專利名稱：電動車控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電 動車領(lǐng)域，涉及一種電動車的控制系統(tǒng)，綜合有電機(jī)、電機(jī)控制 器、動力電池、警示正確駕駛等的控制監(jiān)測管理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
駕校教練車是駕駛培訓(xùn)學(xué)校專用車輛，主要用于駕駛學(xué)員的培訓(xùn)，訓(xùn)練時基本 處于怠速狀態(tài)，燃油教練車的發(fā)動機(jī)的啟停次數(shù)多，會排放大量未燃燒充分的廢氣，由 此產(chǎn)生的污染物比正常行駛時要高很多，此時，油耗也大大增加。純電動教練車與燃油教練車的不同之處僅在動力系統(tǒng)，純電動教練車的動力系 統(tǒng)是蓄電池電源、電機(jī)及調(diào)速系統(tǒng)組成的制動系統(tǒng)，而燃油教練車的動力系統(tǒng)是汽油發(fā) 動機(jī)或柴油發(fā)動機(jī)，除此之外其它部分完全一樣。從供電方式上講，由于國家規(guī)定的駕 駛員場內(nèi)駕駛各科目訓(xùn)練的范圍不大，可采用車載電源供電模式，這種車載電源供電方 式，保證了其自身的環(huán)保性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性和實用性；從成本上看，電動教練車使用 成本明顯偏低，維修成本也比燃油教練車低。電動教練車雖然好處多多，但實際應(yīng)用中，還有待進(jìn)一步優(yōu)化完善
首先，車輛改裝為電動車后，車輛能源只能靠一根電線供給，離開教學(xué)場地難度極 大。車經(jīng)改裝后基本成為報廢車輛，除倒車移庫訓(xùn)練外別無他用；
其次，在對電機(jī)的停轉(zhuǎn)控制上有待改進(jìn)。電動車高速抵擋、高檔低速對于電機(jī)的利 用率都不高，而且影響電機(jī)的使用壽命，電機(jī)的工作效率類似汽油發(fā)動機(jī)，在較低轉(zhuǎn)速 和較高轉(zhuǎn)速時效率不是很高；
其三，對于動力電池充放電的檢測和均衡充電的控制，是個技術(shù)上的難點(diǎn)，涉及電 池的使用壽命。針對上述電動教練車存在的問題需要進(jìn)一步完善。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決上述電動教練車存在的問題，而提出一種不僅適用于電動教練 車也同時適用于各種電動車的控制系統(tǒng)，以提高電機(jī)工作效率和電池的利用效率，節(jié)約 電能。上述的電動車控制系統(tǒng)，系統(tǒng)包括主控單片機(jī)、人機(jī)界面、速度檔位監(jiān)測單 元、電池管理單元及語音模塊；所述人機(jī)界面設(shè)置在便利觀察的位置，顯示由所述單片 機(jī)處理后的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對該電動車的工作狀態(tài)的實時監(jiān)控。所述速度檔位監(jiān)測單元包括車速信號采集模塊和檔位信號采集模塊；車速信號 采集模塊和檔位信號模塊采集的數(shù)據(jù)實時傳輸至單片機(jī)，單片機(jī)經(jīng)過該分析運(yùn)算確定電 動車的工作狀態(tài)處于電機(jī)高速低檔或者高檔低速時，向語音模塊發(fā)出報警指令，語音模 塊發(fā)出語音換擋提示。
