CN101122795A - 用于混合动力汽车三cpu控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于混合动力汽车三CPU控制系统，控制系统的整车控制单元HCU实施整车性能的控制，整车安全控制单元SCU对整车力矩分配和整车运行的情况进行监测、判断实施控制，电机控制单元MCU发出指令实施电机辅助驱动、再生制动等性能控制，各控制单元首先是各自完成适当的控制项目，并且彼此通过整车CAN与车上的其他控制单元通讯可以实现对车辆的合理控制，改善了整车的性能、安全、燃油效率等等。
Description
技术领域
本发明涉及汽车控制系统，特别是混合动力汽车嵌入式控制系统，实现嵌入式系统对混合动力汽车的状态监控、控制。
背景技术
当前普遍使用的燃油发动机汽车动力利用率低，统计表明在占80％以上的道路条件下，一辆普通轿车仅利用了动力潜能的40％，在市区还会跌至25％，而且排放污染严重。以提高燃油发动机汽车动力利用率，实现能量回收利用的混合动力汽车适应了这一趋势，混合动力汽车以发动机和电动机作为汽车的动力源。混合动力汽车的整车控制系统，作为混合动力心脏，控制系统性能往往直接决定了整车的性能、安全、燃油效率等等。当前混合动力汽车控制系统多采用单CPU控制器系统，当该CPU工作失效的情况下，控制器无法正常工作，给司机带来很大不变。
发明内容
本发明的目的就是提供一种用于混合动力汽车三CPU控制系统，由各控制单元完成各自的控制内容，进而实现对整车的有效、合理控制，旨在改善整车的性能、安全、燃油效率。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种用于混合动力汽车三CPU控制系统，其特征在于：控制系统包括整车控制单元HCU、整车安全控制单元SCU和电机控制单元MCU，其中整车控制单元HCU接收整车的启/停控制、再生制动等输入控制信号，实施整车性能的控制；整车安全控制单元SCU对整车力矩分配和整车运行的情况进行监测，对力矩的输出做出效验，通过对比需求力矩和实际输出力矩，对力矩的有效性做出判断，同时将结果通过CAN传输到动力管理系统EMS和整车控制HCU；电机控制单元MCU发出指令实施电机辅助驱动、再生制动等性能控制。
本发明主要包括三CPU构成的控制系统，其中整车控制单元HCU(Hybrid Control Unit)根据整车的输入控制信号，按着一定的控制算法完成整车的控制性能，如：启/停控制，再生制动等等；整车安全控制单元SCU(Safety Control Unit)为整车安全芯片，安全芯片对整车力矩分配和整车运行的异常情况进行监测，对力矩的输出做出效验，通过对比需求力矩和实际输出力矩，对力矩的有效性做出判断，同时将结果通过CAN传输到EMS和HCU；MCU是以DSP为处理芯片的控制单元，由通过一定的控制算法，完成对电机的控制。其中SCU和MCU是属于专用芯片，即它们完成或者实现特定的设计功能，同时它们又是受控于HCU。电机控制单元MCU(Motor Control Unit)发指令让电机完成一定的动作，从而让电机辅助驱动、再生制动等性能。HCU通过指令来查询安全芯片的状态，安全芯片以实时监测整车的安全状态。对于该系统内部的这三个CPU之间，它们除了完成本身的相互通讯外，还通过整车CAN与车上的其他控制单元通讯，如：ABS(Antilock BrakeSystem)，EMS(Engine Management System)，ICU(Instrument ControlUnit)等等。本发明采用三CPU控制系统，各控制单元首先是各自完成适当的控制项目，并且彼此通过整车CAN与车上的其他控制单元通讯可以实现对车辆的合理控制，改善了整车的性能、安全、燃油效率等等。
附图说明
图1是本发明的系统控制原理框图。
具体实施方式
结合图1，本发明控制系统包括整车控制单元HCU、整车安全控制单元SCU和电机控制单元MCU，其中整车控制单元HCU接收整车的启/停控制、再生制动等输入控制信号，实施整车性能的控制；整车安全控制单元SCU对整车力矩分配和整车运行的情况进行监测，对力矩的输出做出效验，通过对比需求力矩和实际输出力矩，对力矩的有效性做出判断，同时将结果通过CAN传输到动力管理系统EMS和整车控制单元HCU；电机控制单元MCU发出指令实施电机辅助驱动、再生制动等性能控制。
所述的整车控制单元HCU通过指令来查询整车安全控制单元SCU的状态，整车安全控制单元SCU实时监测整车的安全状态，整车控制单元HCU、整车安全控制单元SCU和电机控制单元MCU通过整车CAN与车上的其他控制单元通讯，进行数据的交换。以下结合图1具体说明。
