專利名稱：一種混合動力轎車控制系統的制作方法
技術領域：
本發明屬于汽車控制技術，特別涉及一種混合動力轎車控制系統。
背景技術：
目前，人們日益重視對環境的保護和能源的有效、合理使用。因此，高效、節能、環保的混合動力汽車就成為汽車行業的發展趨勢。混合動力汽車因其兼有電動車的低排放優點與內燃機汽車的高比能量優點而越來越受到關注，成為竟相研發的新型車輛之一。日本本田公司推出了INSIGHT混合動力轎車，日產公司推出了TINO混合動力轎車。目前國內外研制的混合動力轎車和本田公司推出了INSIGHT混合動力轎車均采用并聯的方式實現多能源控制器與各控制器和管理單元連接，進行數據交換、反饋與命令的發送來協調電機和發動機之間的動作，實現動力分配，其控制系統結構比較復雜，控制集成化還有待提高。
國內外研制和推出的混合動力轎車在控制系統中，一般采用機械式油門，混合動力轎車在加速時電機要進行助力，而駕駛員踩油門踏板的行程代表了所需的目標驅動力，混合動力轎車需要把這個驅動力在發動機和電機之間分配。機械式油門，拉索直接將節氣門開度拉大，發動機電控單元會自動根據這個信號確定噴油量，以達到目標驅動力，因此電機助力意義不大。若發動機選的較小，駕駛員踩油門踏板后，可能發動機提供的驅動力不能滿足要求，多能源控制器據此判斷讓電機提供不足的動力，使發動機不能工作在最佳狀態，效率較低，汽車節油和排放的效果并不明顯。
為了解決上述問題，必須對發動機進行重新匹配、標定。在需要電機助力的工況下，對發動機的動力有一定的要求，其余驅動力由電動機提供。這需要經過很多實驗，對發動機匹配需要大量的時間和資金。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種混合動力轎車控制系統，它能提高控制集成化，實現自動靈活地控制發動機的工作狀態，以達到提高發動機的燃油經濟性和降低發動機的排放的目的。
為解決上述技術問題，本發明一種混合動力轎車控制系統，包括多能源控制器分別與高壓安全控制器和直流變換器相連接、電機控制器與電機相連接、電機控制器與電池管理單元之間串接高壓安全控制器、高壓安全控制器與直流變換器相連接，發動機管理單元、ABS控制器、TCU控制器、標定與診斷接口，其特征在于所述的多能源控制器、電機控制器、電池管理單元、發動機管理單元、ABS控制器、TCU控制器、標定與診斷接口的數據、控制信號通過CAN總線實現相互間的連接；電子油門踏板與電子節氣門之間串接多能源控制器。CAN總線為局域網控制器，是一種多主方式的串行總線，可提供高達1MBIT/S的數據傳輸速率和強大的硬件錯誤檢測特性。采用CAN總線通訊有效的提高系統的集成度和可靠性，減少線束，降低整車重量。電子油門分為電子油門踏板和電子節氣門，根據電子加速踏板的位置信號和發動機工作狀態，多能源控制器發出控制命令控制電子節氣門的開度；同時發出命令到電機控制器，使電機工作在不同的工作狀態。
一種混合動力轎車控制系統，所述的發動機管理單元中車速、轉速等信號、電機控制器中的電機轉速信號、ABS中的制動信號、變速箱控制器中的檔位信號、電池管理單元中的電池狀態信號通過CAN總線與多能源控制器相連接。
一種混合動力轎車控制系統，所述的多能源控制器端口分別連接離合器信號、檔位信號、開關信號、真空度信號。
本發明一種混合動力轎車控制系統采用CAN總線通訊有效的提高系統的集成度和可靠性，減少線束。由于采用電子油門電子加速踏板與電子節氣門之間串接多能源控制器，發動機管理單元通過CAN總線與多能源控制器相連接，根據電子油門踏板的位置信號和發動機工作狀態，多能源控制器控制電子節氣門的開度和電機工作在不同的工作狀態，使發動機工作在燃油經濟性較高的區域，有效的提高發動機的燃油經濟性和降低發動機的排放。與現有技術相比簡化了對發動機的匹配和標定，使混合動力轎車的控制更靈敏、有效，同時實施起來方便、簡單。
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步的詳細說明。
圖1為本發明一種混合動力轎車控制系統的原理方框圖；在圖1中，1多能源控制器；2電子油門踏板；3CAN總線；4發動機管理單元；5電子節氣門；6ABS控制器；7TCU控制器；8標定與診斷接口；9直流變換器；10電機；11電機控制器；12高壓安全控制器；13電池管理單元；14離合器信號；15檔位信號；16開關信號；17真空度信號。
