CN105882421A - 一种电动汽车的跛行控制系统、方法和电动汽车 - Google Patents

一种电动汽车的跛行控制系统、方法和电动汽车 Download PDF

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Abstract

本发明实施方式公开了一种电动汽车的跛行控制系统、方法和电动汽车。跛行控制系统包括：动力电源和控制电源；电压监测仪，用于监测动力电源的电压和控制电源的电压；备用控制器，与电压监测仪和控制电源分别连接，用于当整车控制器的控制器局域网(CAN)信号丢失且动力电源的电压和控制电源的电压都正常时，发出接触器接通信号；接触器，布置在动力电源与电机控制器之间，用于基于接触器接通信号接通从动力电源到电机控制器的输电通路。应用本发明实施方式之后，当车辆CAN通讯失效时，仍然可以对电机控制器进行简单控制，电动汽车可以开到安全地点进行维修，从而提高电动汽车的维修便利性。

Description

一种电动汽车的跛行控制系统、方法和电动汽车
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，更具体地，涉及一种电动汽车的跛行控制系统、方法和电动汽车。
背景技术
国家最新标准《汽车和挂车类型的术语和定义》(GB/T 3730.1-2001)中对汽车有如下定义：由动力驱动，具有4个或4个以上车轮的非轨道承载的车辆，主要用于：载运人员和(或)货物；牵引载运人员和(或)货物的车辆；特殊用途。能源短缺、石油危机和环境污染愈演愈烈，给人们的生活带来巨大影响，直接关系到国家经济和社会的可持续发展。世界各国都在积极开发新能源技术。
电动汽车作为一种降低石油消耗、低污染、低噪声的新能源汽车，被认为是解决能源危机和环境恶化的重要途径。混合动力汽车同时兼顾纯电动汽车和传统内燃机汽车的优势，在满足汽车动力性要求和续驶里程要求的前提下，有效地提高了燃油经济性，降低了排放，被认为是当前节能和减排的有效路径之一。
在现有技术中，电动汽车在整车控制器局域网(Controller Area Network，CAN)通讯失效时一般要停止高压电源的输出，整车不能继续行驶。因此，司机需要借助拖车等辅助设备将电动汽车拖到维修点进行维修，造成司机处理很不方便，从而降低了电动汽车的维修便利性。
发明内容
本发明的目的是提出一种电动汽车的跛行控制系统、方法和电动汽车，从而提高电动汽车的维修便利性。
根据本发明实施方式的一方面，一种电动汽车的跛行控制系统，包括：
动力电源和控制电源；
电压监测仪，用于监测动力电源的电压和控制电源的电压；
备用控制器，与电压监测仪和控制电源分别连接，用于当整车控制器的控制器局域网信号丢失且动力电源的电压和控制电源的电压都正常时，发出接触器接通信号；
接触器，布置在动力电源与电机控制器之间，用于基于接触器接通信号接通从动力电源到电机控制器的输电通路。
优选地，整车控制器，用于当不能从全部局域网控制器下模块接收控制器局域网输出信号时，向备用控制器发出控制器局域网信号崩溃消息；
备用控制器，用于基于控制器局域网信号崩溃消息确定整车控制器的控制器局域网信号丢失。
优选地，备用控制器，还用于接收用户触发指令，并响应于所述用户触发指令发出接触器断开信号；
接触器，还用于基于接触器断开信号断开从动力电源到电机控制器的输电通路。
优选地，备用控制器包括：
一或多个现场可编程门阵列；或
现场可编程门阵列，该现场可编程门阵列集成一或多个处理器核；或
一或多个处理器和一或多个现场可编程门阵列；或
一或多个处理器和一或多个协处理器阵列；或
一或多个现场可编程门阵列和一或多个协处理器阵列；或
一或多个处理器。
根据本发明实施方式的一方面，一种电动汽车的跛行控制方法，包括：
电压监测仪监测动力电源的电压和备用控制器的控制电源的电压；
当整车控制器的控制器局域网信号丢失且动力电源的电压和控制电源的电压都正常时，备用控制器发出接触器接通信号；
接触器基于接触器接通信号，接通从动力电源到电机控制器的输电通路。
优选地，该方法包括：
当整车控制器不能从全部局域网控制器下模块接收控制器局域网输出信号时，向备用控制器发出控制器局域网信号崩溃消息；
备用控制器基于控制器局域网信号崩溃消息确定整车控制器的控制器局域网信号丢失。
优选地，该方法包括：
备用控制器接收用户触发指令，并响应于用户触发指令发出接触器断开信号；
接触器基于接触器断开信号断开从动力电源到电机控制器的输电通路。
优选地，所述备用控制器包括：
一或多个现场可编程门阵列；或
现场可编程门阵列，该现场可编程门阵列集成一或多个处理器核；或
一或多个处理器和一或多个现场可编程门阵列；或
一或多个处理器和一或多个协处理器阵列；或
