專利名稱：增程式電動車制動能量回收系統的制作方法
技術領域：
增程式電動車制動能量回收系統技術領域[0001]本實用新型屬于電動汽車技術領域，具體涉及一種增程式電動車制動能量回收系統，用于提高整車能量利用效率。
背景技術：
[0002]為了提高整車能量利用率，電動汽車通常應用制動能量回收技術，在車輛減速滑行以及剎車過程中，切換電動汽車的驅動電機處于發電狀態，將車輛的部分動能轉換成電能回饋給動力電池，從而實現制動和能量的回收再利用。[0003]中國實用新型專利公布了一種制動能量回收系統(蔣元廣，鐘國華，張丙軍一種制動能量回收系統，授權公告號CN 201736828 U，公告日2011. 02. 09)。這種制動能量回收系統在目標制動力矩小于或等于發電機制動力矩時，完全采用發電機制動并回收制動能量；當目標制動力矩超過發電機制動力矩時，超出的制動力矩由輔助制動系統產生并部分回收制動能量。這種制動能量回收系統主要適用于具有單一電機的純電動車或混合動力汽車，而增程式電動車包含用于驅動和能量回收的TM電機，以及延長純電續駛里程的ISG 電機。在增程模式下，ISG電機對動力電池的充電功率與TM電機的能量回饋之間也存在關聯影響。中國實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，李克強等.一種電動汽車制動能量回饋控制方法，授權公告號CN 1962308A，公告日 2007.5.16)。該方法調節前軸液壓制動力、后軸液壓制動力與電機制動力如果ABS在工作，則電機制動力為0，前軸液壓制動力和后軸液壓制動力轉由ABS調節；如果ABS未工作， 則根據實際制動力是否滿足駕駛員的制動要求的閾值、驅動輪的滑移率閾值以及電機轉矩極限等因素進行調節，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行電機制動力協調控制，事實上，電池充電安全性也是制動能量回收系統設計中必須解決的關鍵問題。實用新型內容·[0004]本實用新型的目的是克服已有制動能量回收系統及控制方法的不足，在優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。[0005]本實用新型的具體技術方案如下[0006]增程式電動車制動能量回收系統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)電磁閥驅動模塊8、制動防抱死(ABS)泵電機驅動模塊9、起動/發電一體機控制單元(ISG ECU) 10、起動/發電一體機(ISG) 11、動力電池12、驅動電機控制單元(TM E⑶)13、驅動電機(TM) 14 和電池管理系統(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控制單元(RBS ECU) 6，制動能量回收系統控制單元(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/發電一體機控制單元(ISG E⑶)10、驅動電機控制單元(TM E⑶)13、電池管理系統(BMS) 15連接，實現實時通信；制動防抱死控制單元(ABS ECU) 7分別與制動防抱死(ABS)電磁閥驅動模塊8和制動防抱死 (ABS)泵電機驅動模塊9連接，電池管理系統(BMS) 15與動力電池12連接，動力電池12分別與起動/發電一體機控制單元(ISG ECU)10和驅動電機控制單元(TM ECU)13連接，起動 /發電一體機控制單元(ISG E⑶)10與起動/發電一體機(ISG) 11連接，驅動電機控制單元(TM E⑶)13與驅動電機(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行濾波，再經由射極跟隨器U2對信號進行電壓穩定跟隨，最后接制動能量回收系統控制單元(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時采集與處理，并將處理后的信號發送到制動能量回收系統控制單元(RBS ECU) 6。[0008]所述加速踏板信號處理模塊2的具體電路為，電壓信號經過低通濾波后，采用電壓跟隨器UlA進行阻抗匹配，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行放大，最后經過由二極管Dl和二極管D2組成的限幅電路將信號電壓調整為制動能量回收系統控制單元(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時采集與處理，并將處理后的信號發送到制動能量回收系統控制單元(RBS ECU) 6。[0009]所述擋位信號處理模塊3的具體電路為，擋位信號經過由電阻R7和電容C3組成的一階濾波電路濾波后，再經過由電阻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構成電荷放大器,將主缸壓力電荷信號轉換為電壓信號；電壓信號通過由放大器U3B構成的放大電路，然后信號經電阻R12、電阻R13、電阻R14、放大器U4A、 放大器U4B、電容C4、電容C5構成的二階低通濾波器電路對信號進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構成的電平轉換電路將正負信號均轉化為正信號；最后把信號連到制動能量回收系統控制單元(RBS ECU) 6的 A/D轉換引腳，進行A/D轉換。