一种制动电阻放电控制系统以及方法与流程

本发明涉及电动汽车领域，尤其涉及一种制动电阻放电控制系统以及方法。

背景技术：

电动汽车经常会出现长距离下坡或者紧急刹车的工况，这种工况下主驱动控制器会进入发电模式，将车辆的动能转化为电能回馈到动力电池中。在发电模式下，为了保护动力电池，其中有一部分电能会泄放到制动电阻上。传统的电量的泄放方法是利用硬件电路控制电阻的通断来实现电量的泄放。特别的，也有利用控制器控制制动电路放电路径上的功率管(例如绝缘栅双极型晶体管)的通断来控制制动电阻的泄放时机和功率。

目前电动汽车上大多采用硬件电路控制制动电阻的通断，即硬件电路采集母线上的电压。如果电压超过一定的阈值，则导通制动电阻进行电量泄放。当电压低于一定的阈值，则断开制动电阻停止泄放。也有利用制动电阻控制器控制功率管的通断来控制制动电阻的泄放时机和功率。前者，无法控制电阻泄放的功率，不同的车型需要配置不同的硬件电路来适应不同的泄放条件。后者，利用控制器控制功率管输出不同的占空比可以控制制动电阻泄放不同的功率。但是控制器内各个器件会有一定的耐受极限，对应的，制动电阻泄放功率也会有一个峰值。如果整车需求的最大泄放功率超过了峰值功率，单台控制器就不能满足需求。同时，控制器大多使用压铸件，如果制造不同型号的控制器就需要多次开模，增加了大量的成本。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的硬件电路控制制动电阻的方案中，无法控制电阻泄放的功率，不同的车型需要配置不同的硬件电路来适应不同的泄放条件，以及利用控制器控制功率管以控制制动电阻泄放不同的功率的方案中，控制器内各个器件会有一定的耐受极限，制动电阻泄放功率也会有一个峰值，单台控制器就不能满足需求的缺陷，提供一种制动电阻放电控制系统以及方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种制动电阻放电控制系统，包括通信网络、n个泄放支路以及与所述n个泄放支路一一对应的n个控制器，所述n为大于或等于2的整数；每一所述泄放支路包括串联连接的制动电阻以及功率管，每一所述控制器通过控制对应泄放支路中功率管的闭合和断开控制对应泄放支路的放电；所述n个控制器中每个控制器通过所述通信网络与整车控制器通信以获取放电指令，并根据系统中控制器的数量分担所述放电指令所对应的放电功率。

在本发明所述的制动电阻放电控制系统中，所述通信网络包括第一通信网络和第二通信网络，所述控制器包括放电指令接收单元、站号注册及状态控制单元、放电指令执行单元，其中，

所述放电指令接收单元用于通过所述第一通信网络接收所述整车控制器发送的放电指令；

所述站号注册及状态控制单元用于在上电时基于站号分配规则在第二通信网络中注册自身站号，并通过所述第二通信网络实时发送和接收状态报文；

所述放电指令执行单元基于所述状态报文识别整个通信网络中的控制器数量，并根据所述控制器数量控制对应的泄放支路分担放电指令所对应的放电功率。

在本发明所述的制动电阻放电控制系统中，所述站号分配规则为：

每一所述控制器在上电初始化后的预设时间内注册站号，预设时间后结束站号注册；

所述n个控制器的站号的数值为从指定站号起按照递增原则增加，其中，所述指定站号为一个预设数值；

每一所述控制器上电注册站号后保持站号不变，且掉电自动清除站号。

在本发明所述的制动电阻放电控制系统中，所述状态报文包括以下信息：本机的站号、注册状态、本机的物理地址。

在本发明所述的制动电阻放电控制系统中，每一所述控制器包括初始化子单元和站号设置子单元，其中，

所述初始化子单元，用于在上电初始化时将本机站号初始化为所述指定站号，读取本机物理地址，并将注册状态标记为未注册；

所述站号设置子单元，用于在上电预设时间内没有收到状态报文时，判断只有一个控制器，并将本机站号保持初始值，同时将注册状态标记为已注册；

所述站号设置子单元，还用于在上电预设时间内收到状态报文，且状态报文中的注册状态为未注册时，首先比较状态报文中的物理地址与本机物理地址，如果本机物理地址大于状态报文中的物理地址，则本机站号的数值自动增加1，否则本机站号保持初始值；然后将注册状态标记为已注册；

所述站号设置子单元，还用于在上电预设时间内收到状态报文，且状态报文中的注册状态为已注册时，首先判断状态报文中的站号是否与本机初始化的站号相同，如果是，则本机站号的数值自动增加1，否则本机站号保持初始值；然后将注册状态标记为已注册。

