[发明专利]一种外接充电式混合动力汽车硬件系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种外接充电式混合动力汽车硬件系统及其控制方法。

背景技术

目前，人们日益重视对环境的保护和能源的有效、合理使用。因此，高效、节能、环保的纯电动汽车成为汽车行业发展趋势之一。混合动力汽车的电动驱动系统能做到低能耗和低排放的目的，极具市场化前景。同时，能源短缺和环境污染是目前世界汽车工业发展遇到的两大挑战，因此，开发使发动机排放和油耗减少的混合动力汽车和电动汽车是符合我国现代国情的发展趋势，但现有技术中缺少相应的成熟的外接充电式混合动力汽车硬件系统及其控制方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种外接充电式混合动力汽车(PHEV)的硬件控制器系统及其控制方法，此硬件控制器是实现PHEV汽车纯电动模式；发动机和电机混合驱动模式；发动机单独驱动模式的硬件基础。PHEV电动汽车在纯电动模式下，静音，排放低；以混合动力驱动模式工作，此时利用发动机输出功率工作，电池则根据需要给出能量或存储能量；当电池组不起作用或不能使用时，以发动机单独驱动模式工作，驱动车辆行驶。

具体技术方案如下：

一种外接充电式混合动力汽车硬件系统，包括汽车的动力总成结构和汽车硬件控制系统，其中汽车硬件控制系统包括一整车控制器VMS，其通过通讯连接并控制汽车的动力总成结构和汽车硬件控制系统中的各部分。

所述汽车的动力总成结构包括高压动力电池，发动机，电动机，变速箱，发电机，和/或低压动力蓄电池，上述构件之间的连接方式采用常规方式。

所述汽车硬件控制系统包括整车控制器VMS，电机控制器，电池管理系统，之间采用通讯连接。

所述整车控制器VMS内包括了下述功能模块：主芯片电路模块，CAN通讯模块，电源管理模块，看门狗电路，电池和电机使能驱动电路，DC DC控制器驱动电路，数字输入电路，模拟输入电路，泵驱动输出电路。

所述整车控制器VMS通过CAN线或其他通讯方式采集整车各种信号，处理后，通过CAN线或其他通讯方式通讯连接并控制发动机和电动机。

所述整车控制器VMS通过CAN总线通讯连接电池管理单元BMS，防抱死制动系统ABS，电机控制器MCU，发动机控制器EMS。

所述电机控制器包括逆变器，其将电机400V三相交流电转换成两相的直流电压给高压动力电池充电。

一种上述外接充电式混合动力汽车硬件系统的控制方法，汽车硬件控制系统工作在4种模式下，其算法分别为：

(1)纯电动模式，当电池的荷电状态SOC在20％到100％，且电机和电池管理系统处于无故障的状态，整车控制器VMS接受油门踏板的输出电信号，处理为油门踏板的行程深度的信号，在控制策略里解释为扭矩分配，驱动电机工作；

或

(2)发电工作模式，整车控制器VMS采集开关信号，和/或离合器信号，和/或空挡开关信号，和/或模拟信号，和/或油门踏板信号，和/或ABS的信号，判断并通过CAN和EMS之间进行通讯，控制发动机的运转，和/或将根据BMS采集到的电池状态，给电池充电；

或

(3)发动机和电机共同驱动模式，当车辆处于需要加速或需要爬坡助力等状态，整车控制器VMS采集车身上的硬件信号，根据算法，通过CAN线，给电动机和发动机发出动作指令，来实现对能量的管理和分配；

或

(4)发动机单独驱动模式，当电池组不起作用或电池管理单元出现故障，仅以发动机单独驱动汽车以低速的形式行驶。

整车控制器VMS检测和采集钥匙开关，和/或排挡开关，和/或空调开关，和/或油门踏板，和/或真空罐的压力，和/或制动主缸的压力，和/或DCDC转换器的状态信号等的电压值，经算法处理后，驱动输出控制电机，和/或动力电池，和/或DCDC转换器，和/或刹车真空泵，和/或冷却泵，和/或冷却风扇，和/或空调压缩机工作。

整车控制器VMS采用如下算法进行控制：

整车控制器VMS采集DCDC转换器的故障、电流负载信号，输出控制DCDC转换器工作DCDCEnable数字信号和输出调节DCDC输出电压12-16V的信号DCDC Set Point；或

整车控制器VMS检测刹车开关，前进，后退和空挡开关，控制PHEV车的工作状态；或

整车控制器VMS采集真空压力罐的压力值，和内部软件里设定的压力标定的值比较，同时控制驱动真空助力泵工作；或

当整车刹车制动，整车控制器VMS检测制动器主缸的油压值的变化，计算出能量回馈的大小，控制电动机发电电流的大小；或