[0011]所述診斷電路模塊5的具體電路為，包括邏輯電平轉換芯片U23和轉換接口 Jl， 邏輯電平轉換芯片U23通過轉換接口 Jl與故障診斷設備連接，制動能量回收系統控制單元 (RBS E⑶)6將故障碼CMOS電平通過U23進行電平轉換，轉換成RS232電平，通過轉換接口 Jl由故障診斷設備的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內部電荷泵的振蕩，以控制四相電壓的變化，實現電平轉換和信號傳輸。[0012]所述制動防抱死(ABS)電磁閥驅動模塊8的具體電路為，包括四路相同的電磁閥驅動電路，每一路電磁閥驅動電路對應一個輪缸，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，智能功率芯片U27驅動兩路電磁閥；電磁閥的輸出端通過一個反饋網絡，將其工作狀態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進行檢測；制動防抱死ABS電磁閥驅動模塊8用于驅動制動防抱死(ABS)制動壓力調節器中的電磁閥，以控制壓力變化。[0013]所述制動防抱死(ABS)泵電機驅動模塊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MG2，控制回液泵電機MG2的工作；回液泵電機MG2輸出端通過一個反饋網絡，將其工作狀態反饋至制動防抱死控制單元(ABS E⑶)7，以 對回液泵電機的工作狀態進行檢測；智能功率芯片U30具有電流反饋功能，實時監控回液泵電機MG2的工作狀態；制動防抱死(ABS)泵電機驅動模塊9用于驅動泵電機。[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中的邏輯電平轉換芯片U23的型號為SP3232E。所述制動防抱死電磁閥驅動模塊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驅動模塊9中的智能功率芯片U30的型號為 BTS6510。[0015]本實用新型的積極技術效果是[0016]I、本實用新型克服了已有制動能量回收系統及控制方法的不足，提出了一種制動安全和電池充電安全優先的增程式電動車制動能量回收系統；[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施電機制動的減速滑行、制動踏板空行程和制動三個階段，通過設計電機制動約束邊界，計算出最優電機制動力；[0018]3、在優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結構示意圖。[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)泵電機驅動模塊的電路圖。[0026]圖8是圖I中制動防抱死(ABS)電磁閥驅動模塊的電路圖。[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)電磁閥驅動模塊8、制動防抱死(ABS)泵電機驅動模塊9、起動/發電一體機控制單元(ISG E⑶)10、起動/發電一體機 (ISG) 11、動力電池12、驅動電機控制單元(TM E⑶)13、驅動電機(TM) 14、電池管理系統 (BMS)15。
具體實施方式
[0029]
以下結合附圖，通過實施例對本實用新型做進一步的說明[0030]參見圖1，增程式電動車制動能量回收系統，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) 電磁閥驅動模塊8、制動防抱死(ABS)泵電機驅動模塊9、起動/發電一體機控制單元(ISG E⑶)10、起動/發電一體機(ISG) 11、動力電池12、驅動電機控制單元(TM E⑶)13、驅動電機(TM) 14和電池管理系統(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控制單元(RBS ECU)6，制動能量回收系統控制單元 (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/發電一體機控制單元(ISG E⑶)10、驅動電機控制單元(TM E⑶)13、電池管理系統(BMS) 15連接，實現實時通信；制動防抱死控制單元(ABS ECU)7分別與制動防抱死(ABS)電磁閥驅動模塊8和制動防抱死(ABS)泵電機驅動模塊9連接，電池管理系統(BMS) 15與動力電池12連接，動力電池12分別與起動/發電一體機控制單元(ISG EOTMO和驅動電機控制單元(TM E⑶)13 連接，起動/發電一體機控制單元(ISG E⑶)10與起動/發電一體機(ISG)Il連接，驅動電機控制單元(TM E⑶)13與驅動電機 (TM) 14連接。[0031]各模塊的具體結構和原理說明如下[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行濾波，再經由射極跟隨器U2對信號進行電壓穩定跟隨，射極跟隨器U2采用LM358芯片，最后接制動能量回收系統控制單元(RBS E⑶)6的A/D 口，從而實現制動踏板角度的實時采集與處理。