整车控制系统分成HCU、MCU、SCU三个功能控制单元，三个功能控制子系统之间通过CAN(Controller Area Network)通讯，进行数据的交换。整车控制单元(HCU)通过数字量模块实时采集车上数字输入端口的输入状态，经过控制、运算最终控制整车的启动、怠速、再生制动、怠速停机等等。整车控制单元同时通过模拟量模块采集电源、传感器供电电源的电压和电流，DC-DC，以及温度等等，经过A/D转换处理之后，交由HCU完成对上述模拟量的监测。HCU整车控制单元与车上的其他控制单元通过CAN模块，实现数据的通讯。
整车安全控制单元SCU通过数字量模块实时采集车上数字输入端口的输入状态如：3.3伏电压，逆变器错误信号，确定电机是否工作在正常状态。整车安全控制单元SCU通过数字量模块实时采集车上数字输入端口的输入状态，经过一定的算法计算，确定输入要求力矩是否有效输出。整车安全控制单元SCU通过数字量模块实时采集车上数字输入端口的输入状态，例如：驾驶员门关闭信号，监测整车的安全状态。整车安全控制单元SCU采用模拟量模块采集DC_DC电流，判断DC_DC是否过流。整车安全控制单元SCU和HCU公用一个硬件看门狗，SCU定时的输出踢狗信号，保障软件代码的安全。整车安全控制单元SCU可以与HCU内部CAN通讯，同时又作为一个外部节点与整车上其他的控制子系统通讯。
电机控制单元MCU采用数字输入模块采集HCS08逆变器使能输入信号、逆变器过热、逆变器过压信号，判断逆变器是否有使能要求和逆变器的状态。电机控制单元MCU采用数字输入模块采集点火信号，检测控制器上电是否正常。电机控制单元MCU采用模拟量输入模块采集电机的位子信号、电机绕组的电流信号，作为电机控制输入信号，经过控制运算、确定控制输出。电机控制单元MCU采用PWM输出模块，输出PWM调整门驱动的输出电流，从而控制电机的扭矩输出。电机控制单元MCU与HCU采用内部CAN进行数据通讯。
Claims (5)
1.一种用于混合动力汽车三CPU控制系统，其特征在于：控制系统包括整车控制单元HCU、整车安全控制单元SCU和电机控制单元MCU，其中整车控制单元HCU接收整车的启/停控制、再生制动等输入控制信号，实施整车性能的控制；整车安全控制单元SCU对整车力矩分配和整车运行的情况进行监测，对力矩的输出做出效验，通过对比需求力矩和实际输出力矩，对力矩的有效性做出判断，同时将结果通过CAN传输到动力管理系统EMS和整车控制单元HCU；电机控制单元MCU发出指令实施电机辅助驱动、再生制动等性能控制。
2.根据权利要求1所述的用于混合动力汽车三CPU控制系统，其特征在于：所述的整车控制单元HCU通过指令来查询整车安全控制单元SCU的状态，整车安全控制单元SCU实时监测整车的安全状态，整车控制单元HCU、整车安全控制单元SCU和电机控制单元MCU通过整车CAN与车上的其他控制单元通讯，进行数据的交换。
3.根据权利要求1或2所述的用于混合动力汽车三CPU控制系统，其特征在于：整车控制单元HCU通过数字量模块实时采集车上数字输入端口的输入状态，经过控制、运算最终控制整车的启动、怠速、再生制动、怠速停机等等，通过模拟量模块采集电源、传感器供电电源的电压和电流，DC-DC，以及温度等等，经过A/D转换处理之后，交由HCU完成对上述模拟量的监测。
4.根据权利要求1或2所述的用于混合动力汽车三CPU控制系统，其特征在于：整车安全控制单元SCU通过数字量模块实时采集车上数字输入端口的输入状态，确定电机是否工作在正常状态；通过数字量模块实时采集车上数字输入端口的输入状态，确定输入要求力矩是否有效输出；通过数字量模块实时采集车上数字输入端口的输入状态，监测整车的安全状态；整车安全控制单元SCU采用模拟量模块采集DC_DC电流，判断DC_DC是否过流。
5.根据权利要求1所述的用于混合动力汽车三CPU控制系统，其特征在于：电机控制单元MCU采用数字输入模块采集HCS08逆变器使能输入信号、逆变器过热、逆变器过压信号，判断逆变器是否有使能要求和逆变器的状态；采用数字输入模块采集点火信号，检测控制器上电是否正常；采用模拟量输入模块采集电机的位子信号、电机绕组的电流信号，作为电机控制输入信号，经过控制运算、确定控制输出；采用PWM输出模块，输出PWM调整门驱动的输出电流，控制电机的扭矩输出。
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