一种电动汽车控制系统技术方案

本发明专利技术公开一种电动汽车控制系统包括控制器、电动机和信号分析器，所述电动机、控制器、信号分析器通过CAN总线连接；控制决策模块与PID控制模块连接，PID控制模块和控制决策模块分别连接于CAN总线连接模块；信号分析器包括数据采集模块、滤波计算模块、阻力度计算模块、路网匹配模块、倾角传感器、坡度计算模块、CAN总线连接模块和无线通讯模块；数据采集模块、阻力度计算模块、路网匹配模块分别与CAN总线连接模块连接，滤波计算模块连接于数据采集模块和阻力度计算模块。本发明专利技术可以有效延长电动汽车的续航里程。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电动汽车领域，特别是涉及一种电动汽车控制系统。
技术介绍
现在电动汽车越来越普及，但电池续航问题是电动汽车推广中遭遇的最大阻碍， 也是国内电动汽车技术难有大的突破。电动汽车拥有一套对电动机的工作状态进行控制的 控制器，该控制器是根据司机踩踏加油踏板的操作而控制电动机转动的快慢。而蓄电池是 电动机转动的动力源，但蓄电池的电压衰减是呈非线性的，当蓄电池充满电时电压缓慢降 低，当蓄电池的电量消耗部分以后，电压衰减越来越快。续航里程是衡量电动车性能的重要 标志，而电动汽车的充电站并不普及，因此如何延长电动汽车的续航里程就成为大家亟需 解决的问题。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种电动汽车控制系统，用于延长电动汽车的 续航里程。 本专利技术是这样实现的： -种电动汽车控制系统， 包括控制器、电动机和信号分析器，所述电动机、控制器、信号分析器通过CAN总 线连接； 所述控制器包括PID控制模块、控制决策模块和CAN总线连接模块，控制决策模块 与PID控制模块连接，PID控制模块和控制决策模块分别连接于CAN总线连接模块； 所述电动机连接有电动机驱动模块和制动发电模块，制动发电模块连接于动力电 池，动力电池连接有电池管理模块，电池管理模块通过汽车CAN总线； 信号分析器包括数据采集模块、滤波计算模块、阻力度计算模块、路网匹配模块、 倾角传感器、坡度计算模块、CAN总线连接模块、热量管理模块和无线通讯模块； 数据采集模块、阻力度计算模块、路网匹配模块分别与CAN总线连接模块连接，滤 波计算模块连接于数据采集模块和阻力度计算模块，所述路网匹配模块包括本地路网数据 库、定位模块和MEMS传感器，所述倾角传感器、定位模块、数据采集模块和MEMS传感器分别 连接于坡度计算模块； 数据采集模块用于从CAN总线上采集实时车辆信号； 滤波计算模块包括速度滤波器、加速度滤波器和扭矩滤波器，滤波计算模块用于 对数据采集模块采集的车辆信号进行滤波； 阻力度计算模块用于根据滤波计算模块的输出数据计算车辆行驶时的阻力； 路网匹配模块用于运用卡尔曼滤波技术，并结合定位模块、本发路网数据库以及 MEMS传感器的数据进行实时的线路匹配跟踪； 坡度计算模块用于根据倾角传感器、定位模块、车辆动力数据和MEMS传感器的检 测数据计算车辆行驶道路的坡度，并通过无线通讯模块将计算得到的坡度数据传送至服务 器； 所述热量管理模块包括两个以上温度传感器，所述温度传感器用于采集电动汽车 中大功率器件的温度信息，热量管理模块用于根据所述温度信息调整电动机的功率和电动 汽车冷却系统的功率，使所述大功率器件的温度维持在预设的温度区间内； 所述电池管理模块包括设置于动力电池正负电极间的可调电容器，所述电池管理 模块根据汽车制动时的时速或CAN总线上汽车的加速度值调整可调电容器的容量。 进一步的，所述阻力度计算模块计算得到的车辆行驶时的阻力通过CAN总线发送 给控制决策模块，控制决策模块根据所述阻力决策是否开启或关闭节能控制。 进一步的，所述滤波计算模块对数据采集模块采集到的车辆信号进行滤波、差分、 再滤波操作；在滤波步骤中，滤波计算模块使用数字信号处理技术对所述车辆信号进行功 率谱估计，得到车辆信号的截止频率，并通过设定滤波类型和滤波阶数进行滤波，得到光滑 的曲线信号。 进一步的，所述路网匹配模块根据数字地图与GPS信号定位技术，并结合MEMS传 感器检测到的方位数据，提高道路匹配精度。 进一步的，所述数据采集模块采集的车辆信号包括车速、转速、扭矩。 进一步的，所述PID控制模块计算预期的电动机转速控制值r (t)与电动机的实际 输出转速c(t)的差值e(t)，将所述差值e(t)的比例计算（P)、积分计算（I)和微分计算（D) 通过线性组合得到控制量，并根据得到的控制量来控制电动机，使电动机的实际转速c (t) 向电动机转速控制值r(t)靠近。 进一步的，所述控制决策模块根据车辆的速度、阻力度决策是否开启或关闭节能 控制； 节能控制启动的条件为： (I) 40km/h〈车辆速度 <120km/h，并且 (2)阻力度绝对值〈设定阈值； 节能控制停止条件： (1)阻力度绝对值〉设定阈值； (2)检测到司机刹车信号时；或 (3)司机油门开度变化率超过阈值时。 