[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。電壓信號經過低通濾波后，采用電壓跟隨器UlA 進行阻抗匹配，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行放大，最后經過由二極管Dl和二極管D2組成的限幅電路將信號電壓調整為制動能量回收系統控制單元(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時采集與處理，并將處理后的信號發送到制動能量回收系統控制單元(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，擋位信號經過由電阻R7和電容C3組成的一階濾波電路濾波后，再經過由電阻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構成電荷放大器,將主缸壓力電荷信號轉換為電壓信號；電壓信號通過由放大器U3B構成的放大電路，然后信號經電阻R12、電阻R13、電阻R14、放大器U4A、放大器 U4B、電容C4、電容C5構成的二階低通濾波器電路對信號進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構成的電平轉換電路將正負信號均轉化為正信號；最后把信號連到制動能量回收系統控制單元(RBS ECU) 6的A/D轉換引腳，進行A/D轉換。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，當有故障發生時，制動能量回收系統控制單元(RBS E⑶) 6將故障診斷碼通過串口發出，以判別故障發生的原因。由于制動能量回收系統控制單元 (RBS E⑶)6是CMOS電平，故障診斷設備為RS232電平，為了實現制動能量回收系統控制單元(RBS ECU)6與故障診斷設備的通信，必須進行電平轉換。診斷電路模塊5的具體電路為， 包括邏輯電平轉換芯片U23和轉換接口 Jl，使用了邏輯電平轉換芯片U23進行串口的電平轉換，U23的芯片型號為SP3232E。制動能量回收系統控制單元(RBS E⑶)(6)的發送引腳 TXDO和接收引腳RXDO分別接U23的T2IN和R20UT引腳，U23的T20UT和R2IN引腳分別接轉換接口 Jl的RS232_0UT引腳和RS232_IN引腳。制動能量回收系統控制單元(RBS E⑶)(6)將故障碼CMOS電平通過U23進行電平轉換，轉換成RS232電平，由轉換接口 Jl實現與故障診斷設備的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，用于邏輯電平轉換芯片U23內部電荷泵的振蕩，以控制四相電壓的變化，實現電平轉換和信號傳輸。制動防抱死(ABS)泵電機驅動模塊9，見圖7，制動防抱死(ABS)泵電機驅動模塊9 用于驅動泵電機，與電磁閥模塊結合達到增壓、保壓和減壓的目的。制動防抱死(ABS)泵電機驅動模塊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MG2，控制回液泵電機MG2的工作。當IN_DJ端為高電平時， 三極管Q7導通，功率開關管導通，回液泵電機MG2開始工作，當IN_DJ端為低電平時，三極管Q7截止，功率開關管截止，回液泵電機MG2停止工作。回液泵電機MG2輸出端通過一個反饋網絡，將其工作狀態反饋至制動防抱死控制單元(ABS E⑶)7，以對回液泵電機的工作狀態進行檢測。由于回液泵電機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，要經過分壓和穩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，實時監控回液泵電機MG2的工作狀態。[0038]制動防抱死(ABS)電磁閥驅動模塊8，見圖8。制動防抱死(ABS)電磁閥驅動模塊 8用于驅動制動防抱死(ABS)制動壓力調節器中的電磁閥，以控制壓力變化。制動防抱死 (ABS)電磁閥驅動模塊8的具體電路為，包括四路相同的電磁閥驅動電路，圖8是其中一個輪缸對應的制動防抱死電磁閥驅動電路，其他三個輪缸與之相同。每一路電磁閥驅動電路對應一個輪缸，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。在每一路電磁閥驅動電路中，智能功率芯片U27用于實現電磁閥開和關兩種狀態，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。一個智能功率芯片U27分別驅動兩路電磁閥，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。每個電磁閥的輸出端通過一個反饋網絡，將其工作狀態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進行檢測。