CN102019888A - 纯电动汽车的整车控制器及整车控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种纯电动汽车的整车控制器及控制方法。本发明利用内置有A/D转换功能和CAN总线转换功能的嵌入式处理器来实现整车控制器，从而省去了整车控制器中A/D转换接口电路、并简化了CAN总线转换电路，进而减少了整车控制器中的元器件、并简化了电路结构，因而能够降低整车控制器的故障概率、提高整车控制器的可靠性。而且，本发明中利用CPU的中断服务程序，基于CAN总线实现了对整车各CAN总线节点的控制。

Description

纯电动汽车的整车控制器及整车控制方法

技术领域

本发明涉及整车控制技术，特别涉及一种纯电动汽车的整车控制器、以及一种纯电动汽车的整车控制方法。

背景技术

随着汽车工业的发展和进步，人们对汽车的动力性、经济性、安全性及排放方面的要求越来越高，而传统的机械式连接、点对点连线的控制方式已远远不能满足这些需求。

为了解决上述问题，基于控制器局域网(Controller Area Network，CAN)总线的整车控制方式应运而生。由于纯电动汽车除了组合仪表等CAN总线节点之外，还增加了电池管理系统、电机控制器等高电压大电流的CAN总线节点，因而整车控制的安全可靠就显得更加重要，即如何使动力电池、电机控制器、电动空调、组合仪表、电动助力转向(Electric Power Steering，EPS)系统、及其它CAN节点之间彼此协作、优化匹配，各自功能发挥最佳、利用率最高就成了整车控制器的首要任务。

然而，现有整车控制器不但未能提供可靠的整车控制策率，而且均利用低端的单片机作为CPU，从而使得整车控制器的运算速度相对较慢，还使得CPU外围电路的元器件较多、结构复杂。

例如，参见图1，现有整车控制器中的CPU 1需要接收纯电动汽车中的踏板传感器和温度传感器输出的模拟信号，而该模拟信号需首先经过模拟量调理电路13调节、尔后再经模拟/数字(A/D)转换器5转换为数字信号后，才能够由CPU 1进行相应处理。

此外，参见图2，现有整车控制器为了基于CAN总线实现对各CAN总线节点的控制交互，CPU 1需设置两个CAN总线发送信号管脚TD1、以及CAN总线接收管脚RD1，且CAN总线发送信号管脚TD1需通过高速光耦U22以及若干电阻与CAN控制器U23的TXD管脚相连，CAN总线接收信号管交RD1需通过高速光耦U22以及若干电阻与CAN控制器U23的RXD管脚相连。

而由于元器件较多、印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)布线复杂，因而还使得整车控制器的故障概率增大。

可见，现有整车控制所基于的硬件结构以及整车控制策率的可靠性均不高。

发明内容

本发明提出了一种纯电动汽车的整车控制器、以及一种纯电动汽车的整车控制方法，能够提高整车控制的可靠性。

本发明提供的一种纯电动汽车的整车控制器，包括：

嵌入式处理器，其具有一处理内核、以及由处理内核控制的模拟/数字转换器和CAN总线转换器；

模拟量调理电路，其一侧连接嵌入式处理器与内部A/D转换器相连的模拟量信号输入管脚、另一侧连接纯电动汽车中的踏板传感器和温度传感器；

CAN收发隔离电路，其一侧连接嵌入式处理器与内部CAN总线转换器相连的CAN总线信号管脚、另一侧与纯电动汽车的各CAN总线节点相连；

开关量调理电路，其一侧通过第一光电隔离器连接嵌入式处理器与内部处理内核相连的开关量信号输入管脚、另一侧连接纯电动汽车中的钥匙开关和档位开关；

继电器驱动电路，其一侧通过第二光电隔离器连接嵌入式处理器与内部处理内核相连的开关量信号输出管脚，另一侧连接纯电动汽车中的主接触器；

且，处理内核中承载有主程序、信息采集中断服务程序、以及驾驶控制中断服务程序；主程序在处理内核在初始化后，开放所有中断服务程序；依据来自开关量调理电路的钥匙开关输入信号、通过继电器驱动电路导通主接触器，并通过CAN总线转换器与各CAN总线节点交互CAN总线报文、用以获取各CAN总线节点的状态信息；主程序在信息采集中断产生时，调用信息采集中断服务程序采集嵌入式处理器内的A/D转换器对踏板传感器产生的模拟量踏板信号转换得到的数字量踏板信号、并根据档位开关产生的开关量信号识别当前的档位；主程序在驾驶控制中断产生时，调用驾驶控制中断服务程序，并根据数字量踏板信号以及当前档位，与对应CAN总线节点交互CAN总线报文、用以对应CAN总线节点执行相应的驾驶操作。

进一步包括：电源转换稳压电路，其输入端连接纯电动汽车中的12V电源，提供3.3V电压的第一输出端、以及提供1.8V的第二输出端连接嵌入式处理器的电源管脚，提供5V电压的第三输出端与模拟量调理电路、CAN收发隔离电路相连；

