為制動能量回收系統(tǒng)控制單元(RBS ECU)6的A/D 口輸入電平允許的范圍，最后接制動能量回收系統(tǒng)控制單元(RBS ECU)6的A/D 口 ；加速踏板信號處理模塊 2用于對加速踏板角度的實(shí)時采集與處理，并將處理后的信號發(fā)送到制動能量回收系統(tǒng)控制單元(RBS ECU) 6。[0009]所述擋位信號處理模塊3的具體電路為，擋位信號經(jīng)過由電阻R7和電容C3組成的一階濾波電路濾波后，再經(jīng)過由電阻R8和二極管D3組成的限幅電路后接入到制動能量回收系統(tǒng)控制單元(RBS E⑶)6的中斷口。所述主缸壓力信號檢測模塊4的具體電路為，通過由放大器U3A、電阻R9、電阻 R10、電阻Rll和電容C4構(gòu)成電荷放大器,將主缸壓力電荷信號轉(zhuǎn)換為電壓信號；電壓信號通過由放大器U3B構(gòu)成的放大電路，然后信號經(jīng)電阻R12、電阻R13、電阻R14、放大器U4A、 放大器U4B、電容C4、電容C5構(gòu)成的二階低通濾波器電路對信號進(jìn)行隔離抗干擾和濾波，由此得到的信號再通過一個由放大器U5、電阻R16、電阻R17和電阻R18構(gòu)成的電平轉(zhuǎn)換電路將正負(fù)信號均轉(zhuǎn)化為正信號；最后把信號連到制動能量回收系統(tǒng)控制單元(RBS ECU) 6的 A/D轉(zhuǎn)換引腳，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。[0011]所述診斷電路模塊5的具體電路為，包括邏輯電平轉(zhuǎn)換芯片U23和轉(zhuǎn)換接口 Jl， 邏輯電平轉(zhuǎn)換芯片U23通過轉(zhuǎn)換接口 Jl與故障診斷設(shè)備連接，制動能量回收系統(tǒng)控制單元 (RBS E⑶)6將故障碼CMOS電平通過U23進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成RS232電平，通過轉(zhuǎn)換接口 Jl由故障診斷設(shè)備的COM 口接收。還包括電容C39、電容C40、電容C49和電容C50，用于芯片U23內(nèi)部電荷泵的振蕩，以控制四相電壓的變化，實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換和信號傳輸。[0012]所述制動防抱死(ABS)電磁閥驅(qū)動模塊8的具體電路為，包括四路相同的電磁閥驅(qū)動電路，每一路電磁閥驅(qū)動電路對應(yīng)一個輪缸，且分別與制動防抱死控制單元7連接，每一路電磁閥驅(qū)動電路包括一個智能功率芯片U27和兩路電磁閥；在每一路電磁閥驅(qū)動電路中，智能功率芯片U27接收來自制動防抱死控制單元(ABS ECU)7的信號，處理后，輸出信號到電磁閥，控制電磁閥的開關(guān)，智能功率芯片U27驅(qū)動兩路電磁閥；電磁閥的輸出端通過一個反饋網(wǎng)絡(luò)，將其工作狀態(tài)反饋至制動防抱死控制單元(ABS E⑶)7，以對電磁閥的工作狀態(tài)進(jìn)行檢測；制動防抱死ABS電磁閥驅(qū)動模塊8用于驅(qū)動制動防抱死(ABS)制動壓力調(diào)節(jié)器中的電磁閥，以控制壓力變化。[0013]所述制動防抱死(ABS)泵電機(jī)驅(qū)動模塊9的具體電路為，包括智能功率芯片U30和回液泵電機(jī)MG2，智能功率芯片U30接收來自制動防抱死控制單元(ABS ECU) 7的信號，處理后，輸出信號到回液泵電機(jī)MG2，控制回液泵電機(jī)MG2的工作；回液泵電機(jī)MG2輸出端通過一個反饋網(wǎng)絡(luò)，將其工作狀態(tài)反饋至制動防抱死控制單元(ABS E⑶)7，以 對回液泵電機(jī)的工作狀態(tài)進(jìn)行檢測；智能功率芯片U30具有電流反饋功能，實(shí)時監(jiān)控回液泵電機(jī)MG2的工作狀態(tài)；制動防抱死(ABS)泵電機(jī)驅(qū)動模塊9用于驅(qū)動泵電機(jī)。