一种基于数据冗余双控制器的纯电动车制动能量回馈系统技术方案

本发明专利技术是一种基于数据冗余双控制器的纯电动车制动能量回馈系统，其包括整车控制器，和由该整车控制器控制的能量管理系统、能量储存系统及数据冗余系统；所述数据冗余系统由ABS控制器、电机控制器组成，它们以数据交互通道CAN总线相连，并且同时与整车控制器通过CAN总线相连。本发明专利技术采用ABS控制器和电机控制器来运算制动过程中再生制动力与摩擦制动力的大小，然后双控制器之间进行数据的交互与优化来达到提高速度的目的，避免的数据从整车控制器传输到制动控制器和ABS控制器的过程，从而克服了以往制动过程的响应速度太低，往往错失了制动的最佳时机的弊病，改善了制动能量回收效果，提高了响应速度和纯电动车的续驶里程。

【技术实现步骤摘要】
—种基于数据冗余双控制器的纯电动车制动能量回馈系统
本专利技术涉及一种电动车的制动系统，是一种电动汽车能量回馈制动系统，属于汽车制动系统
。
技术介绍
随着时代的发展，人们的经济水平和生活水平的逐步提高，汽车的使用已经越来越普及。在当下油价不断飙升、国际环保要求越来越严的形势下，电动车是汽车行业发展的必然趋势。但是电动汽车的动力电池容量有限，续航能力成为人们关注的焦点。当今市场上提供的电池的比能量都很低，导致带电动车的续驶里程无法与汽油车相比。要解决这一问题，除了要在电池这一瓶颈技术上有所突破之外，还应当优化汽车的总体设计和建立高效安全的能量管理系统，因此电动汽车在研发的过程中，如何合理和使用能源就成为了设计人员面临的一项重要课题。制动能量回馈技术室目前国内外电动汽车制造商广泛采用的一项先进技术。目前国外提出的具有回馈制动功能的先进制动系统包括:丰田-普锐斯制动控制系统、本田-EV plus制动控制系统，这两种系统代表着制动回馈功能发展的前沿，但是这两种系统均是对制动系统重新设计以实现能量回馈功能，其制动感觉跟传统的制动系统有一定的差异，制动响应迟钝，影响制动效果。此外，目前的电动车制动能量回馈系统控制器的微控制器处理信号作出控制的整个运算过程耗时15毫秒到20毫秒之间，整个控制系统反应迟钝就导致经常错失制动的最佳时机。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是:提供一种基于数据冗余双控制器的纯电动汽车制动能量回馈控制系统，该系统是双控制器数据冗余制动能量回馈系统，主要是解决数据在不同控制器上运算速度和传输速度迟钝的问题，改善了以往经常错失制动的最佳时机的问题，从而提高制动的响应速率和稳定性，提高了纯电动车的续航里程。本专利技术解决其技术问题采用的技术方案是:提供一种基于数据冗余双控制器的纯电动车制动能量回馈系统，其包括整车控制器，和由该整车控制器控制的能量管理系统、能量储存系统及数据冗余系统；所述数据冗余系统由ABS控制器、电机控制器组成，它们以数据交互通道CAN总线相连，并且同时与整车控制器通过CAN总线相连。所述的ABS控制器、电机控制器均可以包含一个处理单元和一个通讯单元，其中处理单元是执行应用程序、调度和重构任务的计算机，通讯单元是实现包括同步、数据交互和同步表决相关功能的硬件，该通讯单元可以包括异步串行通讯控制器和同步控制逻辑。所述的两个控制器，每个控制器中可以有两个不同地址码和两个不同地址码的I/o模块通过CAN总线相连，所有CPU的数据状态自动保持同步；其中的任意两个控制器之间都可以进行数据交互，交互的数据包括通讯数据和同步数据，通讯数据的发送和接收均可采用缓冲区来实现，所述的通讯单元可以分成处理单元/通讯单元接口部分、同步控制部分和通讯控制部分，其中:接口部分提供在处理单元和通讯单元之间有效和有序传递不同大小的信息，同时还提供处理单元和通讯单元间的流控制以保证不覆盖有效信息；同步控制部分提供通讯数据与同步数据的切换控制，以及同步交互控制处理能力，并提供两个通讯单元的同步机制；通讯控制部分提供本地通讯单元和另一个通讯单元交互途径，以及其自身回环交互的串行通讯转换与串行通道。所述的通讯单元可以通过多轮同步数据交互后，实现与对方单机通讯单元的紧密同步；ABS控制器和电机控制器的处理单元通过读取同步状态以及接收同步脉冲，实现较为松散的同步；处理单元通过处理通讯单元接口，把通讯单元看作存储器映射、带缓冲器的I/O设备，如果处理单元希望通过通讯单元与其它单机执行数据交互，它只需写数据到通讯单元的数据发送缓冲区，然后处理单元在一定时限内通过数据接收缓冲区读取对方单机的发送过来的相应通讯数据；通过多轮上述同步操作，ABS控制器和电机控制器可以实现数据内容和时序的相互一致。所述的整车控制器可以由微处理器、模拟信号处理电路、频率信号处理电路组成，其中模拟信号处理电路输出处理油门踏板开度信号和制动踏板信号，频率信号处理电路输出处理车速信号。所述的能量管理系统可以是直接对能量储存系统(电池组)进行管理的系统，其功能是对电池信息进行采集，准确采集电池组的充放电电流、电压、环境温度等数据，将电池组的信息通过CAN总线通信网络发送给整车控制器，整车控制器通过对能量储存系统的控制实现电池的充放电转换。所述的能量储存系统即为电池组，其可以通过逆变器与纯电动车的电机相连，为整车系统的运行提供能量，并将整车制动时电机回馈的电能储存起来。本专利技术与现有技术相比具有如下的优点:目前的电动车制动能量回馈系统控制器的整个运算过程耗时15毫秒到20毫秒之间。本专利技术中的数据冗余双控制器同时完成关键算法的时间2毫秒到3毫秒之间，然后双控制器将各自运算的数据交互，整个数据传输过程通过CAN总线来完成。通过对某一电动汽车整车仿真数据与试验数据对比实验论证，通过电动汽车电机测试台架得到整个制动过程的响应时间为2毫秒，整车的能量回收效率增加13.6，续航里程为119公里。以往完全依靠整车控制器运算来自传感器传送的数据，导致整车控制器微处理器负荷过大，制动过程的响应速度太低，往往错失了制动的最佳时机。本专利技术在不改变传统的制动结构前提下，重新设计控制器的运算机制，采用双控制器替代整车控制器单独运算，弥补了现有的再生制动控制器的算法落后、响应迟钝的缺点，改善了以往经常错失制动的最佳时机的弊端，既能满足车辆在各种工况下的制动要求，又能保证车辆运行的平稳性和车辆制动减速的平滑性，改善了驾驶员在制动过程中的体验；同时又能使制动能量得到最有效的回收，提高整车能量的使用效率，提高了纯电动车的续航里程。【附图说明】图1为本专利技术的制动回馈控制策略示意图。图2为本专利技术的双控制器制动能量回馈系统示意图。图3为本专利技术的双控制器数据冗余系统【具体实施方式】以下结合实施例及附图对本专利技术作进一步说明，但并不局限于下面所述内容。本专利技术提供的基于数据冗余双控制器的纯电动车制动能量回馈系统，其结构如图2所示，包括整车控制器、能量管理系统、ABS控制器、电机控制器、能量储存系统，其中:ABS控制器通过数据交互通道CAN总线与电机控制器相连，它们构成数据冗余系统。每个控制器中有两个不同地址码和两个不同地址码的I/O模块通过CAN总线相连，也就是说所有CPU的数据状态自动保持同步。所述整车控制器的硬件结构组成有微处理器、模拟信号处理电路(处理油门踏板开度信号和制动踏板信号)、频率信号处理电路(处理车速信号)。整车控制器通过CAN总线与ABS控制器和电机控制器连接进行数据和控制指令的传递，在本专利技术中的主要功能是接受驾驶员的制动信号，判断驾驶员的制动意图是否达到制动能量回馈的条件，为双控制器工作提供初始命令，启动双控制器工作。所述能量管理系统(BMS)是直接进行电池管理系统的重要组成部分。整车控制器通过CAN总线通信网络对电池管理系统进行控制，实现对电池进行有效管理。其功能是对电池信息进行采集，准确采集电池组的充放电电流、电压、环境温度等数据，将电池组的信息通过CAN总线通信网络发送给整车控制器，整车控制器通过对电池管理系统的控制实现电池的充放电转换。所述ABS控制器和电机控制器为制动能量回馈控制系统的核心单元，ABS控制器和电机控制器同时与整车控制器通过CAN总线相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纯电动车制动能量回馈系统，其特征是一种基于数据冗余双控制器的纯电动车制动能量回馈系统，其包括整车控制器，和由该整车控制器控制的能量管理系统、能量储存系统及数据冗余系统；所述数据冗余系统由ABS控制器、电机控制器组成，它们以数据交互通道CAN总线相连，并且同时与整车控制器通过CAN总线相连。