开关量调理单元进一步将接收到的12V开关量信号转换为3.3V数字量开关信号。

进一步包括：看门狗复位电路，其与嵌入式处理器所具有的连接内部处理内核的复位管脚相连。

进一步包括：信息存储器，其通过I2C总线与嵌入式处理器的I²C信号管脚相连。

本发明提供的一种纯电动汽车的整车控制方法，包括：

a、整车控制器的CPU处理内核承载的主程序，在上电初始化后开放所有中断，并通过CPU中的CAN总线转换器与纯电动汽车中各CAN总线节点交互CAN总线报文、用以获取各CAN总线节点的状态信息；

b、当有信息采集中断产生时，主程序调用所有中断服务程序中的信息采集中断服务程序采集CPU中A/D转换器得到的加速踏板和制动踏板产生的数字量踏板信号，还根据档位开关产生的开关量信号识别当前的档位；

c、当有驾驶控制中断产生时，主程序调用所有中断服务程序中的驾驶控制中断服务程序通过CPU中的CAN总线转换器与纯电动汽车中对应CAN总线节点交互CAN总线报文、用以对应CAN总线节点执行相应的驾驶操作。

步骤a通过CPU中的CAN总线转换器与纯电动汽车中各CAN总线节点交互CAN总线报文具体包括：通过CPU中的CAN总线转换器与各CAN总线节点中的电池管理系统交互CAN总线报文、以获取动力电池状态信息，与电机控制器交互CAN总线报文、以获取电机运行状态，与组合仪表交互CAN总线报文、以获取车速，与电动助力转向EPS控制器交互CAN总线报文、以获取EPS工作状态。

获取动力电池状态信息之后，进一步将获取的动力电池状态信息发送至各CAN总线节点中的组合仪表，以呈现动力电池状态信息。

步骤b具体包括：

主程序调用中断服务程序读取CPU中A/D转换器的输出，以实现对加速踏板和制动踏板产生的数字量踏板信号的采集；

主程序调用中断服务程序依据档位开关产生的开关量信号所表示的通用输入输出GPIO端口，识别当前的档位。

步骤c中的对应CAN总线节点包括电机控制器，且步骤c中与纯电动汽车中对应CAN总线节点交互CAN总线报文具体包括：

如果识别出的档位信号为停车档，则向电机控制器发送用于使电机停转的CAN总线报文，以使纯电动汽车停车；

如果识别出的档位信号为前进档，则向电机控制器发送用于使电机正转的CAN总线报文，然后依据采集到的加速踏板的数字量踏板信号计算电机的驱动力矩、并通过CAN总线报文发送给电机控制器，以使纯电动汽车前进；

如果识别出的档位信号为倒车档，则向电机控制器发送用于使电机反转的CAN总线报文，以使纯电动汽车后退，并向电机控制器发送用于限速的CAN总线报文、该CAN总线报文中包含有针对加速踏板产生的踏板信号的速度值上限，然后依据采集到的加速踏板的数字量踏板信号计算电机的驱动力矩、并通过CAN总线报文发送给电机控制器，以保证纯电动汽车限速后退；

如果采集到的制动踏板的数字量踏板信号有效，则向电机控制器发送用于使电机减速的CAN总线报文、该CAN总线报文中包含制动踏板被踩下的角度百分比，以使纯电动汽车制动，然后电机控制器进行能量回馈。

步骤c中与纯电动汽车中对应CAN总线节点交互CAN总线报文之前，进一步包括：

对步骤a中得到的动力电池状态信息进行故障处理；

如果故障处理结果为严重故障，则直接向电机控制器发送用于使电机停转的CAN总线报文，以使纯电动汽车停车；

否则，执行步骤c中与纯电动汽车中对应CAN总线节点交互CAN总线报文的操作。

本发明提供的一种纯电动汽车的整车控制装置，承载于纯电动汽车的CPU中，该整车控制装置包括：

第一主程序模块，在上电初始化后开放所有中断，并通过CPU中的CAN总线转换器与纯电动汽车中各CAN总线节点交互CAN总线报文、用以获取各CAN总线节点的状态信息；

第二主程序模块，当有信息采集中断产生时，调用信息采集中断服务程序模块采集CPU中A/D转换器得到的加速踏板和制动踏板产生的数字量踏板信号，还根据档位开关产生的开关量信号识别当前的档位；

第三主程序模块，当有驾驶控制中断产生时，调用驾驶控制中断服务陈旭模块通过CPU中的CAN总线转换器与纯电动汽车中对应CAN总线节点交互CAN总线报文、用以对应CAN总线节点执行相应的驾驶操作。

第一主程序模块通过CPU中的CAN总线转换器与纯电动汽车中各CAN总线节点交互CAN总线报文具体包括：通过CPU中的CAN总线转换器与各CAN总线节点中的电池管理系统交互CAN总线报文、以获取动力电池状态信息，与电机控制器交互CAN总线报文、以获取电机运行状态，与组合仪表交互CAN总线报文、以获取车速，与电动助力转向EPS控制器交互CAN总线报文、以获取EPS工作状态。