[0014]所述加速踏板信號處理模塊2中的電壓跟隨器UlA和放大器UlB的型號均為 LM358。所述主缸壓力信號檢測模塊4中的放大器U3A和放大器U3B的型號均為LF355，放大器U4A、放大器U4B和放大器U5的型號均為LF357。所述診斷電路模塊5中的邏輯電平轉(zhuǎn)換芯片U23的型號為SP3232E。所述制動防抱死電磁閥驅(qū)動模塊8中的智能功率芯片 U27的型號為MC33289。所述制動防抱死泵電機(jī)驅(qū)動模塊9中的智能功率芯片U30的型號為 BTS6510。[0015]本實(shí)用新型的積極技術(shù)效果是[0016]I、本實(shí)用新型克服了已有制動能量回收系統(tǒng)及控制方法的不足，提出了一種制動安全和電池充電安全優(yōu)先的增程式電動車制動能量回收系統(tǒng)；[0017]2、通過檢測制動踏板信號、加速踏板信號和主缸壓力信號識別出實(shí)施電機(jī)制動的減速滑行、制動踏板空行程和制動三個階段，通過設(shè)計電機(jī)制動約束邊界，計算出最優(yōu)電機(jī)制動力；[0018]3、在優(yōu)先確保整車安全的前提下，最大化地回收能量，有效提高整車能量利用率。

[0019]圖I是增程式電動車制動能量回收系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。[0020]圖2是圖I中制動踏板信號處理模塊的電路圖。[0021]圖3是圖I中加速踏板信號處理模塊的電路圖。[0022]圖4是圖I中擋位信號處理模塊的電路圖。[0023]圖5是圖I中主缸壓力檢測模塊的電路圖。[0024]圖6是圖I中診斷電路模塊的電路圖。[0025]圖7是圖I中制動防抱死(ABS)泵電機(jī)驅(qū)動模塊的電路圖。[0026]圖8是圖I中制動防抱死(ABS)電磁閥驅(qū)動模塊的電路圖。[0027]圖9是圖I的控制流程圖。[0028]上圖中序號為制動踏板信號處理模塊I、加速踏板信號處理模塊2、擋位信號處理模塊3、主缸壓力信號檢測模塊4、診斷電路模塊5、制動能量回收系統(tǒng)控制單元(RBS E⑶)6、制動防抱死控制單元(ABS E⑶)7、制動防抱死(ABS)電磁閥驅(qū)動模塊8、制動防抱死(ABS)泵電機(jī)驅(qū)動模塊9、起動/發(fā)電一體機(jī)控制單元(ISG E⑶)10、起動/發(fā)電一體機(jī) (ISG) 11、動力電池12、驅(qū)動電機(jī)控制單元(TM E⑶)13、驅(qū)動電機(jī)(TM) 14、電池管理系統(tǒng) (BMS)15。
具體實(shí)施方式
[0029]
以下結(jié)合附圖，通過實(shí)施例對本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說明[0030]參見圖1，增程式電動車制動能量回收系統(tǒng)，包括制動踏板信號處理模塊I、加速踏板信號處理模塊2、擋位信號處理模塊3、主缸壓力信號檢測模塊4、診斷電路模塊5、制動能量回收系統(tǒng)控制單元(RBS E⑶)6、制動防抱死控制單元(ABS E⑶)7、制動防抱死(ABS) 電磁閥驅(qū)動模塊8、制動防抱死(ABS)泵電機(jī)驅(qū)動模塊9、起動/發(fā)電一體機(jī)控制單元(ISG E⑶)10、起動/發(fā)電一體機(jī)(ISG) 11、動力電池12、驅(qū)動電機(jī)控制單元(TM E⑶)13、驅(qū)動電機(jī)(TM) 14和電池管理系統(tǒng)(BMS) 15 ;其中，制動踏板信號處理模塊I、加速踏板信號處理模塊2、擋位信號處理模塊3、主缸壓力信號檢測模塊4和診斷電路模塊5分別將檢測到的傳感器輸出信號輸入給制動能量回收系統(tǒng)控制單元(RBS ECU)6，制動能量回收系統(tǒng)控制單元 (RBS E⑶)6通過CAN總線分別與制動防抱死控制單元(ABS E⑶)7、起動/發(fā)電一體機(jī)控制單元(ISG E⑶)10、驅(qū)動電機(jī)控制單元(TM E⑶)13、電池管理系統(tǒng)(BMS) 