專利名稱：一種輕度混合動(dòng)力轎車的控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于汽車電子控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種輕度混合動(dòng)力轎車的控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的混合動(dòng)力車控制系統(tǒng)，都根據(jù)混合動(dòng)力車自身結(jié)構(gòu)的不同(并聯(lián)、串聯(lián)、混聯(lián))和控制部件的不同而具有不同的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。如《工業(yè)控制計(jì)算機(jī)》2004年07期，“并聯(lián)混合動(dòng)力汽車中CAN網(wǎng)絡(luò)的研究與實(shí)現(xiàn)”一文中所公開的技術(shù)，其結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，該車的控制系統(tǒng)總共有6個(gè)控制單元，分別為ISG控制器(其中的ISG為集成式啟動(dòng)發(fā)電機(jī)，簡(jiǎn)稱ISG)、能源總成控制器、節(jié)氣門控制器、電池管理系統(tǒng)、CAN監(jiān)視模塊和電機(jī)控制器構(gòu)成。圖中，雙實(shí)線表示CAN總線，單實(shí)線表示電氣連接，虛線表示機(jī)械連接。在該控制系統(tǒng)中由于沒有發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的控制是通過節(jié)氣門控制器控制節(jié)氣門來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)扭矩的控制的，其精度較低、響應(yīng)速度較慢。同時(shí)沒有發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元，發(fā)動(dòng)機(jī)的重要信息無(wú)法由CAN總線傳遞，給整車控制也帶來(lái)了很大困難。另一方面，系統(tǒng)有ISG和電機(jī)兩個(gè)電動(dòng)部件，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。同時(shí)，整個(gè)控制系統(tǒng)中無(wú)顯示單元，無(wú)法對(duì)整車運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，也有一定的局限性。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是為克服已有技術(shù)的不足之處，提出一種輕度混合動(dòng)力轎車的控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)具有6個(gè)控制單元，并通過CAN總線交換信息，實(shí)現(xiàn)了整車各重要部件之間的通訊和信息共享。
本實(shí)用新型提出的一種輕度混合動(dòng)力轎車的控制系統(tǒng)包括多能源動(dòng)力總成控制器HCU、發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元ECU、ISG電機(jī)控制單元IPU、顯示控制單元DCU、電池管理單元BCU和制動(dòng)防抱死控制單元ACU，所有控制單元通過CAN(CAN為控制器局域網(wǎng)，簡(jiǎn)稱CAN)總線相連，并通過CAN總線實(shí)現(xiàn)相互之間的通信。其中多能源動(dòng)力總成控制器HCU，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)駕駛員意圖和整車工作狀態(tài)的識(shí)別、以及對(duì)整車驅(qū)動(dòng)功率和制動(dòng)功率進(jìn)行管理，進(jìn)而對(duì)整車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)各部件的進(jìn)行控制，保證各部件協(xié)同工作以實(shí)現(xiàn)駕駛員的意圖，同時(shí)保證整車具有良好的性能。
ISG電機(jī)控制單元IPU一方面通過控制信號(hào)線連接ISG電機(jī)，另一方面通過CAN總線連接多能源動(dòng)力總成控制器HCU。ISG電機(jī)控制單元IPU用于根據(jù)多能源動(dòng)力總成控制器命令對(duì)ISG電機(jī)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)電機(jī)發(fā)電和電機(jī)輸出扭矩助力功能，同時(shí)完成對(duì)ISG電機(jī)狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，向多能源動(dòng)力總成控制器匯報(bào)ISG電機(jī)工作狀態(tài)信息。
發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元ECU一方面分別通過控制信號(hào)線連接內(nèi)燃機(jī)和加速踏板，另一方面通過CAN總線連接多能源動(dòng)力總成控制器HCU，用于根據(jù)多能源動(dòng)力總成控制器命令對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制，同時(shí)監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)并實(shí)時(shí)向多能源動(dòng)力總成控制器匯報(bào)相關(guān)信息。
電池管理單元BCU一方面通過控制信號(hào)線連接電池，另一方面通過CAN總線連接多能源動(dòng)力總成控制器HCU，用于檢測(cè)動(dòng)力電池組的狀態(tài)，對(duì)電池組的不良狀況和緊急情況進(jìn)行報(bào)警。