【技术特征摘要】
1.一种纯电动车制动能量回馈系统，其特征是一种基于数据冗余双控制器的纯电动车制动能量回馈系统，其包括整车控制器，和由该整车控制器控制的能量管理系统、能量储存系统及数据冗余系统；所述数据冗余系统由ABS控制器、电机控制器组成，它们以数据交互通道CAN总线相连，并且同时与整车控制器通过CAN总线相连。2.根据权利要求1所述的纯电动车制动能量回馈系统，其特征是所述的ABS控制器、电机控制器均包含一个处理单元和一个通讯单元，其中处理单元是执行应用程序、调度和重构任务的计算机，通讯单元是实现包括同步、数据交互和同步表决相关功能的硬件，该通讯单元包括异步串行通讯控制器和同步控制逻辑。3.根据权利要求2所述的纯电动车制动能量回馈系统，其特征是所述的两个控制器，每个控制器中有两个不同地址码和两个不同地址码的I/O模块通过CAN总线相连，即所有CPU的数据状态自动保持同步；其中的任意两个控制器之间都进行数据交互，交互的数据包括通讯数据和同步数据，通讯数据的发送和接收均可采用缓冲区来实现。4.根据权利要求2所述的纯电动车制动能量回馈系统，其特征是所述的通讯单元分成处理单元/通讯单元接口部分、同步控制部分和通讯控制部分，其中:接口部分提供在处理单元和通讯单元之间有效和有序传递不同大小的信息，同时还提供处理单元和通讯单元间的流控制以保证不覆盖有效信息；同步控制部分提供通讯数据与同步数据的切换控制，以及同步交互控制处理能力，并提供两个通讯单元的同步机制；通讯控制部分提供本地通讯单元和另一个通讯单元交互途径...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨胜兵，毕家鑫，钟绍华，熊晶晶，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42