15連接，實(shí)現(xiàn)實(shí)時通信；制動防抱死控制單元(ABS ECU)7分別與制動防抱死(ABS)電磁閥驅(qū)動模塊8和制動防抱死(ABS)泵電機(jī)驅(qū)動模塊9連接，電池管理系統(tǒng)(BMS) 15與動力電池12連接，動力電池12分別與起動/發(fā)電一體機(jī)控制單元(ISG EOTMO和驅(qū)動電機(jī)控制單元(TM E⑶)13 連接，起動/發(fā)電一體機(jī)控制單元(ISG E⑶)10與起動/發(fā)電一體機(jī)(ISG)Il連接，驅(qū)動電機(jī)控制單元(TM E⑶)13與驅(qū)動電機(jī) (TM) 14連接。[0031]各模塊的具體結(jié)構(gòu)和原理說明如下[0032]制動踏板信號處理模塊I電路，見圖2，制動踏板傳感器是一電位計式傳感器，輸出電壓信號隨著制動踏板角度的增大而增大。制動踏板信號處理模塊I的具體電路為，由電阻R4、電阻R5和電容C2組成一階濾波電路，對制動踏板傳感器輸出信號進(jìn)行濾波，再經(jīng)由射極跟隨器U2對信號進(jìn)行電壓穩(wěn)定跟隨，射極跟隨器U2采用LM358芯片，最后接制動能量回收系統(tǒng)控制單元(RBS E⑶)6的A/D 口，從而實(shí)現(xiàn)制動踏板角度的實(shí)時采集與處理。[0033]加速踏板信號處理模塊2電路,見圖3,加速踏板傳感器是一磁電式傳感器,輸出電壓信號隨著加速踏板角度的增大而增大。電壓信號經(jīng)過低通濾波后，采用電壓跟隨器UlA 進(jìn)行阻抗匹配，然后通過由放大器U1B、電阻R2、電阻R3和電阻Rl組成的放大電路對加速踏板輸出的電壓信號進(jìn)行放大，最后經(jīng)過由二極管Dl和二極管D2組成的限幅電路將信號電壓調(diào)整為制動能量回收系統(tǒng)控制單元(RBS ECU)6的A/D 口輸入電平允許的范圍，最后接制動能量回收系統(tǒng)控制單元(RBS E⑶)6的A/D 口。加速踏板信號處理模塊2用于對加速踏板角度的實(shí)時采集與處理，并將處理后的信號發(fā)送到制動能量回收系統(tǒng)控制單元(RBS E⑶)6。所述電壓跟隨器UlA和放大器UlB采用LM358芯片。[0034]擋位信號處理模塊電路3，見圖4，擋位信號主要用來檢測汽車的驅(qū)動D、倒車R以及空擋N。擋位信號處理模塊3的具體電路為，擋位信號經(jīng)過由電阻R7和電容C3組成的一階濾波電路濾波后，再經(jīng)過由電阻R8和二極管D3組成的限幅電路后接入到制動能量回收系統(tǒng)控制單元(RBS E⑶)6的中斷口。[0035]主缸壓力檢測模塊電路4，見圖5，主缸壓力傳感器為電荷型壓電式，輸出壓力電荷信號。主缸壓力信號檢測模塊4的具體電路為，通過由放大器U3A、電阻R9、電阻R10、電阻Rll和電容C4構(gòu)成電荷放大器,將主缸壓力電荷信號轉(zhuǎn)換為電壓信號；電壓信號通過由放大器U3B構(gòu)成的放大電路，然后信號經(jīng)電阻R12、電阻R13、電阻R14、放大器U4A、放大器 U4B、電容C4、電容C5構(gòu)成的二階低通濾波器電路對信號進(jìn)行隔離抗干擾和濾波，由此得到的信號再通過一個由放大器U5、電阻R16、電阻R17和電阻R18構(gòu)成的電平轉(zhuǎn)換電路將正負(fù)信號均轉(zhuǎn)化為正信號；最后把信號連到制動能量回收系統(tǒng)控制單元(RBS ECU) 6的A/D轉(zhuǎn)換引腳，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。其中放大器U3A和放大器U3B為高輸入阻抗放大器，采用LF355芯片；放大器U4A和放大器U4B采用LF357芯片；放大器U5采用LF357芯片。[0036]診斷電路模塊5，見圖6，當(dāng)有故障發(fā)生時，制動能量回收系統(tǒng)控制單元(RBS E⑶) 6將故障診斷碼通過串口發(fā)出，以判別故障發(fā)生的原因。