制動(dòng)防抱死控制單元ACU一方面通過控制信號(hào)線連接車輪，另一方面通過CAN總線連接多能源動(dòng)力總成控制器HCU，用于檢測(cè)各個(gè)車輪的狀態(tài)，并根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的狀態(tài)信息對(duì)車輪的制動(dòng)扭矩進(jìn)行控制，達(dá)到防止車輪抱死的功能。
顯示控制單元DCU一方面通過控制信號(hào)線連接變速器、制動(dòng)踏板和離合器踏板，另一方面通過CAN總線連接多能源動(dòng)力總成控制器HCU，用于采集整車多個(gè)重要信號(hào)并傳輸?shù)紺AN總線上，同時(shí)接收CAN總線上的各種信號(hào)，顯示車輛的狀態(tài)參數(shù)和故障。
本控制系統(tǒng)在多能源動(dòng)力總成控制器的控制下可以實(shí)現(xiàn)車輛各部件之間的協(xié)同工作和控制，保證整車具有良好的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性能。


圖1為已有的混合動(dòng)力車整車控制系統(tǒng)框圖。
圖2為本實(shí)用新型提出的輕度混合動(dòng)力轎車控制系統(tǒng)框圖。
具體實(shí)施方式
對(duì)于本實(shí)用新型提出的輕度混合動(dòng)力轎車的控制系統(tǒng)，
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例詳說(shuō)明本控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括多能源動(dòng)力總成控制器HCU、發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元ECU、ISG電機(jī)控制單元IPU、顯示控制單元DCU、電池管理單元BCU和制動(dòng)防抱死控制單元ACU，所有控制單元通過CAN總線相連并通訊。其中本實(shí)施例中的多能源動(dòng)力總成控制器HCU采用motorola公司的16位單片機(jī)，通過CAN總線接收各個(gè)控制單元所發(fā)出的信息，從而了解駕駛員的操作命令、整車的運(yùn)行狀態(tài)和各個(gè)部件的工作狀態(tài)。在此基礎(chǔ)上，通過對(duì)所有信息進(jìn)行分析處理，對(duì)駕駛員的意圖以及整車當(dāng)前工作狀態(tài)進(jìn)行識(shí)別，從而對(duì)整車驅(qū)動(dòng)功率和制動(dòng)功率進(jìn)行管理分配，并轉(zhuǎn)化為對(duì)各個(gè)控制器的控制指令，最終通過CAN總線向發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元ECU、ISG電機(jī)控制單元IPU、電池管理單元BCU以及顯示控制單元DCU發(fā)送控制命令，實(shí)現(xiàn)對(duì)各部件的控制，使各部件協(xié)同工作。其中，向發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元ECU發(fā)送發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩需求、發(fā)動(dòng)機(jī)停止需求、空燃比控制信號(hào)、怠速轉(zhuǎn)速需求等信息用于控制發(fā)動(dòng)機(jī)能實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地控制輸出扭矩，并工作在燃油消耗的經(jīng)濟(jì)區(qū)；向ISG電機(jī)控制單元IPU發(fā)送電機(jī)扭矩值和使能信號(hào)用于控制電機(jī)能實(shí)時(shí)準(zhǔn)確高效地輸出驅(qū)動(dòng)扭矩或發(fā)電；向電池管理單元BCU發(fā)送動(dòng)力電源繼電器斷開/閉合命令用于控制整車高壓線路按要求連通和斷開；以及向顯示控制器發(fā)送整車動(dòng)力混合模式以供顯示整車狀態(tài)給駕駛員。
本實(shí)施例中的ISG電機(jī)控制單元IPU一方面通過控制信號(hào)線連接ISG電機(jī)，另一方面通過CAN總線連接多能源動(dòng)力總成控制器HCU，它通過接收多能源動(dòng)力總成控制器的控制命令對(duì)電機(jī)進(jìn)行扭矩進(jìn)行控制，并通過CAN網(wǎng)絡(luò)周期性將電機(jī)當(dāng)前扭矩值和當(dāng)前電機(jī)繼電器狀態(tài)以及電機(jī)轉(zhuǎn)速、控制器溫度信息以及故障信息發(fā)送給多能源動(dòng)力總成控制器HCU，以確保多能源動(dòng)力總成控制器能實(shí)時(shí)了解當(dāng)前電機(jī)工作狀態(tài)，為制定準(zhǔn)確的電機(jī)控制命令提供保證。同時(shí)ISG電機(jī)控制單元IPU也將電機(jī)的狀態(tài)信息傳送給顯示控制單元DCU，用于顯示以保證駕駛員了解電機(jī)當(dāng)前狀態(tài)。
本實(shí)施例中的發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元ECU一方面分別通過控制信號(hào)線連接內(nèi)燃機(jī)和加速踏板，另一方面通過CAN總線連接多能源動(dòng)力總成控制器HCU，其作用是接收多能源動(dòng)力總成控制器的扭矩等控制命令對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出扭矩和工作狀態(tài)進(jìn)行控制，確保發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出扭矩實(shí)時(shí)準(zhǔn)確，發(fā)動(dòng)機(jī)也工作高效區(qū)。同時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元ECU也通過CAN網(wǎng)絡(luò)將發(fā)動(dòng)機(jī)目前的功率、轉(zhuǎn)速、節(jié)氣門位置、冷卻水溫、蓄電池電壓、以及傳感器故障等信息發(fā)送給多能源動(dòng)力總成控制器，以確保多能源動(dòng)力總成控制器能實(shí)時(shí)了解當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)，為制定準(zhǔn)確的發(fā)動(dòng)機(jī)控制命令提供保證。同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元ECU也將發(fā)動(dòng)機(jī)的狀態(tài)信息傳送給顯示控制單元DCU，用于顯示以保證駕駛員了解發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)前狀態(tài)。