本发明还公开了一种制动电阻放电控制方法，方法包括：

与n个泄放支路一一对应的n个控制器通过通信网络同时接收整车控制器下发的放电指令；

每一所述控制器根据系统中控制器的数量分担放电指令所对应的放电功率；

每一所述控制器通过控制对应泄放支路中功率管的闭合和断开控制对应泄放支路的放电；

其中，所述n为大于或等于2的整数，每一所述泄放支路包括串联连接的制动电阻以及功率管。

在本发明所述的制动电阻放电控制方法中，所述n个控制器通过通信网络同时接收整车控制器下发的放电指令，包括：

每一所述控制器通过所述第一通信网络接收所述整车控制器发送的放电指令。

在本发明所述的制动电阻放电控制方法中，所述方法还包括：

每一所述控制器在上电时基于站号分配规则在第二通信网络中注册自身站号并通过所述第二通信网络实时发送和接收状态报文；

所述的每一所述控制器根据系统中控制器的数量分担放电指令所对应的放电功率，具体包括：

每一所述控制器基于所述状态报文识别整个通信网络中的控制器数量，并根据控制器数量控制对应的泄放支路分担放电指令所对应的放电功率。

在本发明所述的制动电阻放电控制方法中，所述控制器根据以下站号分配规则在第二通信网络中自动注册自身站号：

每一所述控制器在上电初始化后的预设时间内注册站号，预设时间后结束站号注册；

所述n个控制器的站号的数值为从指定站号起按照递增原则增加，其中，所述指定站号为一个预设数值；

每一所述控制器上电注册站号后保持站号不变，且掉电自动清除站号。

在本发明所述的制动电阻放电控制方法中，所述的注册自身站号包括：

每一所述控制器在上电初始化时，将本机站号初始化为所述指定站号，读取本机物理地址，并将注册状态标记为未注册；

如果上电预设时间内没有收到状态报文，则判断只有一个控制器，并将本机站号保持初始值，同时将注册状态标记为已注册；

如果上电预设时间内收到状态报文，且状态报文中的注册状态为未注册，则首先比较状态报文中的物理地址与本机物理地址，如果本机物理地址大于状态报文中的物理地址，则本机站号的数值自动增加1，否则本机站号保持初始值；然后将注册状态标记为已注册；

如果上电预设时间内收到状态报文，且状态报文中的注册状态为已注册，则首先判断状态报文中的站号是否与本机初始化的站号相同，如果是，则本机站号的数值自动增加1，否则本机站号保持初始值；然后将注册状态标记为已注册。

实施本发明的制动电阻放电控制系统以及方法，具有以下有益效果：本发明中可以实现多个控制器共同响应放电功率，这样，整个系统的峰值功率就变成原来的数倍，可以适应更多的应用场合；而且对于单个控制器来说，可以单机运行，也可以多机并联运行，每个控制器的硬件和软件相同，减少了开发成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图：

图1是本发明的制动电阻放电控制系统的结构示意图

图2是本发明的制动电阻放电控制系统的一个具体实施例的结构示意图；

图3是控制器的结构示意图；

图4是本发明的制动电阻放电控制系统的另一个具体实施例的结构示意图；

图5是本发明的制动电阻放电控制方法的流程图；

图6是本发明的制动电阻放电控制方法的一个具体实施例中站号注册的流程图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的典型实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，词语“相等”、“相同”“同时”或者其他类似的用语，不限于数学术语中的绝对相等或相同，在实施本专利所述权利时，可以是工程意义上的相近或者在可接受的误差范围内。所述“相连”或“连接”，不仅仅包括将两个实体直接相连，也包括通过具有有益改善效果的其他实体间接相连。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

本说明书中使用的“第一”、“第二”等包含序数的术语可用于说明各种构成要素，但是这些构成要素不受这些术语的限定。使用这些术语的目的仅在于将一个构成要素区别于其他构成要素。例如，在不脱离本发明的权利范围的前提下，第一构成要素可被命名为第二构成要素，类似地，第二构成要素也可以被命名为第一构成要素。

为了更好的理解本发明的技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对本发明的技术方案进行详细的说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本发明实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

参考图1，本发明总的思路是：构造一种制动电阻放电控制系统，包括通信网络、n个泄放支路以及n个控制器，如图中一个虚框代表一个泄放支路，vs代表需要被泄放的电源，n个泄放支路与n个控制器一一对应，所述n为大于或等于2的整数。每一所述泄放支路包括串联连接的制动电阻以及功率管，每一所述控制器通过控制相应的功率管的闭合和断开控制对应泄放支路的放电；所述n个控制器通过所述通信网络与整车控制器(vehiclecontrolunit，vcu)通信以获取放电指令，并根据系统中控制器的数量分担放电指令所对应的放电功率。