由于制動能量回收系統(tǒng)控制單元 (RBS E⑶)6是CMOS電平，故障診斷設(shè)備為RS232電平，為了實(shí)現(xiàn)制動能量回收系統(tǒng)控制單元(RBS ECU)6與故障診斷設(shè)備的通信，必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。診斷電路模塊5的具體電路為， 包括邏輯電平轉(zhuǎn)換芯片U23和轉(zhuǎn)換接口 Jl，使用了邏輯電平轉(zhuǎn)換芯片U23進(jìn)行串口的電平轉(zhuǎn)換，U23的芯片型號為SP3232E。制動能量回收系統(tǒng)控制單元(RBS E⑶)(6)的發(fā)送引腳 TXDO和接收引腳RXDO分別接U23的T2IN和R20UT引腳，U23的T20UT和R2IN引腳分別接轉(zhuǎn)換接口 Jl的RS232_0UT引腳和RS232_IN引腳。制動能量回收系統(tǒng)控制單元(RBS E⑶)(6)將故障碼CMOS電平通過U23進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成RS232電平，由轉(zhuǎn)換接口 Jl實(shí)現(xiàn)與故障診斷設(shè)備的COM 口連接。診斷通信電路模塊5還包括電容C39、電容C40、電容C49和電容C50，用于邏輯電平轉(zhuǎn)換芯片U23內(nèi)部電荷泵的振蕩，以控制四相電壓的變化，實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換和信號傳輸。制動防抱死(ABS)泵電機(jī)驅(qū)動模塊9，見圖7，制動防抱死(ABS)泵電機(jī)驅(qū)動模塊9 用于驅(qū)動泵電機(jī)，與電磁閥模塊結(jié)合達(dá)到增壓、保壓和減壓的目的。制動防抱死(ABS)泵電機(jī)驅(qū)動模塊9的具體電路為，包括智能功率芯片U30和回液泵電機(jī)MG2，智能功率芯片U30 采用BTS6510芯片。智能功率芯片U30接收來自制動防抱死控制單元(ABS E⑶)7的信號， 處理后，輸出信號到回液泵電機(jī)MG2，控制回液泵電機(jī)MG2的工作。當(dāng)IN_DJ端為高電平時， 三極管Q7導(dǎo)通，功率開關(guān)管導(dǎo)通，回液泵電機(jī)MG2開始工作，當(dāng)IN_DJ端為低電平時，三極管Q7截止，功率開關(guān)管截止，回液泵電機(jī)MG2停止工作。回液泵電機(jī)MG2輸出端通過一個反饋網(wǎng)絡(luò)，將其工作狀態(tài)反饋至制動防抱死控制單元(ABS E⑶)7，以對回液泵電機(jī)的工作狀態(tài)進(jìn)行檢測。由于回液泵電機(jī)MG2工作時，其正極端電壓為12V，不能直接連到制動防抱死控制單元(ABS E⑶)7，因此，要經(jīng)過分壓和穩(wěn)壓后才能接至制動防抱死控制單元(ABS E⑶) 7的輸入端。智能功率芯片U30具有電流反饋功能，實(shí)時監(jiān)控回液泵電機(jī)MG2的工作狀態(tài)。[0038]制動防抱死(ABS)電磁閥驅(qū)動模塊8，見圖8。制動防抱死(ABS)電磁閥驅(qū)動模塊 8用于驅(qū)動制動防抱死(ABS)制動壓力調(diào)節(jié)器中的電磁閥，以控制壓力變化。制動防抱死 (ABS)電磁閥驅(qū)動模塊8的具體電路為，包括四路相同的電磁閥驅(qū)動電路，圖8是其中一個輪缸對應(yīng)的制動防抱死電磁閥驅(qū)動電路，其他三個輪缸與之相同。每一路電磁閥驅(qū)動電路對應(yīng)一個輪缸，且分別與制動防抱死控制單元7連接，每個輪缸需要一個智能功率芯片和兩路電磁閥，因此，每一路電磁閥驅(qū)動電路包括一個智能功率芯片U27和兩路電磁閥。在每一路電磁閥驅(qū)動電路中，智能功率芯片U27用于實(shí)現(xiàn)電磁閥開和關(guān)兩種狀態(tài)，該芯片型號為MC33289。智能功率芯片U27接收來自制動防抱死控制單元(ABS E⑶)7的信號，處理后， 輸出信號到電磁閥，控制電磁閥的開關(guān)。