ISTl為輸出信號10UT1 的狀態反饋信號，接到制動防抱死控制單元(ABS ECU) 7的一個引腳，當輸出正常時，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的工作狀態和進行故障診斷。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，分壓后經穩壓管 D58將電壓穩定在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控制流程見圖9。[0040]制動能量回收系統控制單元(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,制動能量回收系統控制單元(RBS E⑶)6通過CAN總線讀取電池管理系統(BMS) 15檢測的動力電池12的荷電狀態BMS_soc 和溫度 BMS_temp,并設置兩個變量的閾值 BMS_soc_max、BMS_soc_min、BMS_temp_max、BMS_ temp_min,在兩個變量的閾值范圍內實施電機制動。[0042]制動能量回收系統控制單元(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行狀態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；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后，在電機制動力約束邊界內，通過如下策略計算不同階段的最優電機制動力制動能量回收系統控制單元(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。制動能量回收系統控制單元(RBS ECU) 6通過查取滑行狀態車速-電機制動力函數表計算最優電機制動力，將最優電機制動力發送給驅動電機控制單元(TM ECU)13，由驅動電機控制單元(TM ECU) 13控制驅動電機(TM) 14的發電扭矩。[0044]制動能量回收系統控制單元(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，并結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輕緩制動、中等制動和緊急制動。通過查取制動意圖-電機制動力函數表獲得TM_torquel、車速-電機制動力函數表獲得TM_torque2、起動/發電一體機(ISG) 11-電機制動力函數表獲得TM_torque3,以此計算制動踏板空行程或制動階段的最優電機制動力TM_torque= TM_ torque1+ TM_torque2+ TM—torque3。[0045]在驅動電機控制單元(TM E⑶)13控制驅動電機(TM) 14處于發電狀態、產生電機制動力進行輔助制動和產生電流回饋給動力電池12中，制動能量回收系統控制單元(RBSECU)6通過CAN不斷檢測驅動電機(TM)14的轉速TM_speed信號、制動防抱死控制單元(ABS ECU)7的狀態ABS_active信號、動力電池12的最大可充電功率BMS_max_char_power信號并轉換成對應的扭矩信號BMS_max_char_torque，根據下式[0046]TM_torque_final=min(TM_torque, BMS_max_char_torque)* (l_ABS_active)[0047]計算得到實時的TM電機制動力TM_torque_final發動給驅動電機控制單元(TM ECU) 13。[0048]在制動回收過程中，制動能量回收系統控制單元(RBS E⑶)6根據TM_speed不斷修正TM_torque_final值,具體策略為[0049]如果TM電機的轉速TM_speed大于TM電機的額定轉速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電機的轉速TM_speed小于TM電機的額定轉速TM_speed_n,則[0052]TM_tor_fna(k)= TM_tor_fna (k~l)[0053]如果TM電機的轉速TM_speed小于驅動電機(TM) 14能夠發電的最小轉速TM_ speed_min 時，則TM_tor_fna (k) =0。
權利要求1.增程式電動車制動能量回收系統，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)、制動能量回收系統控制單元(6)、制動防抱死控制單元(7)、制動防抱死電磁閥驅動模塊(8)、制動防抱死泵電機驅動模塊(9)、起動/發電一體機控制單元(10)、起動/發電一體機(11)、動力電池(12 )、驅動電機控制單元(13 )、驅動電機(14 )和電池管理系統(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控制單元(6)，制動能量回收系統控制單元(6)通過CAN總線分別與制動防抱死控制單元(7)、起動/發電一體機控制單元(10)、驅動電機控制單元(13)、電池管理系統(15)連接，實現實時通信；制動防抱死控制單元(7)分別與制動防抱死電磁閥驅動模塊(8)和制動防抱死泵電機驅動模塊(9)連接，電池管理系統(15)與動力電池(12)連接，動力電池(12)分別與起動/發電一體機控制單元(10)和驅動電機控制單元(13)連接，起動/發電一體機控制單元(10)與起動/發電一體機(11)連接，驅動電機控制單元(13)與驅動電 