所述電池管理單元具有信號連接的電壓采集模塊、電池容量采集模塊、充電控 制模塊、放電控制模塊和大功率開關(guān)模塊。所述充電控制模塊獲得所述電壓采集模塊和電池容量采集模塊的采集據(jù)判斷有 單體電池充滿電，發(fā)送信號到大功率開關(guān)模塊，關(guān)閉總充電開關(guān)；再依次掃描每一個單 體電池，充電控制模塊發(fā)出對欠壓單體對應(yīng)的充電器發(fā)出充電電流調(diào)節(jié)信號和打開單體 對應(yīng)的大功率開關(guān)信號，使充電器對該欠壓單體單獨(dú)充電；該單體充滿電后，充電控制 模塊發(fā)出信號關(guān)閉該單體對應(yīng)的大功率開關(guān)，再重復(fù)動作對下一個欠壓單體進(jìn)行充電， 直至每一個單體電池全部充滿。所述的放電監(jiān)測模塊獲取電池容量采集模塊對電池容量的動態(tài)掃描檢測數(shù)據(jù)， 傳送至人機(jī)界面并顯示；放電監(jiān)測模塊獲取電壓采集模塊采集的單體電壓數(shù)據(jù)并在計算 出電池容量小于30%時，即向語音模塊發(fā)出電池容量不足信號，向電機(jī)控制器發(fā)出減小 電流輸出的信號。所述電壓采集模塊通過光耦進(jìn)行光電隔離，實時選通，采集單體電池電壓。電 池容量采集模塊是通過譯碼器巡回導(dǎo)通相應(yīng)的模擬開關(guān)實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。所述系統(tǒng)包括有學(xué)員管理單元，學(xué)員管理單元包括學(xué)員信息模塊和訓(xùn)練記錄模 塊，學(xué)員信息模塊是通過主控單片機(jī)對上車學(xué)員身份信息如學(xué)員號碼的采集存儲；訓(xùn)練 記錄模塊記錄該學(xué)員訓(xùn)練時間，通過車鑰匙開關(guān)電平高和低來開啟和關(guān)閉定時器進(jìn)行計 時，并存入主控單片機(jī)的存儲器。
本發(fā)明的管理系統(tǒng)具有以下有益效果
對車輛的車速和檔位的判斷，提示正確駕駛，提高了電機(jī)的利用效率，使電機(jī)工 作在最高效率轉(zhuǎn)速，正確合理分配車速和檔位，給予駕駛員語音提示，正確合理安排檔 位；
解決了純電動車串聯(lián)電池組的充、放電問題和動態(tài)實時監(jiān)測在電池放電容量過低 時語音提示并發(fā)出控制信號減小電機(jī)控制器輸出電流；當(dāng)給串聯(lián)電池組充電時，動態(tài)掃 描單體電池容量，輸出控制信號給充電器，使充電器對欠壓單體單獨(dú)充電，保證整個電 池組各單體充電飽和，大大提高了電池使用壽命；
增加的學(xué)員管理單元，保證學(xué)員駕駛正確，保證電機(jī)工作在最佳狀態(tài)，保證學(xué)員、 教練安全，保證純電動車動力電池最佳工作狀態(tài)，保證動力電池使用壽命，為駕校記錄 每個學(xué)員訓(xùn)練時間，最終達(dá)到方便學(xué)員快速正確學(xué)習(xí)駕駛，節(jié)約能源的目的。


圖1是本發(fā)明電動車控制管理系統(tǒng)的原理框圖2是本發(fā)明電動車控制管理系統(tǒng)的車速度檔位監(jiān)測單元的原理框圖； 圖3是本發(fā)明電動車控制管理系統(tǒng)的車速度檔位監(jiān)測單元的流程圖； 圖4是本發(fā)明電動車控制管理系統(tǒng)的電池管理單元的原理框圖； 圖5是本發(fā)明電動車控制管理系統(tǒng)的電池管理單元的充電流程圖； 圖6是本發(fā)明電動車控制管理系統(tǒng)的電池管理單元的放電流程圖； 圖7是本發(fā)明電動車控制管理系統(tǒng)的學(xué)員管理單元的原理框圖；圖8是本發(fā)明電動車控制管理系統(tǒng)的學(xué)員管理單元的流程圖； 圖9是本發(fā)明電動車控制管理系統(tǒng)的學(xué)員管理單元的中斷程序圖。
具體實施方式
