CN103770775A - 一种混合动力车辆的设备保护装置及其工作方法 - Google Patents

一种混合动力车辆的设备保护装置及其工作方法 Download PDF

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CN103770775A CN201210407336.0A CN201210407336A CN103770775A CN 103770775 A CN103770775 A CN 103770775A CN 201210407336 A CN201210407336 A CN 201210407336A CN 103770775 A CN103770775 A CN 103770775A
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Abstract

本发明提供一种混合动力车辆的设备保护装置，包括整车控制器、附属控制单元及至少一个外围设备，所述每个外围设备分别具有给其供电的低压回路，所述保护装置还包括一个与所述整车控制器电连接的主继电器；述整车控制器，用于控制主继电器断开或闭合，并在主继电器闭合时，所述低压回路正常工作；在主继电器断开时，所述低压回路停止工作；所述整车控制器，还用于与车辆上的附属控制单元进行通讯，当接收到附属控制单元发送的故障信号并且主继电器处于闭合状态时，控制主继电器断开。该技术方案能够有效对整车控制器外围设备在上电初始化过程中或者附属控制单元发生故障时进行保护，延长设备的使用寿命。

Description

一种混合动力车辆的设备保护装置及其工作方法
技术领域
本发明属于混合动力车辆电气设备控制领域，尤其涉及一种混合动力车辆的设备保护装置及其工作方法。
背景技术
众所周知，整车控制器是混合动力汽车的核心部件，它相当于整个车辆的心脏，承载着混合动力车辆的关键技术。在混合动力车辆的钥匙开关闭合后，整车控制器需要先进行初始化，然后才能为外围设备供电，例如为水泵提供低电压，保证整车控制器发出控制信号时，水泵可以正常工作。如果在整车控制器初始化没有完成，给外围设备供电也将会造成整车控制器输出错误控制信号，使设备不能正常工作或者导致设备损坏，这种情况严重影响了混合动力车辆的启动性能，而且当车辆上的附属控制单元发出故障信号时，通过微处理器按照预定的控制算法运行，将信号从数字量输出端口输出给外围设备，进而控制它们的工作状态，但是该方案仅由控制器本身输出信号来控制设备，这是一个开环控制不能进一步确定设备的工作状态，可靠性较低。因此，需要在整车控制器上电或者附属控制单元发出故障信号给整车控制器时，对外围设备进行有效保护。
发明内容
本发明旨在解决现有技术中不能有效对混合动力车辆上整车控制器的外围设备进行有效保护的技术问题，提供一种混合动力车辆的设备保护装置，能够有效对整车控制器外围设备在上电初始化过程中或者车辆上附属控制单元发生故障时进行保护，有效避免了设备错误运行而发生故障，延长设备的使用寿命。
本发明提供一种混合动力车辆的设备保护装置，包括整车控制器、附属控制单元及多个外围设备，所述每个外围设备分别具有给其供电的低压回路，所述保护装置还包括一个与所述整车控制器电连接的主继电器；
所述整车控制器，用于控制主继电器断开或闭合，并在主继电器闭合时，所述低压回路正常工作；在主继电器断开时，所述低压回路停止工作；
所述整车控制器，还用于与车辆上的附属控制单元进行通讯，当接收到附属控制单元发送的故障信号并且主继电器处于闭合状态时，控制主继电器断开。
优选地，所述设备保护装置还包括低压电源及多个从继电器，每个外围设备的低压回路中分别串接一个从继电器，低压电源通过主继电器连接到每个从继电器的控制端并形成回路；
所述整车控制器，与主继电器的控制端电连接，用于控制主继电器断开或闭合；
所述低压电源，用于在主继电器闭合时，给从继电器的控制端供电，并在从继电器闭合时，该从继电器所在的低压回路正常工作；在主继电器断开时，停止给从继电器的控制端供电，并在从继电器断开时，该从继电器所在的低压回路停止工作。