具體實施例方式
如圖1所示，一種混合動力轎車控制系統，包括多能源控制器1數據、控制信號線直接分別與高壓安全控制器12和直流變換器10相連接。電機控制器11與電機10相連接、電機控制器11與電池管理單元13中的動力電池之間串接高壓安全控制器12、高壓安全控制器12與直流變換器10相連接。上述各控制器和管理單元之間直接的連接是動力電的連接。發動機管理單元4、ABS控制器6、TCU控制器7、標定與診斷接口8，所述的多能源控制器1、電機控制器11、電池管理單元13、發動機管理單元4、ABS控制器6、TCU控制器7、標定與診斷接口8的數據、控制信號通過CAN總線3實現相互間的連接；CAN總線3為局域網控制器，是一種多主方式的串行總線，可提供高達1MBIT/S的數據傳輸速率和強大的硬件錯誤檢測特性。CAN協議主要描述的設備之間的信息傳遞方式，CAN規范定義了模型的最低兩層物理層和數據鏈層，數據鏈層已做到自己的芯片里了，而應用層根據混合動力轎車不同的工作狀態，對各控制器和管理單元制定合適的應用層協議。
電子油門踏板2與電子節氣門5之間串接多能源控制器1。多能源控制器1的控制為一個軟件層次，首先對所連接的各控制器和管理單元進行故障安全檢測，在經過整車故障安全檢測之后，才開始執行。它主要控制發動機和電機10在各種工況下的功率分配。所述的發動機管理單元4中的車速、轉速等信號、電機控制器11中的電機轉速信號、ABS6中的制動信號、TCU控制器7中的檔位信號、電池管理單元13中的電池狀態信號通過CAN總線3與多能源控制器1相連接。多能源控制器1端口分別連接離合器信號14、檔位信號15、開關信號16、真空度信號17。電子油門分為電子油門踏板2和電子節氣門5，發動機管理單元4可以進行CAN通訊，將相關參數送到CAN總線上，并能夠修改部分參數，以適應混合動力轎車的控制特性。根據電子油門踏板2的位置信號和發動機工作狀態，多能源控制器1發出控制命令控制電子節氣門5的開度；同時發出命令到電機控制器11，使電機11工作在不同的工作狀態，通過對電機10和電子節氣門5的控制，使發動機工作在燃油經濟性較高的區域。當發動機動力不足時，電機10輔助發動機驅動車輛；當發動機輸出能量富余時，電機10發電儲存部分能量；當車輛減速或下坡時電機10發電回收能量。
標定與診斷接口8，負責整車控制系統關鍵參數的標定與修改，并可以在線實時修改參數和下載，建立整車CAN總線標定參數數據庫和故障代碼數據庫。ABS控制器6、TCU控制器7具備總線通訊功能，將ABS控制器6和TCU控制器7的有關信息按照CAN通訊協議的要求送到總線上，供其他節點使用。
在混合動力轎車控制系統中，電了油門在車輛“啟動工況”、‘怠速停止工況’、‘離合器半離合工況’、‘加負荷工況’、‘減負荷工況’、‘停車工況’幾種主要工況下可自動靈活的控制發動機的工作狀態。下面說明混合動力轎車在不同工作方式下電子油門的控制過程；混合動力轎車在啟動工況下，多能源控制器1采集檔位信號15，離合器信號14電池管理單元13中的電池狀態，發動機管理單元4中的冷卻液溫度信號，電子油門踏板2信號等。在滿足一定的條件與狀態下，多能源控制器1發出指令給電機管理單元11啟動電機10。多能源控制器1檢測發動機管理單元4中的轉速信號，當發動機轉速達到正常怠速轉速時，發動機啟動，電機10停止工作。這樣，改善了發動機啟動工況下的燃油經濟性和排放。
怠速停止工況，如車輛處于紅燈前停止時，多能源控制器1采集到電子油門踏板2位置變化信號、檢測發動機管理單元4中的轉速等信號，如是怠速狀態，發動機斷油停止工作，發動機停止工作后，電子節氣門5接收多能源控制器1發送的命令關閉節氣門。處于怠速停止狀態，這樣，減小了發動機在怠速工況的時間。從而，降低了發動機在怠速工況時的排放和油耗。
離合器半離合工況，車輛起步時，多能源控制器1檢測離合器信號14，如果離合器處于半離合狀態，電機管理單元11接收多能源控制器1發送的命令啟動電機10輔助驅動。彌補了換檔時的動力，減小了對車輛的沖擊，提高了駕駛的舒適性。