如圖1所示，本發(fā)明的電動車控制系統(tǒng)包括主控單片機(jī)1、人機(jī)界面2、速度檔 位監(jiān)測單元3、電池管理單元4、學(xué)員管理單元5及語音模塊6;人機(jī)界面2設(shè)置在便利 觀察的位置，顯示由單片機(jī)1處理后的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對該電動車的工作狀態(tài)的實時監(jiān)控。速度檔位監(jiān)測單元3包括車速信號采集模塊31和檔位信號采集模塊32。其原理 如圖2所示，車速信號采集模塊31和檔位信號模塊采集的數(shù)據(jù)實時傳輸至單片機(jī)1，單片 機(jī)1經(jīng)過該分析運(yùn)算確定電動車的工作狀態(tài)，當(dāng)處于電機(jī)高速低檔或者高檔低速時，主 控單片機(jī)1向語音模塊6發(fā)出報警指令，語音模塊6發(fā)出語音換擋提示。速度檔位監(jiān)測單元3的工作流程如圖3所示對車速傳感器信號，檔位傳感器信 號采集后送入AD，單片機(jī)1處理上述信號進(jìn)行數(shù)據(jù)對比，首先判斷是否高速低檔位，若 是，發(fā)出信號，語音報警提示；若否，判斷是否低速高檔位，若是，發(fā)出信號，語音報 警提示，否，繼續(xù)進(jìn)行監(jiān)測。電池管理單元4具有電壓采集模塊41、電池容量采集模塊42、充電控制模塊 43、放電控制模塊44和大功率開關(guān)模塊45。其原理如圖4所示。電壓采集模塊41通過光耦進(jìn)行光電隔離，實時選通，采集單體電池電壓；電池 容量采集模塊42對電池容量進(jìn)行采集。當(dāng)電池充電時，電池監(jiān)控單元4通過電壓采集模塊41對各單體電池進(jìn)行電壓采 集，電池容量采集模塊42對電池容量進(jìn)行采集，并將采集數(shù)據(jù)傳送至充電控制模塊43， 當(dāng)有單體電池充滿電，充電控制模塊43向大功率開關(guān)模塊45發(fā)出信號，關(guān)閉總充電開 關(guān)，使電池和充電器全部斷開；再依次掃描每一個單體電池并判斷是否欠壓，如有單體 欠壓，充電控制模塊43首先對充電器發(fā)出對應(yīng)單體充電的電流調(diào)節(jié)，使充電器可滿足對 單體充電，然后再發(fā)出信號依次打開單體對應(yīng)的大功率開關(guān)，使充電器對欠壓單體單獨(dú) 充電。單體充滿后，充電控制模塊43發(fā)出信號關(guān)閉該單體對應(yīng)的大功率開關(guān)，再重復(fù)動 作對下一個欠壓單體進(jìn)行充電，直至每一個單體電池全部充滿。由此保證每個電池容量 均衡，完全充滿電，提高電池使用壽命。電池放電時，電池容量采集模塊42對電池容量進(jìn)行動態(tài)掃描檢測，可以是通過 譯碼器巡回導(dǎo)通相應(yīng)的模擬開關(guān)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集；電壓采集模塊41采集單體電壓；通過 放電監(jiān)控模塊44將上述采集數(shù)據(jù)傳送至人機(jī)界面2并顯示，以起到實時監(jiān)控的作用。電 壓采集模塊41采集的單體電壓數(shù)據(jù)信號經(jīng)過電容估算，當(dāng)電池容量小于30%時，放電監(jiān) 控模塊44即向語音模塊6發(fā)出電池容量不足信號，向電機(jī)控制器發(fā)出減小電流輸出的信 號，語音模塊6發(fā)出電池容量不足語音提示。人機(jī)界面2在充放電時對電池SOC進(jìn)行實時顯示，顯示單體電壓狀態(tài)，充電電
流大小。電池充電、放電的流程如下