一個智能功率芯片U27分別驅(qū)動兩路電磁閥，以其中一路電磁閥為例說明其工作過程芯片的INl引腳接制動防抱死控制單元(ABS E⑶)7，OUTl引腳接電磁閥，當(dāng)INl為高電平時，OUTl為高電平，電磁閥的電磁線圈中有電流通過， 電磁閥工作而閉合；反之，當(dāng)皿為低電平時，OUTl為低電平，電磁閥的電磁線圈中沒有電流通過而處于開啟狀態(tài)。每個電磁閥的輸出端通過一個反饋網(wǎng)絡(luò)，將其工作狀態(tài)反饋至制動防抱死控制單元(ABS E⑶)7，以對電磁閥的工作狀態(tài)進(jìn)行檢測。ISTl為輸出信號10UT1 的狀態(tài)反饋信號，接到制動防抱死控制單元(ABS ECU) 7的一個引腳，當(dāng)輸出正常時，ISTl 為高電平；輸出不正常時，ISTl為低電平，制動防抱死控制單元(ABS ECU)7檢測到ISTl的電平后可以判斷此智能功率芯片U27的工作狀態(tài)和進(jìn)行故障診斷。由于電磁閥OUTl處的高電平電壓為12V，不能直接連到制動防抱死控制單元(ABS E⑶)7，因此，分壓后經(jīng)穩(wěn)壓管 D58將電壓穩(wěn)定在3. 3V。智能功率芯片U27弓丨腳VBAT接12V，為供電電壓。 增程式電動車制動能量回收系統(tǒng)控制流程見圖9。[0040]制動能量回收系統(tǒng)控制單元(RBS E⑶)6通過擋位信號處理模塊3檢測車輛擋位信號，擋位信號為R和N時，即倒車和空擋，不進(jìn)行制動能量回收。[0041]為了保證能量回收階段的動力電池充電安全,制動能量回收系統(tǒng)控制單元(RBS E⑶)6通過CAN總線讀取電池管理系統(tǒng)(BMS) 15檢測的動力電池12的荷電狀態(tài)BMS_soc 和溫度 BMS_temp,并設(shè)置兩個變量的閾值 BMS_soc_max、BMS_soc_min、BMS_temp_max、BMS_ temp_min,在兩個變量的閾值范圍內(nèi)實(shí)施電機(jī)制動。[0042]制動能量回收系統(tǒng)控制單元(RBS E⑶)6通過制動踏板信號處理模塊I、加速踏板信號處理模塊2和主缸壓力信號檢測模塊4檢測制動踏板開度、加速踏板開度及主缸壓力信號，并通過以下邏輯判斷車輛運(yùn)行狀態(tài)制動踏板信號和加速踏板信號均為初始值BRA_ PEDO和ACC_PED0，則車輛為減速滑行狀態(tài)；加速踏板信號為ACC_PED0、主缸壓力信號為初始值BRA_PRE0、制動踏板信號大于BRA_PED0，則車輛為制動踏板空行程階段；加速踏板信號為ACC_PED0、主缸壓力信號大于BRA_PRE0、制動踏板信號大于BRA_PED0，則車輛處于制動階段。[0043]制動能量回收系統(tǒng)控制單元(RBS E⑶)6識別出車輛減速滑行、制動踏板空行程和制動三種狀態(tài)后，在電機(jī)制動力約束邊界內(nèi)，通過如下策略計算不同階段的最優(yōu)電機(jī)制動力制動能量回收系統(tǒng)控制單元(RBS ECU) 6通過制動踏板信號處理模塊I、加速踏板信號處理模塊2檢測制動踏板信號和加速踏板信號后，識別車輛處于減速滑行狀態(tài)。制動能量回收系統(tǒng)控制單元(RBS ECU) 6通過查取滑行狀態(tài)車速-電機(jī)制動力函數(shù)表計算最優(yōu)電機(jī)制動力，將最優(yōu)電機(jī)制動力發(fā)送給驅(qū)動電機(jī)控制單元(TM ECU)13，由驅(qū)動電機(jī)控制單元(TM ECU) 13控制驅(qū)動電機(jī)(TM) 14的發(fā)電扭矩。[0044]制動能量回收系統(tǒng)控制單元(RBS E⑶)6通過制動踏板信號處理模塊I、主缸壓力信號處理模塊4檢測制動踏板信號和主缸壓力信號后，識別車輛處于制動踏板空行程或制動狀態(tài)，并結(jié)合制動踏板角度及其變化率將駕駛員制動意圖劃分成三種狀態(tài)輕緩制動、中等制動和緊急制動。