优选地，所述低压电源与整车控制器电连接，所述整车控制器包括主控芯片及与主控芯片电连接的数字量输出模块，所述主继电器控制端、数字量输出模块及低压电源相互串接形成回路。
优选地，所述外围设备包括开环控制设备，开环控制设备的低压回路中串接第一从继电器，所述低压电源、主继电器、第一从继电器的控制端及所述数字量输出模块串联连接并形成回路。
优选地，所述整车控制器还包括与主控芯片电连接的数字量输入模块，所述外围设备还包括闭环控制设备，闭环控制设备的低压回路中串接第二从继电器，所述低压电源、主继电器及第二从继电器的控制端串联连接并形成回路，所述闭环控制设备还与所述数字量输出模块及数字量输入模块分别电连接。
优选地，所述外围设备还包括信号灯，所述信号灯与主继电器、低压电源及数字量输出模块串联连接并形成回路。
优选地，所述整车控制器还包括与主控芯片电连接的CAN通讯模块，所述设备保护装置还包括动力电池管理系统、高压继电器，高压继电器串接在车辆的高压互锁回路中，高压继电器控制端的一端与动力电池管理系统电连接，另一端与数字量输出模块电连接，所述CAN通讯模块与所述动力电池管理系统通讯。
本发明还提供一种上述混合动力车辆的设备保护装置的工作方法，所述工作方法包括以下步骤：
步骤S100，整车控制器上电初始化；
步骤S200，整车控制器控制所述主继电器闭合；
步骤S300，整车控制器监测混合动力车辆上附属控制单元是否发送故障信号；
步骤S400，当整车控制器接收到故障信号时，控制主继电器断开；否则，返回步骤S300。
其中，在以上步骤中，当主继电器断开或整车控制器停止工作时，步骤结束。
优选地，所述步骤S 100还包括，所述整车控制器还发送初始化命令给混合动力车辆上的附属控制单元进行上电初始化操作。
优选地，所述设备保护装置还包高压继电器，所述高压继电器串接在混合动力车辆的高压互锁回路中，其中，在步骤S200之前，步骤S100之后，还包括步骤S110：整车控制器控制所述高压继电器闭合。
以上所述技术方案，通过在混合动力车辆系统中增加了继电器保护电路，在低压蓄电池与整车控制器的外围设备之间设置继电器，改变了传统的低压蓄电池供常电给整车控制器外围设备的设计方案，在整车控制器上电初始化及附属控制单元发生故障时，可控制继电器断开停止给所述外围设备进行供电，有效避免了外围设备错误运行，对整车控制器外围设备（例如水泵、真空泵等）起到保护作用，防止设备错误运行发生故障，延长设备的使用寿命。同时，可有效避免低压蓄电池电量过低，保证混合动力车辆正常启动。
附图说明
图1是本发明混合动力车辆的设备保护装置一种实施例的结构示意图；
图2是本发明混合动力车辆的设备保护装置第二实施例的结构示意图；
图3是本发明混合动力车辆设备保护装置的一种实施例的工作方法流程示意图；
图4是本发明混合动力车辆设备保护装置的第二实施例的工作方法流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明提供的一种实施例的混合动力车辆的设备保护装置包括整车控制器100、附属控制单元900及至少一个外围设备，所述每个外围设备分别具有给其供电的低压回路，所述保护装置还包括一个与所述整车控制器100电连接的主继电器300；这里所述的附属控制单元900是指车辆上除整车控制器以外的附属控制单元900，如发动机控制单元、电机控制单元、离合器控制单元、车身控制单元、外围设备的控制单元等。
所述整车控制器100与主继电器300电连接，用于控制主继电器300断开或闭合；当所述主继电器300闭合时，每个外围设备的低压回路正常工作，车辆上的电源给外围设备供电使外围设备正常工作；在所述主继电器300断开时，每个外围设备的低压回路停止工作，切断给外围设备供电的电源使外围设备停止工作；这里所述的外围设备包括车辆上可低压供电的系统或部件，如仪表盘，信号灯，水泵等设备。
所述整车控制器100，还用于与车辆上的附属控制单元900进行通讯，当接收到附属控制单元900发送的故障信号并且主继电器300处于闭合状态时，控制主继电器300断开。