如圖5所示，充電時，首先進(jìn)行系統(tǒng)初始化，然后通過采集數(shù)據(jù)判斷電池是否有單體充滿，若是，判斷是否有欠壓單體，若是，送開關(guān)管信號，關(guān)斷總充電連接，打開對應(yīng)單體連接，進(jìn)行對欠壓單體充電。循環(huán)反復(fù)監(jiān)測，當(dāng)各單體電壓同步，充電完成。如圖6所示，放電時，首先進(jìn)行系統(tǒng)初始化，然后通過采集數(shù)據(jù)判斷電池容量 是否小于30%;若是，語音報警提示充電，并給電機(jī)控制器發(fā)出減小電流輸出的信號； 否，則返回數(shù)據(jù)采集。為適應(yīng)作為教練車對學(xué)員的管理，增加了學(xué)員管理單元5智能記錄學(xué)員訓(xùn)練時 間，其原理如圖7所示。學(xué)員管理單元5包括學(xué)員信息模塊和訓(xùn)練記錄模塊，學(xué)員信息模 塊51是通過主控單片機(jī)1對上車學(xué)員身份信息如學(xué)員號碼的采集存儲；訓(xùn)練記錄模塊52 記錄該學(xué)員訓(xùn)練時間，通過車鑰匙開關(guān)電平高和低來開啟和關(guān)閉定時器，以進(jìn)行計時， 并存入主控單片機(jī)1的存儲器，方便駕校方面對每個學(xué)員進(jìn)行訓(xùn)練記錄，查詢。
學(xué)員管理單元5的管理流程如下
如圖8所示，初始化系統(tǒng)，鍵盤掃描學(xué)員號，對學(xué)員號進(jìn)行存儲顯示，監(jiān)測鑰匙開 關(guān)，若檢測高電平，開啟定時器，若檢測低電平，重新檢測。定時器開始后，監(jiān)測鑰匙 開關(guān)，若檢測低電平，關(guān)定時器，計數(shù)值傳送至人機(jī)界面予以顯示，時間寫入存儲器。如圖9所示，進(jìn)入定時器中斷程序，重裝初值，經(jīng)時間變量累加后返回。本發(fā)明純電動車控制管理系統(tǒng)，通過對電池電壓、容量、溫度、電流、電機(jī)轉(zhuǎn) 速及車速等進(jìn)行AD采集，經(jīng)主控制單片機(jī)處理送給人機(jī)界面進(jìn)行液晶顯示，并適時通過 語音模塊進(jìn)行語音報警，從而實現(xiàn)了對電動教練車工作狀態(tài)的實時監(jiān)控。非因此局限本發(fā)明的保護(hù)范圍，故舉凡運(yùn)用本發(fā)明說明書及圖示內(nèi)容所為的等 效技術(shù)變化，均包含于本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.、一種電動車控制系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)包括主控單片機(jī)、人機(jī)界面、速 度檔位監(jiān)測單元、電池管理單元、學(xué)員管理單元及語音模塊；所述人機(jī)界面設(shè)置在便 利觀察的位置，顯示由所述單片機(jī)處理后的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對該電動車的工作狀態(tài)的實時監(jiān) 控。
2.如權(quán)利要求1所述的電動車控制系統(tǒng)，其特征在于所述速度檔位監(jiān)測單元包括 車速信號采集模塊和檔位信號采集模塊；車速信號采集模塊和檔位信號模塊采集的數(shù)據(jù) 實時傳輸至單片機(jī)，單片機(jī)經(jīng)過該分析運(yùn)算確定電動車的工作狀態(tài)處于電機(jī)高速低檔或 者高檔低速時，向語音模塊發(fā)出報警指令，語音模塊發(fā)出語音換擋提示。
3.如權(quán)利要求1所述的電動車控制系統(tǒng)，其特征在于所述電池管理單元具有信號 連接的電壓采集模塊、電池容量采集模塊、充電控制模塊、放電控制模塊和大功率開關(guān) 模塊。