第一主程序模块获取动力电池状态信息之后，进一步将获取的动力电池状态信息发送至各CAN总线节点中的组合仪表，以呈现动力电池状态信息。

第二主程序模块具体包括：

信号采集子模块，调用中断服务程序读取CPU中A/D转换器的输出，以实现对加速踏板和制动踏板产生的数字量踏板信号的采集；

档位识别子模块，调用中断服务程序依据档位开关产生的开关量信号所表示的通用输入输出GPIO端口，识别当前的档位。

第三主程序模块交互的对应CAN总线节点包括电机控制器，且第三主程序模块与纯电动汽车中对应CAN总线节点交互CAN总线报文具体包括：

如果识别出的档位信号为停车档，则向电机控制器发送用于使电机停转的CAN总线报文，以使纯电动汽车停车；

如果识别出的档位信号为前进档，则向电机控制器发送用于使电机正转的CAN总线报文，然后依据采集到的加速踏板的数字量踏板信号计算电机的驱动力矩、并通过CAN总线报文发送给电机控制器，以使纯电动汽车前进；

如果识别出的档位信号为倒车档，则向电机控制器发送用于使电机反转的CAN总线报文，以使纯电动汽车后退，并向电机控制器发送用于限速的CAN总线报文、该CAN总线报文中包含有针对加速踏板产生的踏板信号的速度值上限，然后依据采集到的加速踏板的数字量踏板信号计算电机的驱动力矩、并通过CAN总线报文发送给电机控制器，以保证纯电动汽车限速后退；

如果采集到的制动踏板的数字量踏板信号有效，则向电机控制器发送用于使电机减速的CAN总线报文、该CAN总线报文中包含制动踏板被踩下的角度百分比，以使纯电动汽车制动，然后使电机控制器进行能量回馈。

第三主程序模块与纯电动汽车中对应CAN总线节点交互CAN总线报文之前，进一步对第一主程序模块得到的动力电池状态信息进行故障处理；

如果故障处理结果为严重故障，则第三主程序模块直接向电机控制器发送用于使电机停转的CAN总线报文，以使纯电动汽车停车；

否则，第三主程序模块执行所述与纯电动汽车中对应CAN总线节点交互CAN总线报文的操作

由上述技术方案可见，本发明利用内置有A/D转换功能和CAN总线转换功能的嵌入式处理器实现整车控制器，从而省去了整车控制器中A/D转换接口电路、并简化了CAN总线转换电路，进而减少了整车控制器中的元器件、并简化了电路结构，因而能够降低整车控制器的故障概率、提高整车控制器的可靠性。

而且，本发明中利用CPU的中断服务程序，基于CAN总线实现了对整车各CAN总线节点的控制。

附图说明

图1为现有整车控制器中的模数转换接口电路结构示意图；

图2为现有整车控制器中的CAN总线接口电路结构示意图；

图3为本发明实施例中整车控制器的结构示意图；

图4为本发明实施例中整车控制器的数模转换接口电路结构示意图；

图5为本发明实施例中整车控制器的CAN总线接口电路结构示意图；

图6为本发明实施例中整车控制器的信息存储接口电路结构示意图；

图7为本发明实施例中整车控制器的主控制流程示意图；

图8为本发明实施例中整车控制器的信息采集中断的控制流程示意图；

图9为本发明实施例中整车控制器的驾驶控制中断的控制流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。

图3为本发明实施例中整车控制器的结构示意图。如图3所示，本实施例中的整车控制器包括：由嵌入式处理器实现的CPU 10、CPU 10的各类外围接口电路、以及通过屏蔽双绞线连接纯电动汽车中各节点的CAN总线物理接口19。

其中，本实施例中的嵌入式处理器选用32位的ARM微处理器，该高级精简指令集处理器(Advanced Risc Machine，ARM)微处理器的运算速度快、片内最高可达60MHz的操作频率。且，ARM微处理器片内集成有CAN总线转换器、10位的A/D转换器，CAN总线转换器和A/D转换器均由ARM微处理器的处理内核控制。

参见图3并结合图4，虽然CPU 10仍需要接收纯电动汽车中的踏板传感器和电机温度传感器产生的模拟信号，但由于实现CPU 10的ARM微处理器中集成有A/D转换器，因而CPU 10与内部A/D转换器相连的模拟信号管脚可直接与模拟量调理电路13相连，从而省去了现有整车控制器中的A/D转换接口电路。