具体的，控制器收到放电指令后，根据所需要分担的放电功率控制功率管的pwm(pulsewidthmodulation，脉冲宽度调制)波的占空比即可。

参考图2，优选的，所述通信网络包括第一通信网络和第二通信网络。第一通信网络主要是负责vcu与控制器之间的通信，第二通信网络主要是负责控制器之间的通信。

参考图3，具体的，所述控制器包括放电指令接收单元、站号注册及状态控制单元、放电指令执行单元，其中：

放电指令接收单元，用于通过所述第一通信网络接收所述整车控制器发送的放电指令。

站号注册及状态控制单元，用于在上电时基于站号分配规则在第二通信网络中注册自身站号，并通过所述第二通信网络实时发送和接收状态报文。

放电指令执行单元，用于基于所述状态报文识别整个通信网络中的控制器数量，并根据控制器数量控制对应的泄放支路分担放电指令所对应的放电功率。例如，假如有n个控制器，放电功率为p，则每个控制器响应p/n。

其中，所述站号分配规则包括：

1)每一所述控制器在上电初始化后的预设时间内注册站号，预设时间后结束站号注册；

2)所述n个控制器的站号的数值为从指定站号起按照递增原则增加，其中，所述指定站号为一个预设数值。例如只有一个控制器时，站号为指定站号，例如站号1。多于一个控制器时，各站号的数值为至指定站号起按照递增原则增加，例如，1、2、3等；

3)每一所述控制器上电注册站号后保持站号不变，且掉电自动清除站号，例如本来就站号1、2、3，如果2出故障减掉了，则1、3站号还是保持不变，站号2被清除，如果再增加一个控制器，则站号分配为站号2即可。

站号的作用有两个方面，第一个是用于上述提到的动态识别控制器数量，例如根据接收的所有状态报文中的站号可以统计控制器数量；第二个是所有控制器的反馈信息(实际放电功率、电压、电流、故障信息等)通过所述指定站号的控制器统一上传至vcu，具体的，指定站号以外的其他站号的控制器将反馈信息通过第二通信网络发送至指定站号的控制器，指定站号的控制器将自身的反馈信息以及收到的其他控制器的反馈信息一并通过第一通信网络上传至vcu。

可以理解的是，控制器的数量可以根据实际需要进行配置。一般情况下，单个控制器的峰值功率已经可以达到70kw，在商用车上理论上两个控制器已经足够了。考虑到整车成本的控制，整车厂商可以在本发明方案的基础上，合理选择多台制动电阻控制器，本发明优选两个控制器。

参考图4，下面以2个控制器为例详细说明本发明。如图4所示，第一、第二通信网络均为can网络。具体的，两个控制器与vcu通过同一路can总线can1并联在一起。同时，两个控制器还与后台另一路can总线can2连接，实现控制器之间的信息交互，例如状态报文的收发。其中，状态报文包括以下信息：本机的站号、注册状态、本机的物理地址。

为了保证控制器硬件与软件的同一性，每个控制器在组网之前的状态都是一样的，唯一的区别在于每台控制器在出厂之前都会在eeprom(electricallyerasableprogrammablereadonlymemory，电可擦可编程读写存储器)中写入唯一的物理地址，即mac(mediumaccesscontrol)地址，即物理地址。控制器接好网络后通过can2交互信息，确认整个网络里面是否有其他控制器：如果有，则vcu发送一个放电功率的放电指令时，两台控制器同时接受放电指令，并同时响应放电功率的50％，这样整个网络里面的制动电阻功率承载能力就是原来的2倍；如果没有，则认为是单机状态，响应放电功率的100％。

继续参考图3，具体的，所述站号注册及状态控制单元包括：状态控制子单元、初始化子单元和站号子设置单元，其中：

状态控制子单元，用于通过所述第二通信网络实时发送和接收状态报文；

所述初始化子单元，用于在上电初始化时将本机站号初始化为所述指定站号，即初始化为站号1，读取本机物理地址，并将注册状态标记为未注册；

所述站号设置子单元，用于在上电预设时间内没有收到状态报文时，判断只有一个控制器，并将本机站号保持初始值，即站号1，同时将注册状态标记为已注册；

所述站号设置子单元，还用于在上电预设时间内收到状态报文，且状态报文中的注册状态为未注册时，首先比较状态报文中的物理地址与本机物理地址，如果本机物理地址大于状态报文中的物理地址，则本机站号的数值自动增加1，即变为站号2，否则本机站号保持初始值，即站号1；然后将注册状态标记为已注册；