通過查取制動意圖-電機(jī)制動力函數(shù)表獲得TM_torquel、車速-電機(jī)制動力函數(shù)表獲得TM_torque2、起動/發(fā)電一體機(jī)(ISG) 11-電機(jī)制動力函數(shù)表獲得TM_torque3,以此計算制動踏板空行程或制動階段的最優(yōu)電機(jī)制動力TM_torque= TM_ torque1+ TM_torque2+ TM—torque3。[0045]在驅(qū)動電機(jī)控制單元(TM E⑶)13控制驅(qū)動電機(jī)(TM) 14處于發(fā)電狀態(tài)、產(chǎn)生電機(jī)制動力進(jìn)行輔助制動和產(chǎn)生電流回饋給動力電池12中，制動能量回收系統(tǒng)控制單元(RBSECU)6通過CAN不斷檢測驅(qū)動電機(jī)(TM)14的轉(zhuǎn)速TM_speed信號、制動防抱死控制單元(ABS ECU)7的狀態(tài)ABS_active信號、動力電池12的最大可充電功率BMS_max_char_power信號并轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的扭矩信號BMS_max_char_torque，根據(jù)下式[0046]TM_torque_final=min(TM_torque, BMS_max_char_torque)* (l_ABS_active)[0047]計算得到實(shí)時的TM電機(jī)制動力TM_torque_final發(fā)動給驅(qū)動電機(jī)控制單元(TM ECU) 13。[0048]在制動回收過程中，制動能量回收系統(tǒng)控制單元(RBS E⑶)6根據(jù)TM_speed不斷修正TM_torque_final值,具體策略為[0049]如果TM電機(jī)的轉(zhuǎn)速TM_speed大于TM電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速TM_speed_n,則[0050]TM_torque_final(k)= TM_torque_final(k_l)* TM_speed(k_l)/ TM_speed(k)[0051]如果TM電機(jī)的轉(zhuǎn)速TM_speed小于TM電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速TM_speed_n,則[0052]TM_tor_fna(k)= TM_tor_fna (k~l)[0053]如果TM電機(jī)的轉(zhuǎn)速TM_speed小于驅(qū)動電機(jī)(TM) 14能夠發(fā)電的最小轉(zhuǎn)速TM_ speed_min 時，則TM_tor_fna (k) =0。
權(quán)利要求1.增程式電動車制動能量回收系統(tǒng)，其特征在于包括制動踏板信號處理模塊(1)、加速踏板信號處理模塊(2)、擋位信號處理模塊(3)、主缸壓力信號檢測模塊(4)、診斷電路模塊(5)、制動能量回收系統(tǒng)控制單元(6)、制動防抱死控制單元(7)、制動防抱死電磁閥驅(qū)動模塊(8)、制動防抱死泵電機(jī)驅(qū)動模塊(9)、起動/發(fā)電一體機(jī)控制單元(10)、起動/發(fā)電一體機(jī)(11)、動力電池(12 )、驅(qū)動電機(jī)控制單元(13 )、驅(qū)動電機(jī)(14 )和電池管理系統(tǒng)(15 );其中，制動踏板信號處理模塊(1)、加速踏板信號處理模塊(2)、擋位信號處理模塊(3)、主缸壓力信號檢測模塊(4)和診斷電路模塊(5)分別將檢測到的傳感器輸出信號輸入給制動能量回收系統(tǒng)控制單元(6)，制動能量回收系統(tǒng)控制單元(6)通過CAN總線分別與制動防抱死控制單元(7)、起動/發(fā)電一體機(jī)控制單元(10)、驅(qū)動電機(jī)控制單元(13)、電池管理系統(tǒng)(15)連接，實(shí)現(xiàn)實(shí)時通信；制動防抱死控制單元(7)分別與制動防抱死電磁閥驅(qū)動模塊(8)和制動防抱死泵電機(jī)驅(qū)動模塊(9)連接，電池管理系統(tǒng)(15)與動力電池(12)連接，動力電池(12)分別與起動/發(fā)電一體機(jī)控制單元(10)和驅(qū)動電機(jī)控制單元(13)連接，起動/發(fā)電一體機(jī)控制單元(10)與起動/發(fā)電一體機(jī)(11)連接，驅(qū)動電機(jī)控制單元(13)與驅(qū)動電 