参见图3并结合图5，CPU 10仍设置CAN总线收发信号管脚，即CAN总线发送信号管脚TD1、以及CAN总线接收管脚RD1，但本实施例中利用集成有CAN控制器和高速光耦的CAN收发电路U30(该CAN收发电路可以有现有芯片来实现，具体工作原理和相关参数在此不再详述)替换现有如图2所示的CAN总线接口电路结。这样，CPU 10集成的CAN总线转换器所具有的两个CAN总线信号管脚，可直接通过CAN收发电路U30与CAN总线物理接口19相连，即CAN总线发送信号管脚TD1直接与CAN收发电路U30的TXD管脚相连，CAN总线接收信号管交RD1直接与CAN收发电路U30的RXD管脚相连，而CAN收发电路U30的CANL管脚和CANH管脚则连接至CAN总线物理接口19，从而简化了CAN总线接口电路。

仍参见图3，CPU 10具有与内部处理内核相连的开关信号输入管脚，纯电动汽车的钥匙开关、空调开关、档位开关通过开关量调理电路14和第一光隔离电器15连接至开关信号输入管脚；

CPU 10还具有与内部处理内核相连的开关信号输出管脚，开关信号输出管脚通过第二光电隔离器17、继电器驱动器18连接至纯电动汽车的用于开启整车所有CAN总线节点电源的主接触器、用于控制空调关闭的空调接触器、用于开启动力电池充电的充电继电器、以及其他用途的备用继电器。其中，开关量调理电路14用于将钥匙开关、空调开关、档位开关输出的开关量信号进行电平转换和整形滤波，将整车12V的开关量信号转换成CPU10能承受的3.3V数字量信号；第一光隔离电器15和第二光电隔离器17则是用于将CPU 10与整车实现电气隔离，以实现对CPU 10的电气保护、减少整车电气部分对CPU 10的电气干扰。

此外，参见图3，本实施例中的整车控制器还包括电源转换稳压电路11，其输入端连接纯电动汽车中的12V电源；提供3.3V电压的第一输出端、以及提供1.8V的第二输出端连接嵌入式处理器的电源管脚，用于为CPU 10中的处理内核、A/D转换器、CAN总线转换器供电；提供5V电压的第三输出端与模拟量调理电路13、CAN收发隔离电路19相连。

参见图3，本实施例中的整车控制器还包括看门狗复位电路12，该看门狗复位电路12与CPU 10的复位管脚相连。

参见图3，本实施例中的整车控制器还包括信息存储器13，该信息存储器13通过I²C(Inter-Integrated Circuit)总线与CPU 10的I²C信号管脚相连。具体参见图4，以信息存储器为电可擦写只读存储器(E²PROM)U41为例，E²PROM U41通过串行时钟线(SCL)和串行数据线(SDA)与CPU 10的I²C信号管脚相连。I²C总线的管脚连接方式为现有技术，在此不再详述。

除了上述物理结构之外，CPU 10内的处理内核中还承载有主程序、初始化程序、信息采集中断服务程序、以及驾驶控制中断服务程序。图7为本发明实施例中整车控制器的主控制流程示意图。如图7所示：

S71，主程序调用初始化程序。

本步骤中，调用初始化程序，可以对CPU 10内的各通用输入输出(GPIO)端口进行初始化设置、以使各开关量信号经开关量调理电路14转换为CPU 10可接收和识别的高低电平信号后可输出至CPU 10内部的不同GPIO端口；对CPU 10内的A/D转换通道、即CPU 10内部的与A/D转换器相关寄存器进行初始化设置；对CPU 10内部寄存器进行初始化设置；还对例如I²C总线等其他硬件配置进行初始化设置。本步骤中的初始化过程可以由本领域技术人员按照现有任意方式予以实现，在此不再一一详述。

S72，在初始化后，主程序开放所有中断。

本步骤中，开放所有中断是为了在对应中断发生时，可以进入信息采集中断服务程序入口地址、驾驶控制中断服务程序入口地址，用以执行相应的信息采集中断服务程序、驾驶控制中断服务程序。如何实现中断的开放可以由本领域技术人员采用任意方式实现。

本步骤中，主程序还可依据来自开关量调理电路14的钥匙开关输入信号，通过继电器驱动电路18导通主接触器、以允许纯电动汽车中的相关部件通电。

且本步骤之后的任意时刻，主程序还可依据来自开关量调理电路14的空调开关输入信号，通过继电器驱动电路18导通空调接触器、以开启纯电动汽车内的空调。

S73，主程序周期性地通过CPU 10内的CAN总线转换器、以及连接CPU 10的CAN总线信号管脚的CAN收发电路U30，与各CAN总线节点交互CAN总线报文，用以获取各CAN总线节点的相应状态。

本步骤中，可以通过周期性地与电池管理系统交互CAN总线报文，实现对电池管理系统进行动力电池状态的实时监控、以及动力电池状态的显示、存储；通过周期性地与电机控制器交互CAN总线报文、获取电机运行状态；通过周期性地与组合仪表交互CAN总线报文、获取车速；通过周期性地与电动助力转向EPS控制器交互CAN总线报文、以获取EPS工作状态。