所述站号设置子单元，还用于在上电预设时间内收到状态报文，且状态报文中的注册状态为已注册时，首先判断状态报文中的站号是否与本机初始化的站号相同，如果是，则本机站号的数值自动增加1，即变为站号2，否则本机站号保持初始值，即站号1；然后将注册状态标记为已注册。

基于同一发明构思，本发明还公开了一种制动电阻放电控制方法，参考图5，方法包括：

s501、与n个泄放支路一一对应的n个控制器通过通信网络同时接收整车控制器下发的放电指令；

s502、每一所述控制器根据系统中控制器的数量分担放电指令所对应的放电功率；

其中，所述n为大于或等于2的整数，每一所述泄放支路包括串联连接的制动电阻以及功率管；

s503、每一所述控制器通过控制对应泄放支路中功率管的闭合和断开控制对应泄放支路的放电。

优选的，所述通信网络包括第一通信网络和第二通信网络。第一通信网络主要是负责vcu与控制器之间的通信，第二通信网络主要是负责控制器之间的通信。

其中，步骤s501中所述的通过通信网络同时接收整车控制器下发的放电指令包括：每一所述控制器通过所述第一通信网络接收所述整车控制器发送的放电指令。

优选的，方法还包括；每一所述控制器在上电时基于站号分配规则在第二通信网络中注册自身站号并通过所述第二通信网络实时发送和接收状态报文。其中，状态报文包括以下信息：本机的站号、注册状态、本机的物理地址。

其中，步骤s502中所述的每个所述控制器根据系统中控制器的数量分担放电指令所对应的放电功率具体包括：每个所述控制器基于所述状态报文动态识别整个通信网络中的控制器个数，并根据控制器个数控制对应的泄放支路分担放电指令所对应的放电功率。例如，假如有n个控制器，放电功率为p，则每个控制器响应p/n。

具体的，所述控制器根据以下站号分配规则在第二通信网络中自动注册自身站号：

1)每一所述控制器在上电初始化后的预设时间内注册站号，预设时间后结束站号注册；

2)所述n个控制器的站号的数值为从指定站号起按照递增原则增加。例如只有一个控制器时，站号为指定站号，例如站号1。多于一个控制器时，各站号的数值为至指定站号起按照递增原则增加，例如，1、2、3等；

3)每一所述控制器上电注册站号后保持站号不变，且掉电自动清除站号，例如本来就站号1、2、3，如果2出故障减掉了，则1、3站号还是保持不变，站号2被清除，如果再增加一个控制器，则站号分配为站号2即可。

站号的作用有两个方面，第一个是用于上述提到的动态识别控制器个数，例如根据接收的所有状态报文中的站号可以统计控制器个数；第二个是所有控制器的反馈信息(实际放电功率、电压、电流、故障信息等)通过所述指定站号的控制器统一上传至vcu，具体的，指定站号以外的其他站号的控制器将反馈信息通过第二通信网络发送至指定站号的控制器，指定站号的控制器将自身的反馈信息以及收到的其他控制器的反馈信息一并通过第一通信网络上传至vcu。

可以理解的是，控制器的数量可以根据实际需要进行配置。一般情况下，单个控制器的峰值功率已经可以达到70kw，在商用车上理论上两个控制器已经足够了。考虑到整车成本的控制，整车厂商可以在本发明方案的基础上，合理选择多台制动电阻控制器，本发明优选两个控制器。参考图6，下面以两个控制器为例，说明站号注册过程。

具体的，每个控制器的站号注册包括：

s601、每一所述控制器在上电初始化时，将本机站号初始化为所述指定站号，读取本机物理地址，并将注册状态标记为未注册；

s602、判断上电预设时间内是否收到状态报文，如果是进入步骤s603，否则进入步骤s606；

s603、判断状态报文中的注册状态是否为已注册，如果是则执行步骤s604，否则执行步骤s605；

s604、判断状态报文中的站号是否与本机初始化的站号相同，如果是，则本机站号的数值自动增加1，即变为站号2，否则本机站号保持初始值，即站号1，执行步骤s607；

s605、比较状态报文中的物理地址与本机物理地址，如果本机物理地址大于状态报文中的物理地址，则本机站号的数值自动增加1，即变为站号2，否则本机站号保持初始值，即站号1，执行步骤s607；

s606、判断只有一个控制器，本机站号保持初始值，即站号1；

s607、将注册状态标记为已注册。

综上所述，实施本发明的制动电阻放电控制系统以及方法，具有以下有益效果：本发明中可以实现多个控制器共同响应放电功率，这样，整个系统的峰值功率就变成原来的数倍，可以适应更多的应用场合；而且对于单个控制器来说，可以单机运行，也可以多机并联运行，每个控制器的硬件和软件相同，减少了开发成本。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。