结合图2所示，本发明提供的第二种实施例的混合动力车辆的设备保护装置，优选地，所述设备保护装置还包括低压电源200及多个从继电器，每个外围设备的低压回路中分别串接一个从继电器，低压电源200通过主继电器300连接到每个从继电器的控制端并形成回路。这里所述的继电器通常包括一个输入端，一个输出端和一个控制端，当控制端接收到闭合控制信号时，继电器的输入端与输出端之间导通，电流从输入端流向输出端，而控制端通常为线圈，通过控制给线圈供电或断电操作可以控制继电器闭合或断开；这里所述的每个外围设备的低压回路中分别串接一个从继电器是指，将从继电器的工作端，即从继电器的输入端和输出端接入该串接电路，而非从继电器的控制端；低压电源200通过主继电器300连接到每个从继电器的控制端并形成回路是指低压电源200通过主继电器300的输入端、输出端连接到从继电器的控制端。
所述整车控制器100，与主继电器300的控制端电连接，用于控制主继电器300断开或闭合；
所述低压电源200，用于在主继电器300闭合时，给从继电器的控制端供电，并在从继电器闭合时，该从继电器所在的低压回路正常工作；在主继电器300断开时，停止给从继电器的控制端供电，并在从继电器断开时，该从继电器所在的低压回路停止工作；
所述整车控制器100，还用于通过CAN总线与车辆上的附属控制单元900进行通讯，并当接收到附属控制单元900发送的故障信号时，控制所述主继电器300断开。
本是实施例中，所述整车控制器100包括数字量输出模块102、数字量输入模块104、模拟量输入模块103、主控芯片101及CAN通讯模块105，所述数字量输出模块102、数字量输入模块104、模拟量输入模块103及CAN通讯模块105分别与所述主控芯片101电连接。整车控制器100通过数字量输入模块104、模拟量输入模块103及CAN通讯模块105等硬件电路采集车辆所处的路况信息、驾驶员意图信息、车辆行驶状态信息以及其设备的运行状态信息等一系列参数，然后将采集到的所有信息传送给所述主控芯片101，经过主控芯片处理后，由相关的控制端口，如数量输入端口，执行控制算法，将控制信号通过CAN通讯模块、CAN总线和数字量输出模块102等传送到动力电池管理系统800、发动机管理系统和电机管理系统等，同时发送给整车控制器100的外围设备进行实时、可靠、科学的控制。
进一步地，所述外围设备包括开环控制设备500和闭环控制设备600，所谓开环控制设备是指整车控制器100可控制该设备动作，但是不能监测该设备动作的执行状况；所谓闭环控制设备是指整车控制器100可控制该设备动作，同时也能监测该设备的动作执行状况。
作为一种优选实施例，所述开环控制设备500的低压回路中串联连接第一从继电器410，通过控制该第一从继电器410的闭合可控制所述低压回路进行工作，通过控制第一从继电器410的断开，可控制所述低压回路停止工作，优选地，这里的低压回路中采用12V供电电源为开环控制设备500进行供电，当第一从继电器410闭合时，12V供电电源给所述开环控制设备500供电，所述开环控制设备500开始工作；当第一从继电器410断开时，12V供电电源停止给所述开环控制设备500供电，所述开环控制设备500停止工作。
进一步地，所述第一从继电器410的控制端，其一端与整车控制器100的数字量输出模块102电连接，其另一端通过主继电器300与所述低压电源200电连接，所述低压电源200同时给所述整车控制器100供电，所述主继电器300的控制端，其一端与数字量输出模块102电连接，其另一端与低压电源200电连接，通过以上技术方案的设定可以得到，所述低压电源200、整车控制器100及主继电器300的控制端串联连接形成一个回路，该回路中，低压电源200给所述整车控制器100供电，整车控制器100通过数字量输出模块102输出控制信号控制低压电源200给所述主继电器300的控制端供电，从而可以控制主继电器300闭合；同时整车控制器100可通过数字量输出模块102输出控制信号控制低压电源200给所述主继电器300的控制端停止供电，从而可以控制主继电器300断开。所述低压电源200、整车控制器100、第一从继电器410的控制端及主继电器300串联连接形成另一个回路，该回路中，低压电源200给所述整车控制器100供电，在主继电器300闭合的情况下，整车控制器100通过数字量输出模块102输出控制信号控制低压电源200给所述第一从继电器410的控制端供电，从而可以控制第一从继电器410闭合，开环控制设备500的低压回路开始工作为开环控制设备500提供工作电压；在主继电器300断开的情况下，低压电源200、整车控制器100、第一从继电器410的控制端及主继电器300串联连接形成的回路停止工作，第一从继电器410的控制端失电，从而使得第一从继电器410断开，开环控制设备500的低压回路停止工作，切断为开环控制设备500提供的工作电压。