例如，电池管理系统通过CAN总线，定时向主程序所在的整车控制器发送包含有动力电池的电压、电流、温度、荷电状态(SOC)及故障信息的CAN总线报文；主程序在动力电池的电压、电流、温度、荷电状态(SOC)及故障信息满足预定电池充电条件时，通过CPU 10内的CAN总线转换器、以及连接CPU 10的CAN总线信号管脚的CAN收发电路U30，向电池管理系统回复包含有充电指令的CAN总线报文，同时通过继电器驱动电路18导通充电继电器、以使动力电池能够开始充电。

再例如，主程序还可周期性地通过CPU 10内的CAN总线转换器、以及连接CPU 10的CAN总线信号管脚的CAN收发电路U30，向组合仪表发送包含有电池管理系统在上一周期内发送的动力电池的电压、电流、温度、荷电状态(SOC)及故障信息的CAN总线报文，以供组合仪表可实时呈现纯电动汽车的当前状态。

还例如，主程序还可将动力电池的故障信息通过I²C总线写入至信息存储器13，以实现对电池状态的故障信息记录。

实际应用中，每个CAN总线节点可预先分配有唯一的29位识别码(ID)，ID中包含发送优先级、数据发送的目的地址及源地址，交互CAN总线报文的方式可以由本领域技术人员依照现有的例如SAE J1939及ISO11989等CAN总线协议标准来实现，在此不再详述。

S74，主程序依据定时器设置，周期性地监测是否有中断产生，如果有信息采集中断产生则执行S75，如果有驾驶控制中断产生则执行S76，否则执行S77。

本步骤中，信息采集中断和驾驶控制中断都是通过定时器中断来产生的，只是两者定时的时间不同(定时器中断的定时时间可通过倍频的方式小于主程序的一个时钟周期、也可以主程序的时钟周期计数)、优先级不同，本方案中驾驶控制中断的优先级高于信息采集中断的优先级，但信息采集中断的时间比驾驶控制中断的时间短，也就是驾驶控制中断每执行一次、信息采集中断会执行几次，保证了驾驶中断每次使用的变量内容均为最新信息，两个中断的满足条件均为各自的定时时间到即进入对应的中断服务程序入口。

S75，信息采集中断产生，主程序调用信息采集中断服务程序，采集CPU10内的A/D转换器对加速踏板和制动踏板的踏板传感器产生的模拟量信号转换得到的数字量信号，还调用信息采集中断服务程序根据来自开关量调理电路14的由档位开关产生的开关量信号识别当前的档位，然后执行S77。

本步骤中，对于加速踏板和制动踏板的踏板传感器产生的模拟量信号转换得到的踏板数字量信号，可直接读取A/D转换器的输出即可实现采集；而对于档位开关产生的开关量信号，由于各开关量信号经开关量调理电路14转换为CPU 10可接收和识别的高低电平信号后，会被分别输出至CPU 10内部的不同GPIO端口，因而本步骤中可通过识别CPU 10内部GPIO端口的高低电平来识别当前有效的档位。

参见图8，S75中信息采集中断服务程序的控制流程共包括阶段S81～S83：

在S81，信息采集中断服务程序读取A/D转换器的输出，采集CPU 10内的A/D转换器对加速踏板或制动踏板的踏板传感器产生的模拟量踏板信号转换得到的数字量踏板信号；

本实施例中CPU 10片内的A/D转换器采用的是软件控制方式，即由主程序将A/D转换器的启动信号位置为1后才开始启动A/D转换，因而对于此种控制方式，本步骤中的信息采集中断服务程序在读取之前还应进一步控制A/D转换器的启动；当然，如果CPU 10片内的A/D转换器采用的是硬件控制方式，则本步骤中就无需进一步包括启动的操作；

在S82，根据来自开关量调理电路14的由档位开关产生的开关量信号所对应的GPIO端口是否有效，有效与否是看其高低电平信号，当然是高电平有效还是低电平有效，与档位开关的输出特性和开关量调理电路的硬件结构有关，具体实现方式可由本领域技术人员视具体情况确定，在此不再赘述，总之是通过判断当前有效的GPIO端口来判断当前有效的档位；

在S83a，如果P(Park)对应的GPIO端口有效，则判断当前档位为停车档；

在S83b，如果R(Reverse)对应的GPIO端口有效，则判断当前档位为倒车档；

在S83c，如果N(Neutral)对应的GPIO端口有效，则判断当前档位为空档；

在S83d，如果D(Drive)对应的GPIO端口有效，则判断当前档位为前进档。

实际应用中，在判断出档位后，信息采集中断服务程序可进一步修改主程序内的档位变量，例如，定义01为P档、02为R档、03为N档、04为D档，当检测到P对应的GPIO端口有效时，将档位变量修改为01，R、N、D档同理；或者，还可定义P、R、N、D档分别为0001、0010、0100、1000等，本文对各种定义方式不再一一赘述。

本步骤修改的档位变量虽然是由信息采集中断执行的，但修改后的档位变量是用来提供给驾驶控制中断使用。

S76，驾驶控制中断产生，主程序调用驾驶控制中断服务程序、并通过CPU 10内的CAN总线转换器、以及连接CPU 10的CAN总线信号管脚的CAN收发电路U30与对应CAN总线节点交互CAN总线报文，用以对应CAN总线节点执行相应的驾驶操作，然后执行S77。