機(jī)(14)連接； 所述制動踏板信號處理模塊(1)的具體電路為，由電阻R4、電阻R5和電容C2組成一階濾波電路，對制動踏板傳感器輸出信號進(jìn)行濾波，再經(jīng)由射極跟隨器U2對信號進(jìn)行電壓穩(wěn)定跟隨，最后接制動能量回收系統(tǒng)控制單元(6)的A/D 口 ；制動踏板信號處理模塊(1)用于對制動踏板角度的實(shí)時采集與處理，并將處理后的信號發(fā)送到制動能量回收系統(tǒng)控制單元(6)； 所述加速踏板信號處理模塊(2 )的具體電路為，電壓信號經(jīng)過低通濾波后，采用電壓跟隨器UlA進(jìn)行阻抗匹配，然后通過由放大器U1B、電阻R2、電阻R3和電阻Rl組成的放大電路對加速踏板輸出的電壓信號進(jìn)行放大，最后經(jīng)過由二極管Dl和二極管D2組成的限幅電路將信號電壓調(diào)整為制動能量回收系統(tǒng)控制單元(6)的A/D 口輸入電平允許的范圍，最后接制動能量回收系統(tǒng)控制單元(6)的A/D 口 ；加速踏板信號處理模塊(2)用于對加速踏板角度的實(shí)時采集與處理，并將處理后的信號發(fā)送到制動能量回收系統(tǒng)控制單元(6); 所述擋位信號處理模塊(3)的具體電路為，擋位信號經(jīng)過由電阻R7和電容C3組成的一階濾波電路濾波后，再經(jīng)過由電阻R8和二極管D3組成的限幅電路后接入到制動能量回收系統(tǒng)控制單元(6)的中斷口； 所述主缸壓力信號檢測模塊(4)的具體電路為，通過由放大器U3A、電阻R9、電阻R10、電阻Rll和電容C4構(gòu)成電荷放大器,將主缸壓力電荷信號轉(zhuǎn)換為電壓信號；電壓信號通過由放大器U3B構(gòu)成的放大電路，然后信號經(jīng)電阻R12、電阻R13、電阻R14、放大器U4A、放大器U4B、電容C4、電容C5構(gòu)成的二階低通濾波器電路對信號進(jìn)行隔離抗干擾和濾波，由此得到的信號再通過一個由放大器U5、電阻R16、電阻R17和電阻R18構(gòu)成的電平轉(zhuǎn)換電路將正負(fù)信號均轉(zhuǎn)化為正信號；最后把信號連到制動能量回收系統(tǒng)控制單元(6)的A/D轉(zhuǎn)換引腳，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換； 所述診斷電路模塊(5)的具體電路為，包括邏輯電平轉(zhuǎn)換芯片U23和轉(zhuǎn)換接口 Jl，邏輯電平轉(zhuǎn)換芯片U23通過轉(zhuǎn)換接口 Jl與故障診斷設(shè)備連接，制動能量回收系統(tǒng)控制單元(6)將故障碼CMOS電平通過U23進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成RS232電平，通過轉(zhuǎn)換接口 Jl由故障診斷設(shè)備的COM 口接收；還包括電容C39、電容C40、電容C49和電容C50，用于邏輯電平轉(zhuǎn)換芯片U23內(nèi)部電荷泵的振蕩，以控制四相電壓的變化，實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換和信號傳輸；所述制動防抱死電磁閥驅(qū)動模塊(8)的具體電路為，包括四路相同的電磁閥驅(qū)動電路， 每一路電磁閥驅(qū)動電路對應(yīng)一個輪缸，且分別與制動防抱死控制單元(7)連接，每一路電磁閥驅(qū)動電路包括一個智能功率芯片U27和兩路電磁閥；在每一路電磁閥驅(qū)動電路中，智能功率芯片U27接收來自制動防抱死控制單元(7)的信號，處理后，輸出信號到電磁閥，控制電磁閥的開關(guān)，智能功率芯片U27驅(qū)動兩路電磁閥，電磁閥的輸出端通過一個反饋網(wǎng)絡(luò)， 