作为另一种优选实施例，所述闭环控制设备600的低压回路中串联连接第二从继电器420，通过控制第二从继电器420的闭合可控制所闭环控制设备600的低压回路进行工作，通过控制第二从继电器420的断开可控制所述低压回路停止工作。进一步地，所述第二从继电器420的控制端，其一端通过主继电器300与所述低压电源200电连接，其另一端接地，因此，所述低压电源200、主继电器300及第二从继电器420的控制端串联连接形成一个回路，该回路中，在主继电器300闭合的情况下，低压电源200通过主继电器300给所述第二从继电器420的控制端供电，第二从继电器420闭合，闭环控制设备600的低压回路开始工作为闭环控制设备600提供工作电压；在主继电器300断开的情况下，低压电源200停止给所述第二从继电器420的控制端的供电，第二从继电器420的控制端失电，使得第二从继电器420断开，闭环控制设备600的低压回路停止工作，从而切断为闭环控制设备600提供的工作电压。进一步地，这里的低压回路中可采用12V供电电源为闭环控制设备600进行供电，或者通过所述低压电源直接为其进行供电。
优选地，所述闭环控制设备600还与所述数字量输出模块102及数字量输入模块104分别电连接，整车控制器100可通过数字量输出模块102控制闭环控制设备的运行状态，同时通过数字量输入模块105时刻监测所述闭环控制设备的动作执行情况并时时反馈给主控芯片101。
所述混合动力车辆的设备保护装置还包括信号灯700，所述信号灯700一端与主继电器300及低压电源200串联连接，另一端与数字量输出模块102电连接，即所述低压电源200、整车控制器100、信号灯700及主继电器300相互串联连接形成回路，在整车控制器控制主继电器300闭合的情况，整车控制器100通过数字量输出模块103控制低压电源200为信号灯700供电，信号灯700开始工作；在整车控制器100控制主继电器300断开的情况，整车控制器100通过数字量输出模块103控制低压电源200为信号灯700停止供电，信号灯700停止工作。
所述混合动力车辆的设备保护装置还包括动力电池管理系统800、高压继电器430，高压继电器430串接在车辆的高压互锁回路中，可控制混合动力车辆上的动力电池给车辆上的高压系统供电，高压继电器430的控制端的一端与动力电池管理系统800电连接，另一端与数字量输出模块102电连接，所述整车控制器器100可通过CAN通讯模块105与所述动力电池管理系统800及车辆上的附属控制单元900进行通讯并时时接收附属控制单元900发送来的故障信息。
在混合动力车辆钥匙开关闭合时，整车控制器100上电进行初始化，除了自身参数要完成初始化外，它还需要通过CAN通讯模块105及CAN总线发信号给附属控制单元900，使得附属控制单元900也进行初始化，然后发出闭合高压继电器430的使能信号控制高压继电器430闭合，最后发出闭合主继电器300的使能信号给主继电器，控制主继电器300及从继电器闭合，此时，有低电压供给整车控制器的外围设备。当整车控制器正常运行时，CPU按照预定的控制方法和管理策略运行，输出正确的信号给每个外围设备，控制它们进行工作，但是当附属控制单元900发出紧急故障信息反馈给整车控制器100时，整车控制器100通过数字量输出模块102发出断开主继电器300的信号控制主继电器300断开，从而使得从继电器同时断开，关掉外围设备的供电电压，保证外围设备的安全，有效避免了外围设备的错误运行所产生的故障。
以上所述实施中的低压电源200优选采用低压蓄电池，低压电源200优选采用C30线提供低电压给主继电器300。