本步骤中，执行相应驾驶操作的对应CAN总线节点主要包括电机控制器，进一步还可包括组合仪表。

参见图9，S76中驾驶控制中断服务程序的控制流程共包括阶段S91～S910：

在S91，对A/D转换器转换得到的加速踏板的踏板传感器产生的数字量踏板信号进行滤波处理，该阶段为可选的；

在S92，对A/D转换器转换得到的制动踏板的踏板传感器产生的数字量踏板信号进行滤波处理，该阶段也为可选的；

在S93，依据与各CAN总线节电的交互，获取S73中得到的动力电池状态信息，即动力电池的电压、电流、温度、荷电状态(SOC)及故障信息；

在S94，根据获取的动力电池的电压、电流、温度、荷电状态(SOC)及故障信息进行故障处理；

在S95，判断对故障信息的分析结果是否为严重故障，如果是则执行S97a，否则执行S96；

例如，以电压为例，假设来自电池管理系统的CAN总线报文中，第1个字节表示当前动力电池总电压的低字节、第2个字节表示当前动力电池总电压的高字节，每一位(bit)代表0.1V，则S94中的具体分析过程可以为：将2个单字节、即8位整合成一个16位的数据再乘以0.1，得到的就是当前动力电池的总电压，然后在S95再判断总电压是否处于预先设置的严重故障区间内，如果是则表示严重故障；

再例如，以故障信息为例，假设来自电池管理系统的CAN总线报文中，第7个字节的第7位为0表示动力电池正常、为1表示动力电池漏电，则S94中的具体分析过程可以为：提取第7个字节的第7位，然后再S95判断该位是否为1，如果该位为1则表示动力电池漏电则表示严重故障；

当然，阶段S94、S95故障处理并判断的过程还可以由本领域技术人员依据现有其他一种或多种故障诊断方式来实现，在此不再一一列举；

在S96，对纯电动汽车的各CAN总线节点进行对应的工况处理，如果S75识别出的档位信号为P或N，则执行S97a；如果S75识别出的档位信号为D，则执行S97b；如果识别出的档位信号为R，则执行S97c；如果S75采集到的制动踏板的数字量踏板信号有效，则执行S97d；

在S97a，向电机控制器发送用于使电机停转的CAN总线报文，以使纯电动汽车停车，然后结束S76；本步骤中，对于电动车来说，P档和N档都需要控制电机停转、用以使纯电动汽车停车，但实际应用中，N档还应进一步控制离合器分离；

在S97b，向电机控制器发送用于使电机正转的CAN总线报文，以使纯电动汽车前进，然后执行S910；

在S97c，向电机控制器发送用于使电机反转的CAN总线报文，以使纯电动汽车后退，然后执行S98；在S98，向电机控制器发送用于限速的CAN总线报文、该CAN总线报文中包含有针对加速踏板产生的踏板信号的速度值上限，以保证纯电动汽车限速后退，然后执行S910；

在S97d，向电机控制器发送用于使电机减速的CAN总线报文、该CAN总线报文中包含制动踏板被踩下的角度百分比，以使纯电动汽车制动，然后执行S99；在S99，电机控制器控制电机进行能量回馈、以使电机发电将能量回馈到动力电池，然后结束S76；

在S910，依据采集到的加速踏板的数字量踏板信号计算电机的驱动力矩，并通过CAN总线报文发送给电机控制器，然后结束S76。

以上为S76中驾驶控制中断服务程序的控制流程。

S77，主程序进行看门狗操作。

具体说，在S71的初始化时，承载于看门狗复位电路12的看门狗程序会根据主程序和所有中断服务程序执行周期的长短设置复位时间寄存器(S71中初始化设置的所有寄存器中即包含复位时间寄存器)；在S71之后，看门狗程序在每个时钟周期对复位时间寄存器的值减1，并依据定时器周期性地设置复位时间寄存器的值、即术语称为“喂狗”，以使复位时间寄存器的值无法变为0，如果主程序和所有中断服务程序的时序有误，则复位时间寄存器的值会由于未按周期“喂狗”而变为0，从而触发看门狗复位电路12对CPU 10执行复位操作。本步骤所述的看门狗操作即指“喂狗”操作。

此后即可返回步骤S73继续下一周期的操作，即步骤S73～S77为周期性执行的操作。

至此，主程序的控制流程结束。

此外，主程序还可依据A/D转换器得到的电机温度传感器产生的数字量温度信号，控制电机风扇的转速，电机风扇不同转速的具体方式可由本领域技术人员通过各种软硬件方式来实现，本文不再赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种纯电动汽车的整车控制器，其特征在于，包括：