本實(shí)施例中的電池管理單元BCU一方面通過控制信號(hào)線連接電池，另一方面通過CAN總線連接多能源動(dòng)力總成控制器HCU，作用是檢測(cè)電池組的電壓、電流、溫度、電量、當(dāng)前充放電電流限制以及故障信息等，向多能源動(dòng)力總成控制器發(fā)送，以確保多能源動(dòng)力總成控制器能實(shí)時(shí)了解當(dāng)前電池組的工作狀態(tài)，為制定正確的控制命令提供保證。同時(shí)電池管理單元BCU也接收多能源動(dòng)力總成控制器的繼電器閉合/斷開命令，以控制整車高壓線路按要求連通和斷開。同時(shí)電池管理單元BCU也將電池組的狀態(tài)信息傳送給顯示控制單元DCU，用于顯示以保證駕駛員了解電池組當(dāng)前狀態(tài)。
本實(shí)施例中的制動(dòng)防抱死控制單元ACU一方面通過控制信號(hào)線連接車輪，另一方面通過CAN總線連接多能源動(dòng)力總成控制器HCU，作用是檢測(cè)各個(gè)車輪的轉(zhuǎn)速、ABS的故障、EBD的故障等，向發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元ECU發(fā)送，同時(shí)接收發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元ECU發(fā)送的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩等信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)車輪在緊急制動(dòng)狀態(tài)下的防抱死功能。
本實(shí)施例中的顯示控制單元DCU一方面通過控制信號(hào)線連接變速器、制動(dòng)踏板和離合器踏板，另一方面通過CAN總線連接多能源動(dòng)力總成控制器HCU，作用是接收來(lái)自CAN網(wǎng)絡(luò)上各個(gè)控制單元的信息，顯示混合動(dòng)力車發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、水溫、車速、電池電量、電池電壓等各個(gè)部件的工作狀態(tài)值，記錄故障信息并發(fā)出警報(bào)。同時(shí)，也采集離合器、制動(dòng)踏板、檔位、車鑰匙信號(hào)向多能源動(dòng)力總成控制器HCU發(fā)送，以保證多能源動(dòng)力總成控制器能實(shí)時(shí)了解駕駛員的意圖。
圖2中，實(shí)線表示機(jī)械連接，箭頭表示控制/傳感信號(hào)線，細(xì)虛線表示CAN總線、粗虛線表示強(qiáng)電連接。
權(quán)利要求1.一種輕度混合動(dòng)力轎車的控制系統(tǒng)，其特征在于，包括多能源動(dòng)力總成控制器HCU、發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元ECU、集成式啟動(dòng)發(fā)電機(jī)ISG、電機(jī)控制單元IPU、顯示控制單元DCU、電池管理單元BCU和制動(dòng)防抱死控制單元ACU，所有控制單元通過CAN總線相連，并通過CAN總線實(shí)現(xiàn)相互之間的通信；其中ISG電機(jī)控制單元IPU一方面通過控制信號(hào)線連接ISG電機(jī)，另一方面通過CAN總線連接多能源動(dòng)力總成控制器HCU；發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元ECU一方面分別通過控制信號(hào)線連接內(nèi)燃機(jī)和加速踏板，另一方面通過CAN總線連接多能源動(dòng)力總成控制器HCU；電池管理單元BCU一方面通過控制信號(hào)線連接電池，另一方面通過CAN總線連接多能源動(dòng)力總成控制器HCU；制動(dòng)防抱死控制單元ACU一方面通過控制信號(hào)線連接車輪，另一方面通過CAN總線連接多能源動(dòng)力總成控制器HCU；顯示控制單元DCU一方面通過控制信號(hào)線連接變速器、制動(dòng)踏板和離合器踏板，另一方面通過CAN總線連接多能源動(dòng)力總成控制器HCU，顯示車輛的狀態(tài)參數(shù)和故障。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種輕度混合動(dòng)力轎車的控制系統(tǒng)，包括多能源動(dòng)力總成控制器HCU、發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元ECU、集成式啟動(dòng)發(fā)電機(jī)ISG、電機(jī)控制單元IPU、顯示控制單元DCU、電池管理單元BCU和制動(dòng)防抱死控制單元ACU，所有控制單元通過CAN總線相連，并通過CAN總線實(shí)現(xiàn)相互之間的通信。該控制系統(tǒng)具有6個(gè)控制單元，并通過CAN總線交換信息，實(shí)現(xiàn)了整車各重要部件之間的通訊和信息共享，在多能源動(dòng)力總成控制器的控制下可以實(shí)現(xiàn)車輛各部件之間的協(xié)同工作和控制，保證整車具有良好的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性能。
文檔編號(hào)G05B19/02GK2869949SQ200620110018
公開日2007年2月14日 申請(qǐng)日期2006年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月25日
發(fā)明者羅禹貢, 李克強(qiáng), 金達(dá)鋒, 林凱, 任勇, 周安健, 張永生, 杜昌松, 趙川林 申請(qǐng)人:清華大學(xué), 重慶長(zhǎng)安汽車股份有限公司