本发明还提供一种上述混合动力车辆的设备保护装置的工作方法，如图3所示，所述工作方法包括以下步骤：
步骤S100，整车控制器上电初始化；在混合动力车辆钥匙开关闭合时，整车控制器100上电进行初始化，该步骤S100中还包括，所述整车控制器100还通过CAN通讯模块及CAN总线发送初始化命令给混合动力车辆上的附属控制单元900进行上电初始化操作。
步骤S200，整车控制器100通过数字量输出模块102控制低压电源200给主继电器300的控制端供电，使得所述主继电器300闭合，因主继电器300闭合，从而给第一从继电器410的控制端及第二从继电器420的控制端分别进行供电，从而使得第一从继电器410及第二从继电器420闭合，开环控制设备500的低压回路开始工作为开环控制设备500提供工作电压，同时闭环控制设备600的低压回路也开始工作为闭环控制设备600提供工作电压。同时，由于主继电器300闭合，低压电源给所述信号灯700进行供电，使得信号灯700开始工作。此时，整车控制器100正常运行，并按照预定的控制方法和管理策略运行，输出正确的信号给每个外围设备，控制外围设备进行工作。
步骤S200是在步骤S100中整车控制器100上电进行初始化完成后进行，如果整车控制器100还未完成上电初始化，则继续等待整车控制器进行上电初始化直到完成初始化操作。整车控制器通过自身的内设程序可现实对初始化是否完成的检测，当检测到初始化完成时，进入步骤S200，发送控制信号控制主继电器300闭合。
步骤S300，在整车控制器100及外围设备正常工作时，整车控制器100通过数字量输入模块104时时监测混合动力车辆上附属控制单元900的工作状态，并时时监测附属控制单元900发送的故障信号。
步骤S400，当整车控制器100接收到附属控制单元900发送的故障信号时，整车控制器100通过数字量输出模块102发出控制信号控制低压电源200停止给主继电器300的控制端供电，从而使得主继电器300断开，因为主继电器300停止工作，低压电源200也就停止了给所述第一从继电器410的控制端及第二从继电器420的控制端的供电，从而使得第一从继电器410及第二从继电器420分别断开，环控制设备500的低压回路停止工作，切断了为开环控制设备500提供的工作电压，同时闭环控制设备600的低压回路也停止工作切断了为闭环控制设备600提供工作电压。同时，由于主继电器300断开，低压电源200停止给所述信号灯700进行供电，使得信号灯700停止工作。以上操作方法有效保护了整车控制器100外围设备的工作安全性，当整车控制器100接收到附属控制单元900反馈的紧急故障信息时，倘若一直给外围设备供电，主控芯片按照接收到的错误信息进行运算并将错位指令发送给每个外围设备，将导致外围设备错误运行，严重的还会导致外围设备产生故障，影响整个混合动力车辆的动力性和舒适性。
如果整车控制器100未接收到附属控制单元900发送的故障信号，则返回步骤S300继续对附属控制单元900进行监测。
其中，在以上所述实施例中，当控制主继电器300断开或整车控制器100停止工作时，步骤结束。即当整车控制器100接收到附属控制单元900发送的故障信号时，控制主继电器300断开，并结束步骤，整个工作流程结束；或者当混合动力车辆停止工作，如熄火停车时，整个工作流程结束并等待下一次车辆启动时重新开始该工作方法。
作为该设备保护装置的另一种实施例的工作方法，如图4所示，在步骤S200之前，步骤S100之后，还包括步骤S110，整车控制器100控制所述高压继电器430闭合。在整车控制器100上电初始化及附属控制单元900上电初始化完成时，整车控制器100通过CAN通讯模块105及CAN总线与动力电池800进行通讯，并发送闭合高压继电器430的高压能使信号给动力电池管理系统，控制高压继电器430闭合，完成动力电池给混合动力车辆上高压系统的上电操作。