4.如權(quán)利要求3所述的電動車控制系統(tǒng)，其特征在于所述充電控制模塊獲得所述 電壓采集模塊和電池容量采集模塊的采集據(jù)判斷有單體電池充滿電，發(fā)送信號到大功率 開關(guān)模塊，關(guān)閉總充電開關(guān)；再依次掃描每一個單體電池，充電控制模塊發(fā)出對欠壓單 體對應(yīng)的充電器發(fā)出充電電流調(diào)節(jié)信號和打開單體對應(yīng)的大功率開關(guān)信號，使充電器對 該欠壓單體單獨(dú)充電；該單體充滿電后，充電控制模塊發(fā)出信號關(guān)閉該單體對應(yīng)的大功 率開關(guān)，再重復(fù)動作對下一個欠壓單體進(jìn)行充電，直至每一個單體電池全部充滿。
5.如權(quán)利要求3所述的電動車控制系統(tǒng)，其特征在于所述的放電監(jiān)測模塊獲取電 池容量采集模塊對電池容量的動態(tài)掃描檢測數(shù)據(jù)，傳送至人機(jī)界面并顯示；放電監(jiān)測模 塊獲取電壓采集模塊采集的單體電壓數(shù)據(jù)并在計算出電池容量小于30%時，即向語音模 塊發(fā)出電池容量不足信號，向電機(jī)控制器發(fā)出減小電流輸出的信號。
6.如權(quán)利要求3所述的電動車控制系統(tǒng)，其特征在于所述電壓采集模塊通過光耦 進(jìn)行光電隔離，實時選通，采集單體電池電壓。
7.如權(quán)利要求3所述的電動車控制系統(tǒng)，其特征在于所述；電池容量采集模塊是 通過譯碼器巡回導(dǎo)通相應(yīng)的模擬開關(guān)實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。
8.如權(quán)利要求1所述的電動車控制系統(tǒng)，其特征在于所述學(xué)員管理單元包括學(xué)員 信息模塊和訓(xùn)練記錄模塊，學(xué)員信息模塊是通過主控單片機(jī)對上車學(xué)員身份信息如學(xué)員 號碼的采集存儲；訓(xùn)練記錄模塊記錄該學(xué)員訓(xùn)練時間，通過車鑰匙開關(guān)電平高和低來開 啟和關(guān)閉定時器進(jìn)行計時，并存入主控單片機(jī)的存儲器。
9.如權(quán)利要求1所述的電動車控制系統(tǒng)，其特征在于所述學(xué)員管理單元的管理流 程如下初始化系統(tǒng)，鍵盤掃描學(xué)員號，對學(xué)員號進(jìn)行存儲顯示，監(jiān)測鑰匙開關(guān)，若檢 測高電平，開啟定時器，若檢測低電平，重新檢測；定時器開始后，監(jiān)測鑰匙開關(guān)，若 檢測低電平，關(guān)定時器，計數(shù)值傳送至人機(jī)界面予以顯示，時間寫入存儲器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電動車控制系統(tǒng)，其包括主控單片機(jī)、人機(jī)界面、速度檔位監(jiān)測單元、電池管理單元及語音模塊；所述人機(jī)界面設(shè)置在便利觀察的位置，顯示由所述單片機(jī)處理后的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對該電動車的工作狀態(tài)的實時監(jiān)控。該系統(tǒng)具對車輛的車速和檔位的判斷，提示正確駕駛，提高了電機(jī)的利用效率；解決了純電動車串聯(lián)電池組的充、放電問題和動態(tài)實時監(jiān)測；保證了動力電池最佳工作狀態(tài)和使用壽命。
文檔編號G09B9/052GK102024349SQ20101057170
公開日2011年4月20日 申請日期2010年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月3日
發(fā)明者李彪, 段小軍, 潘峰 申請人:湖北泰戈電動汽車開發(fā)有限公司