將其工作狀態(tài)反饋至制動防抱死控制單元(7)，以對電磁閥的工作狀態(tài)進(jìn)行檢測；制動防抱死電磁閥驅(qū)動模塊(8)用于驅(qū)動制動防抱死制動壓力調(diào)節(jié)器中的電磁閥，以控制壓力變化；所述制動防抱死泵電機(jī)驅(qū)動模塊(9)的具體電路為，包括智能功率芯片U30和回液泵電機(jī)MG2，智能功率芯片U30接收來自制動防抱死控制單元(7)的信號，處理后，輸出信號到回液泵電機(jī)MG2，控制回液泵電機(jī)MG2的工作；回液泵電機(jī)MG2輸出端通過一個反饋網(wǎng)絡(luò)， 將其工作狀態(tài)反饋至制動防抱死控制單元(7)，以對回液泵電機(jī)的工作狀態(tài)進(jìn)行檢測；智能功率芯片U30具有電流反饋功能，實(shí)時監(jiān)控回液泵電機(jī)MG2的工作狀態(tài)；制動防抱死泵電機(jī)驅(qū)動模塊(9)用于驅(qū)動泵電機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增程式電動車制動能量回收系統(tǒng)，其特征在于所述制動踏板信號處理模塊(1)中的射極跟隨器U2的型號為LM358。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增程式電動車制動能量回收系統(tǒng)，其特征在于所述加速踏板信號處理模塊(2)中的電壓跟隨器UlA和放大器UlB的型號均為LM358。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增程式電動車制動能量回收系統(tǒng)，其特征在于所述主缸壓力信號檢測模塊(4)中的放大器U3A和放大器U3B的型號均為LF355，放大器U4A、放大器 U4B和放大器U5的型號均為LF357。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增程式電動車制動能量回收系統(tǒng)，其特征在于所述診斷電路模塊(5)中的邏輯電平轉(zhuǎn)換芯片U23的型號為SP3232E。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增程式電動車制動能量回收系統(tǒng)，其特征在于所述制動防抱死電磁閥驅(qū)動模塊(8)中的智能功率芯片U27的型號為MC33289。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增程式電動車制動能量回收系統(tǒng)，其特征在于所述制動防抱死泵電機(jī)驅(qū)動模塊(9)中的智能功率芯片U30的型號為BTS6510。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種增程式電動車制動能量回收系統(tǒng)，包括制動踏板信號處理模塊、加速踏板信號處理模塊、擋位信號處理模塊、主缸壓力信號檢測模塊、診斷電路模塊、制動能量回收系統(tǒng)控制單元(RBSECU)、制動防抱死控制單元(ABSECU)、制動防抱死(ABS)電磁閥驅(qū)動模塊、制動防抱死(ABS)泵電機(jī)驅(qū)動模塊、起動/發(fā)電一體機(jī)控制單元(ISGECU)、起動/發(fā)電一體機(jī)(ISG)電機(jī)、動力電池及電池管理系統(tǒng)(BMS)、驅(qū)動電機(jī)控制單元(TMECU)和驅(qū)動電機(jī)(TM)。本實(shí)用新型提出的增程式電動車制動能量回收系統(tǒng)在確保制動安全的前提下，最大限度地回收制動能量，提高整車能量利用效率。
文檔編號B60L7/28GK202782730SQ201220412650
公開日2013年3月13日 申請日期2012年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月20日
發(fā)明者嚴(yán)剛, 夏順禮, 朱茂飛, 張彥輝 申請人:安徽江淮汽車股份有限公司