嵌入式处理器，其具有一处理内核、以及由处理内核控制的模拟/数字转换器和CAN总线转换器；

模拟量调理电路，其一侧连接嵌入式处理器与内部A/D转换器相连的模拟量信号输入管脚、另一侧连接纯电动汽车中的踏板传感器和温度传感器；

CAN收发隔离电路，其一侧连接嵌入式处理器与内部CAN总线转换器相连的CAN总线信号管脚、另一侧与纯电动汽车的各CAN总线节点相连；

开关量调理电路，其一侧通过第一光电隔离器连接嵌入式处理器与内部处理内核相连的开关量信号输入管脚、另一侧连接纯电动汽车中的钥匙开关和档位开关；

继电器驱动电路，其一侧通过第二光电隔离器连接嵌入式处理器与内部处理内核相连的开关量信号输出管脚，另一侧连接纯电动汽车中的主接触器；

且，处理内核中承载有主程序、信息采集中断服务程序、以及驾驶控制中断服务程序；主程序在处理内核在初始化后，开放所有中断服务程序；依据来自开关量调理电路的钥匙开关输入信号、通过继电器驱动电路导通主接触器，并通过CAN总线转换器与各CAN总线节点交互CAN总线报文、用以获取各CAN总线节点的状态信息；主程序在信息采集中断产生时，调用信息采集中断服务程序采集嵌入式处理器内的A/D转换器对踏板传感器产生的模拟量踏板信号转换得到的数字量踏板信号、并根据档位开关产生的开关量信号识别当前的档位；主程序在驾驶控制中断产生时，调用驾驶控制中断服务程序，并根据数字量踏板信号以及当前档位，与对应CAN总线节点交互CAN总线报文、用以对应CAN总线节点执行相应的驾驶操作。

2.如权利要求1所述的整车控制器，其特征在于，进一步包括：电源转换稳压电路，其输入端连接纯电动汽车中的12V电源，提供3.3V电压的第一输出端、以及提供1.8V的第二输出端连接嵌入式处理器的电源管脚，提供5V电压的第三输出端与模拟量调理电路、CAN收发隔离电路相连；

开关量调理单元进一步将接收到的12V开关量信号转换为3.3V数字量开关信号。

3.如权利要求1所述的整车控制器，其特征在于，进一步包括：看门狗复位电路，其与嵌入式处理器所具有的连接内部处理内核的复位管脚相连。

4.如权利要求1所述的整车控制器，其特征在于，进一步包括：信息存储器，其通过I2C总线与嵌入式处理器的I²C信号管脚相连。

5.一种纯电动汽车的整车控制方法，其特征在于，该方法包括：

a、整车控制器的CPU处理内核承载的主程序，在上电初始化后开放所有中断，并通过CPU中的CAN总线转换器与纯电动汽车中各CAN总线节点交互CAN总线报文、用以获取各CAN总线节点的状态信息；

b、当有信息采集中断产生时，主程序调用所有中断服务程序中的信息采集中断服务程序采集CPU中A/D转换器得到的加速踏板和制动踏板产生的数字量踏板信号，还根据档位开关产生的开关量信号识别当前的档位；

c、当有驾驶控制中断产生时，主程序调用所有中断服务程序中的驾驶控制中断服务程序通过CPU中的CAN总线转换器与纯电动汽车中对应CAN总线节点交互CAN总线报文、用以对应CAN总线节点执行相应的驾驶操作。

6.如权利要求5所述的整车控制方法，其特征在于，步骤a通过CPU中的CAN总线转换器与纯电动汽车中各CAN总线节点交互CAN总线报文具体包括：通过CPU中的CAN总线转换器与各CAN总线节点中的电池管理系统交互CAN总线报文、以获取动力电池状态信息，与电机控制器交互CAN总线报文、以获取电机运行状态，与组合仪表交互CAN总线报文、以获取车速，与电动助力转向EPS控制器交互CAN总线报文、以获取EPS工作状态。

7.如权利要求6所述的整车控制方法，其特征在于，获取动力电池状态信息之后，进一步将获取的动力电池状态信息发送至各CAN总线节点中的组合仪表，以呈现动力电池状态信息。

8.如权利要求6所述的整车控制方法，其特征在于，步骤b具体包括：

主程序调用中断服务程序读取CPU中A/D转换器的输出，以实现对加速踏板和制动踏板产生的数字量踏板信号的采集；

主程序调用中断服务程序依据档位开关产生的开关量信号所表示的通用输入输出GPIO端口，识别当前的档位。

9.如权利要求6所述的整车控制方法，其特征在于，步骤c中的对应CAN总线节点包括电机控制器，且步骤c中与纯电动汽车中对应CAN总线节点交互CAN总线报文具体包括：

如果识别出的档位信号为停车档，则向电机控制器发送用于使电机停转的CAN总线报文，以使纯电动汽车停车；

如果识别出的档位信号为前进档，则向电机控制器发送用于使电机正转的CAN总线报文，然后依据采集到的加速踏板的数字量踏板信号计算电机的驱动力矩、并通过CAN总线报文发送给电机控制器，以使纯电动汽车前进；