加負荷工況，當駕駛員有加速意圖，即在原先的位置A上電了油門踏板2位移增大時，產生一個加速信號da，且該信號da大于零，電了油門踏板2將信號發送給多能源控制器1，在多能源控制器1軟件層次中da可預先設置為不同數值。多能源控制器1根據發動機管理單元4中的車速、轉速信號來決定電機10是否助力，當車速V小于15KM/H時，發送增加節氣門的信號給電了節氣門5，當車速V大于15KM/H時，判斷da是否大于或等于設置的某個數值H，若滿足一定的條件；多能源控制器1再根據電池管理單元13中的電池狀態和da計算電機10輸出電流，確定電機助力程度后，發送命令到電機管理單元11，使電機10助力。多能源控制器1通過CAN總線3發送增加扭矩命令到發動機管理單元4；同時發送增加節氣門開度的信號給電了節氣門5，電了節氣門5緩慢的增加開度，有效的控制了發動機加速時加油引起的額外油耗和惡劣的排放。
減負荷工況，當駕駛員有減速意圖，在減速、滑行等工況下，電了油門踏板2位移減小時，加速信號da小于零，電了油門踏板2將信號發送給多能源控制器1。多能源控制器1根據發動機管理單元4中的車速信號，電池管理單元13中的電池狀態等條件來決定電機10的工作狀態，若工作在發電狀態，計算電機10回收能量的大小，多能源控制器1通過CAN總線3發送命令到電機管理單元11給電池充電；發送減小扭矩命令到發動機管理單元4；同時發送減小節氣門開度的信號給電了節氣門5，電了節氣門5減小開度。
停車工況，當多能源控制器1檢測到異常危險情況時，防止其它控制器的誤動作，當這種情況消失后，再回到控制器初始化的狀態。
上述的混合動力轎車控制系統中，混合動力轎車的幾種工作方式不改變轎車傳統的駕駛方式。混合動力轎車控制系統中還設有儀表控制軟件系統接口(圖中未畫出)通過CAN總線與各管理單元相連接。
顯然，本領域的技術人員可以對本發明混合動力轎車控制系統進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和范圍。這樣，倘若對本發明的這些修改和變型屬于本發明權利要求及其等同的技術范圍之內，則本發明的意圖也包含這些改動和變型在內。
權利要求
1.一種混合動力轎車控制系統，包括多能源控制器(1)分別與高壓安全控制器(12)和直流變換器(9)相連接、電機控制器(11)與電機(10)相連接、電機控制器(11)與電池管理單元(13)之間串接高壓安全控制器(12)、高壓安全控制器(12)與直流變換器10相連接、發動機管理單元(4)、ABS(6)、變速箱控制器(7)、標定與診斷接口(8)，其特征在于所述的多能源控制器(1)、電機控制器(11)、電池管理單元(13)、發動機管理單元(4)、ABS控制器(6)、TCU控制器(7)、標定與診斷接口(8)的數據、控制信號通過CAN總線(3)實現相互間的連接；電子油門踏板(2)與電子節氣門(5)之間串接多能源控制器(1)。
2.根據權利要求1所述的一種混合動力轎車控制系統，其特征在于所述的發動機管理單元(4)中車速、轉速等信號、電機控制器(11)中的電機轉速信號、ABS(6)中的制動信號、變速箱控制器(7)中的檔位信號、電池管理單元(13)中的電池狀態信號通過CAN總線(3)與多能源控制器(1)相連接。
3.根據權利要求1所述的一種混合動力轎車控制系統，其特征在于所述的多能源控制器(1)端口分別連接離合器信號(14)、檔位信號(15)、開關信號(16)、真空度信號(17)。
全文摘要
本發明公開了一種混合動力轎車控制系統，多能源控制器、電機控制器、電池管理單元、發動機管理單元、ABS控制器、TCU控制器、標定與診斷接口的數據、控制信號通過CAN總線實現相互間的連接；電子油門踏板與電子節氣門之間串接多能源控制器，由于采用電子油門電子加速踏板與電子節氣門之間串接多能源控制器，發動機管理單元通過CAN總線與多能源控制器相連接，根據電子油門踏板的位置信號和發動機工作狀態，多能源控制器控制電子節氣門的開度和電機工作在不同的工作狀態，有效的提高發動機的燃油經濟性和降低發動機的排放與現有技術相比簡化了對發動機的匹配和標定，使混合動力轎車的控制更靈敏、有效。
文檔編號B60K6/00GK1555991SQ20031011283
公開日2004年12月22日 申請日期2003年12月31日 優先權日2003年12月31日
發明者方運舟, 彭慶豐, 劉攀, 劉來云, 李明軍 申請人:上汽集團奇瑞汽車有限公司