機(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行濾波，再經由射極跟隨器U2對信號進行電壓穩定跟隨，最后接制動能量回收系統控制單元(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時采集與處理，并將處理后的信號發送到制動能量回收系統控制單元(6)； 所述加速踏板信號處理模塊(2 )的具體電路為，電壓信號經過低通濾波后，采用電壓跟隨器UlA進行阻抗匹配，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行放大，最后經過由二極管Dl和二極管D2組成的限幅電路將信號電壓調整為制動能量回收系統控制單元(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時采集與處理，并將處理后的信號發送到制動能量回收系統控制單元(6); 所述擋位信號處理模塊(3)的具體電路為，擋位信號經過由電阻R7和電容C3組成的一階濾波電路濾波后，再經過由電阻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構成電荷放大器,將主缸壓力電荷信號轉換為電壓信號；電壓信號通過由放大器U3B構成的放大電路，然后信號經電阻R12、電阻R13、電阻R14、放大器U4A、放大器U4B、電容C4、電容C5構成的二階低通濾波器電路對信號進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構成的電平轉換電路將正負信號均轉化為正信號；最后把信號連到制動能量回收系統控制單元(6)的A/D轉換引腳，進行A/D轉換； 所述診斷電路模塊(5)的具體電路為，包括邏輯電平轉換芯片U23和轉換接口 Jl，邏輯電平轉換芯片U23通過轉換接口 Jl與故障診斷設備連接，制動能量回收系統控制單元(6)將故障碼CMOS電平通過U23進行電平轉換，轉換成RS232電平，通過轉換接口 Jl由故障診斷設備的COM 口接收；還包括電容C39、電容C40、電容C49和電容C50，用于邏輯電平轉換芯片U23內部電荷泵的振蕩，以控制四相電壓的變化，實現電平轉換和信號傳輸；所述制動防抱死電磁閥驅動模塊(8)的具體電路為，包括四路相同的電磁閥驅動電路， 每一路電磁閥驅動電路對應一個輪缸，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，智能功率芯片U27驅動兩路電磁閥，電磁閥的輸出端通過一個反饋網絡， 將其工作狀態反饋至制動防抱死控制單元(7)，以對電磁閥的工作狀態進行檢測；制動防抱死電磁閥驅動模塊(8)用于驅動制動防抱死制動壓力調節器中的電磁閥，以控制壓力變化；所述制動防抱死泵電機驅動模塊(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MG2，控制回液泵電機MG2的工作；回液泵電機MG2輸出端通過一個反饋網絡， 將其工作狀態反饋至制動防抱死控制單元(7)，以對回液泵電機的工作狀態進行檢測；智能功率芯片U30具有電流反饋功能，實時監控回液泵電機MG2的工作狀態；制動防抱死泵電機驅動模塊(9)用于驅動泵電機。
2.根據權利要求1所述的增程式電動車制動能量回收系統，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.根據權利要求1所述的增程式電動車制動能量回收系統，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.根據權利要求1所述的增程式電動車制動能量回收系統，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.根據權利要求1所述的增程式電動車制動能量回收系統，其特征在于所述診斷電路模塊(5)中的邏輯電平轉換芯片U23的型號為SP3232E。
6.根據權利要求1所述的增程式電動車制動能量回收系統，其特征在于所述制動防抱死電磁閥驅動模塊(8)中的智能功率芯片U27的型號為MC33289。
7.根據權利要求1所述的增程式電動車制動能量回收系統，其特征在于所述制動防抱死泵電機驅動模塊(9)中的智能功率芯片U30的型號為BTS6510。
專利摘要本實用新型公開一種增程式電動車制動能量回收系統，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)電磁閥驅動模塊、制動防抱死(ABS)泵電機驅動模塊、起動/發電一體機控制單元(ISGECU)、起動/發電一體機(ISG)電機、動力電池及電池管理系統(BMS)、驅動電機控制單元(TMECU)和驅動電機(TM)。本實用新型提出的增程式電動車制動能量回收系統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 優先權日2012年8月20日
發明者嚴剛, 夏順禮, 朱茂飛, 張彥輝 申請人:安徽江淮汽車股份有限公司