如果识别出的档位信号为倒车档，则向电机控制器发送用于使电机反转的CAN总线报文，以使纯电动汽车后退，并向电机控制器发送用于限速的CAN总线报文、该CAN总线报文中包含有针对加速踏板产生的踏板信号的速度值上限，然后依据采集到的加速踏板的数字量踏板信号计算电机的驱动力矩、并通过CAN总线报文发送给电机控制器，以保证纯电动汽车限速后退；

如果采集到的制动踏板的数字量踏板信号有效，则向电机控制器发送用于使电机减速的CAN总线报文、该CAN总线报文中包含制动踏板被踩下的角度百分比，以使纯电动汽车制动，然后电机控制器进行能量回馈。

10.如权利要求9所述的整车控制方法，其特征在于，步骤c中与纯电动汽车中对应CAN总线节点交互CAN总线报文之前，进一步包括：

对步骤a中得到的动力电池状态信息进行故障处理；

如果故障处理结果为严重故障，则直接向电机控制器发送用于使电机停转的CAN总线报文，以使纯电动汽车停车；

否则，执行步骤c中与纯电动汽车中对应CAN总线节点交互CAN总线报文的操作。

11.一种纯电动汽车的整车控制装置，承载于纯电动汽车的CPU中，其特征在于，该整车控制装置包括：

第一主程序模块，在上电初始化后开放所有中断，并通过CPU中的CAN总线转换器与纯电动汽车中各CAN总线节点交互CAN总线报文、用以获取各CAN总线节点的状态信息；

第二主程序模块，当有信息采集中断产生时，调用信息采集中断服务程序模块采集CPU中A/D转换器得到的加速踏板和制动踏板产生的数字量踏板信号，还根据档位开关产生的开关量信号识别当前的档位；

第三主程序模块，当有驾驶控制中断产生时，调用驾驶控制中断服务陈旭模块通过CPU中的CAN总线转换器与纯电动汽车中对应CAN总线节点交互CAN总线报文、用以对应CAN总线节点执行相应的驾驶操作。

12.如权利要求11所述的整车控制装置，其特征在于，第一主程序模块通过CPU中的CAN总线转换器与纯电动汽车中各CAN总线节点交互CAN总线报文具体包括：通过CPU中的CAN总线转换器与各CAN总线节点中的电池管理系统交互CAN总线报文、以获取动力电池状态信息，与电机控制器交互CAN总线报文、以获取电机运行状态，与组合仪表交互CAN总线报文、以获取车速，与电动助力转向EPS控制器交互CAN总线报文、以获取EPS工作状态。

13.如权利要求12所述的整车控制装置，其特征在于，第一主程序模块获取动力电池状态信息之后，进一步将获取的动力电池状态信息发送至各CAN总线节点中的组合仪表，以呈现动力电池状态信息。

14.如权利要求12所述的整车控制装置，其特征在于，第二主程序模块具体包括：

信号采集子模块，调用中断服务程序读取CPU中A/D转换器的输出，以实现对加速踏板和制动踏板产生的数字量踏板信号的采集；

档位识别子模块，调用中断服务程序依据档位开关产生的开关量信号所表示的通用输入输出GPIO端口，识别当前的档位。

15.如权利要求12所述的整车控制装置，其特征在于，第三主程序模块交互的对应CAN总线节点包括电机控制器，且第三主程序模块与纯电动汽车中对应CAN总线节点交互CAN总线报文具体包括：

如果识别出的档位信号为停车档，则向电机控制器发送用于使电机停转的CAN总线报文，以使纯电动汽车停车；

如果识别出的档位信号为前进档，则向电机控制器发送用于使电机正转的CAN总线报文，然后依据采集到的加速踏板的数字量踏板信号计算电机的驱动力矩、并通过CAN总线报文发送给电机控制器，以使纯电动汽车前进；

如果识别出的档位信号为倒车档，则向电机控制器发送用于使电机反转的CAN总线报文，以使纯电动汽车后退，并向电机控制器发送用于限速的CAN总线报文、该CAN总线报文中包含有针对加速踏板产生的踏板信号的速度值上限，然后依据采集到的加速踏板的数字量踏板信号计算电机的驱动力矩、并通过CAN总线报文发送给电机控制器，以保证纯电动汽车限速后退；

如果采集到的制动踏板的数字量踏板信号有效，则向电机控制器发送用于使电机减速的CAN总线报文、该CAN总线报文中包含制动踏板被踩下的角度百分比，以使纯电动汽车制动，然后使电机控制器进行能量回馈。

16.如权利要求15所述的整车控制装置，其特征在于，第三主程序模块与纯电动汽车中对应CAN总线节点交互CAN总线报文之前，进一步对第一主程序模块得到的动力电池状态信息进行故障处理；

如果故障处理结果为严重故障，则第三主程序模块直接向电机控制器发送用于使电机停转的CAN总线报文，以使纯电动汽车停车；

否则，第三主程序模块执行所述与纯电动汽车中对应CAN总线节点交互CAN总线报文的操作。

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