进一步的，所述控制决策模块还用于进行行驶耗电经济区计算，控制决策模块存 储测量得到的在空载、半载和满载状态下，车辆平稳行驶时的扭矩输出曲线，将扭矩输出曲 线划分成多个连续的速度区间，并根据当前的车辆控制预期速度，控制电动机转速，使车辆 以当前速度区间内最节能的速度行驶。 本专利技术的有益效果为：本专利技术电动汽车控制系统包括电动机、控制器、信号分析 器，控制器包括PID控制模块、控制决策模块和CAN总线连接模块，信号分析器包括数据采 集模块、滤波计算模块、阻力度计算模块、路网匹配模块、倾角传感器、坡度计算模块、CAN总 线连接模块和无线通讯模块；本专利技术结合路网匹配计算、信号滤波、节能控制、坡度计算、 PID控制以及行驶经济区间控制技术，大大延长了电动汽车的续航里程。【附图说明】 图1为本专利技术实施方式电动汽车控制系统的模块框图； 图2为本专利技术实施方式中滤波前的车辆信号； 图3为图2所示车辆信号经滤波模块滤波后得到的信号； 图4为PID控制模块的原理示意图； 图5为平路行驶时的车辆负载特性。【具体实施方式】 为详细说明本专利技术的
技术实现思路
、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式 并配合附图详予说明。 请参阅图1，本专利技术电动汽车控制系统包括控制器、电动机和信号分析器，所述电 动机、控制器、信号分析器通过CAN总线连接； 所述控制器包括PID控制模块、控制决策模块和CAN总线连接模块，控制决策模块 与PID控制模块连接，PID控制模块和控制决策模块分别连接于CAN总线连接模块； 所述电动机连接有电动机驱动模块和制动发电模块，制动发电模块连接于动力电 池，动力电池连接有电池管理模块，电池管理模块通过汽车CAN总线； 信号分析器包括数据采集模块、滤波计算模块、阻力度计算模块、路网匹配模块、 倾角传感器、坡度计算模块、CAN总线连接模块和无线通讯模块（即2G、3G通讯模块）； 数据采集模块、阻力度计算模块、路网匹配模块分别与CAN总线连接模块连接，滤 波计算模块连接于数据采集模块和阻力度计算模块，所述路网匹配模块包括本地路网数据 库、定位模块和MEMS传感器，所述倾角传感器、定位模块、数据采集模块和MEMS传感器分别 连接于坡度计算模块。 电动汽车控制系统各模块的功能请参阅表一： 表一 所述电池管理模块包括设置于动力电池正负极之间的可调电容器，所述可调电容 器可以由两个以上可调电容并且而成，电池管理模块连接于汽车的CAN总线，并从中获取 汽车的运动状态，即是加速状态还是制动状态，同时从CAN总线中获取加速状态时的加速 度值，以及制动状态时的汽车时速，当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动汽车控制系统，其特征在于，包括控制器、电动机和信号分析器，所述电动机、控制器、信号分析器通过CAN总线连接；所述控制器包括PID控制模块、控制决策模块和CAN总线连接模块，控制决策模块与PID控制模块连接，PID控制模块和控制决策模块分别连接于CAN总线连接模块；所述电动机连接有电动机驱动模块和制动发电模块，制动发电模块连接于动力电池，动力电池连接有电池管理模块，电池管理模块通过汽车CAN总线；信号分析器包括数据采集模块、滤波计算模块、阻力度计算模块、路网匹配模块、倾角传感器、坡度计算模块、CAN总线连接模块、热量管理模块和无线通讯模块；数据采集模块、阻力度计算模块、路网匹配模块分别与CAN总线连接模块连接，滤波计算模块连接于数据采集模块和阻力度计算模块，所述路网匹配模块包括本地路网数据库、定位模块和MEMS传感器，所述倾角传感器、定位模块、数据采集模块和MEMS传感器分别连接于坡度计算模块；数据采集模块用于从CAN总线上采集实时车辆信号；滤波计算模块包括速度滤波器、加速度滤波器和扭矩滤波器，滤波计算模块用于对数据采集模块采集的车辆信号进行滤波；阻力度计算模块用于根据滤波计算模块的输出数据计算车辆行驶时的阻力；路网匹配模块用于运用卡尔曼滤波技术，并结合定位模块、本发路网数据库以及MEMS传感器的数据进行实时的线路匹配跟踪；坡度计算模块用于根据倾角传感器、定位模块、车辆动力数据和MEMS传感器的检测数据计算车辆行驶道路的坡度，并通过无线通讯模块将计算得到的坡度数据传送至服务器；所述热量管理模块包括两个以上温度传感器，所述温度传感器用于采集电动汽车中大功率器件的温度信息，热量管理模块用于根据所述温度信息调整电动机的功率和电动汽车冷却系统的功率，使所述大功率器件的温度维持在预设的温度区间内；所述电池管理模块包括设置于动力电池正负电极间的可调电容器，所述电池管理模块根据汽车制动时的时速或CAN总线上汽车的加速度值调整可调电容器的容量。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：林弟，陈文强，刘心文，
申请(专利权)人：莆田市云驰新能源汽车研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35