同样，优选地，当整车控制器100接收到附属控制单元900发送的故障信号时，整车控制器100通过数字量输出模块102发出控制信号控制低压电源200停止给主继电器300的控制端供电，从而使得主继电器300断开，关断外围设备的低压供电电压；除此之外，当整车控制器100接收到混合动力车辆上附属控制单元900发送的故障信号时，通过CAN通讯模块105及CAN总线与动力电池管理系统800通讯，并发出控制信号通过动力电池管理系统800控制所述高压继电器450断开。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种混合动力车辆的设备保护装置，包括整车控制器、附属控制单元及至少一个外围设备，所述每个外围设备分别具有给其供电的低压回路，其特征在于，所述保护装置还包括一个与所述整车控制器电连接的主继电器；
所述整车控制器，用于控制主继电器断开或闭合，并在主继电器闭合时，所述低压回路正常工作；在主继电器断开时，所述低压回路停止工作；
所述整车控制器，还用于与车辆上的附属控制单元进行通讯，当接收到附属控制单元发送的故障信号并且主继电器处于闭合状态时，控制主继电器断开。
2.根据权利要求1所述的混合动力车辆的设备保护装置，其特征在于，所述设备保护装置还包括低压电源及多个从继电器，每个外围设备的低压回路中分别串接一个从继电器，低压电源通过主继电器连接到每个从继电器的控制端并形成回路；
所述整车控制器，与主继电器的控制端电连接，用于控制主继电器断开或闭合；
所述低压电源，用于在主继电器闭合时，给从继电器的控制端供电，并在从继电器闭合时，该从继电器所在的低压回路正常工作；在主继电器断开时，停止给从继电器的控制端供电，并在从继电器断开时，该从继电器所在的低压回路停止工作。
3.根据权利要求2所述的混合动力车辆的设备保护装置，其特征在于，所述低压电源与整车控制器电连接，所述整车控制器包括主控芯片及与主控芯片电连接的数字量输出模块，所述主继电器控制端、数字量输出模块及低压电源相互串接形成回路。
4.根据权利要求3所述的混合动力车辆的设备保护装置，其特征在于，所述外围设备包括开环控制设备，开环控制设备的低压回路中串接第一从继电器，所述低压电源、主继电器、第一从继电器的控制端及所述数字量输出模块串联连接并形成回路。
5.根据权利要求3所述的混合动力车辆的设备保护装置，其特征在于，所述整车控制器还包括与主控芯片电连接的数字量输入模块，所述外围设备还包括闭环控制设备，闭环控制设备的低压回路中串接第二从继电器，所述低压电源、主继电器及第二从继电器的控制端串联连接并形成回路，所述闭环控制设备还与所述数字量输出模块及数字量输入模块分别电连接。
6.根据权利要求3所述的混合动力车辆的设备保护装置，其特征在于，所述外围设备还包括信号灯，所述信号灯与主继电器、低压电源及数字量输出模块串联连接并形成回路。
7.根据权利要求3所述的混合动力车辆的设备保护装置，其特征在于，所述整车控制器还包括与主控芯片电连接的CAN通讯模块，所述设备保护装置还包括动力电池管理系统、高压继电器，高压继电器串接在车辆的高压互锁回路中，高压继电器控制端的一端与动力电池管理系统电连接，另一端与数字量输出模块电连接，所述CAN通讯模块与所述动力电池管理系统通讯。
8.一种混合动力车辆的设备保护装置的工作方法，其特征在于，包括整车控制器、附属控制单元及多个外围设备，所述每个外围设备分别具有给其供电的低压回路，所述设备保护装置还包括一个与所述整车控制器电连接的用于控制所述低压回路工作或者停止工作的主继电器；所述工作方法包括以下步骤：
步骤S100，整车控制器上电初始化；
步骤S200，整车控制器控制所述主继电器闭合；
步骤S300，整车控制器监测混合动力车辆上附属控制单元是否发送故障信号；
步骤S400，当整车控制器接收到故障信号时，控制主继电器断开；否则，返回步骤S300。
其中，在以上步骤中，当主继电器断开或整车控制器停止工作时，步骤结束。
9.根据权利要求8所述的工作方法，其特征在于，所述步骤S100还包括，所述整车控制器还发送初始化命令给混合动力车辆上的附属控制单元进行上电初始化操作。
10.根据权利要求8所述的工作方法，其特征在于，所述设备保护装置还包高压继电器，所述高压继电器串接在混合动力车辆的高压互锁回路中，其中，在步骤S200之前，步骤S100之后，还包括步骤S110：整车控制器控制所述高压继电器闭合。
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