一或多个现场可编程门阵列和一或多个协处理器阵列；或
一或多个处理器。
根据本发明实施方式的一方面，一种电动汽车，其特征在于，包括如上所述的跛行控制系统。
电动汽车包括：纯电动汽车、混合动力汽车或燃料电池汽车。
从上述技术方案可以看出，在本发明实施方式中，跛行控制系统包括：动力电源和控制电源；电压监测仪，用于监测动力电源的电压和控制电源的电压；备用控制器，与电压监测仪和控制电源分别连接，用于当整车控制器的控制器局域网(CAN)信号丢失且动力电源的电压和控制电源的电压都正常时，发出接触器接通信号；接触器，布置在动力电源与电机控制器之间，用于基于接触器接通信号接通从动力电源到电机控制器的输电通路。应用本发明实施方式之后，当车辆CAN通讯失效时，仍然可以对电机控制器进行简单控制，电动汽车可以开到安全地点进行维修，从而提高电动汽车的维修便利性。
而且，本发明实施方式采用纯硬件电路进行控制，提高了系统的可靠性，降低了电路成本，特别适合于跛行回维修点控制。
附图说明
以下附图仅对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。
图1为根据本发明实施方式电动汽车的跛行控制系统的结构图。
图2为根据本发明实施方式，电动汽车的跛行控制系统的输电通路处于接通状态示意图。
图3为根据本发明实施方式，电动汽车的跛行控制系统的输电通路处于断开状态示意图。
图4为根据本发明实施方式，电动汽车的跛行控制示意图。
图5为根据本发明实施方式的电动汽车的跛行控制方法流程图。
具体实施方式
为了对发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同的部分。
为了描述上的简洁和直观，下文通过描述若干代表性的实施方式来对本发明的方案进行阐述。实施方式中大量的细节仅用于帮助理解本发明的方案。但是很明显，本发明的技术方案实现时可以不局限于这些细节。为了避免不必要地模糊了本发明的方案，一些实施方式没有进行细致地描述，而是仅给出了框架。下文中，“包括”是指“包括但不限于”，“根据……”是指“至少根据……，但不限于仅根据……”。由于汉语的语言习惯，下文中没有特别指出一个成分的数量时，意味着该成分可以是一个也可以是多个，或可理解为至少一个。
在本发明实施方式中，在整车控制系统中额外设计一条针对电机控制器的简单控制回路。当所有CAN信号突然消失时，自动启用简单控制回路，从而电机控制器驱动电机以小功率短时间继续工作。在车辆驶入安全地点后，电动汽车的行驶功能完全失效。
图1为根据本发明实施方式电动汽车的跛行控制系统的结构图。
如图1所示，该系统包括：
动力电源1和控制电源2；
电压监测仪3，用于监测动力电源1的电压和控制电源2的电压；
备用控制器4，与电压监测仪3和控制电源2分别连接，用于当整车控制器6的CAN信号丢失且动力电源1的电压和控制电源2的电压都正常时，发出接触器接通信号；
接触器5，布置在动力电源1与电机控制器7之间，用于基于接触器接通信号接通从动力电源1到电机控制器7的输电通路。
其中，动力电源1是整车的动力电源；控制电源2用于充当备用控制器4的电源。
整车控制器6是电动汽车动力系统的总成控制器，负责协调发动机、驱动电机、变速箱、动力电池等各部件的工作，提高汽车的经济性、动力性、安全性并降低排放污染。
随着现代汽车技术的发展，CAN技术在汽车电子领域应用日益广泛。CAN网络上任意节点均可在任意时刻主动向网络上其它节点发送信息，而不分主从。CAN节点只需通过对报文的标示符滤波即可实现点对点、一点对多点及全局广播等几种方式发送和接收数据。CAN总线的数据传输采用帧格式。按帧格式的不同，分为含有11位标识符的标准帧和含有29位标识符的扩展帧。CAN总线的帧类型分为数据帧、远程帧、错误帧和过载帧。目前，汽车的CAN总线主要包括车身CAN通道、仪表CAN通道、充电CAN通道、动车CAN通道等。
当电动汽车发生整车CAN通讯失效(即整车控制器的CAN信号丢失)时，整车控制器6立刻断开从动力电源1到电机控制器7的输电通路。
备用控制器4可以主动或被动地检测电动汽车的CAN信号，因此备用控制器4可以检测到整车控制器6的CAN信号丢失。
在一个实施方式中，整车控制器6，用于当不能从全部CAN下模块接收CAN输出信号时，向备用控制器4发出CAN信号崩溃消息；备用控制器4，用于基于CAN信号崩溃消息确定整车控制器6的CAN信号丢失。
具体地，CAN下模块可以包括：车身CAN模块；仪表CAN模块；充电CAN模块；动车CAN模块，等等。
当动力电源1到电机控制器7的输电通路因为整车控制器的CAN信号丢失被断开之后，而且电压监测仪3监测到动力电源1和控制电源2的电压都正常时，备用控制器4开始接通接触器5，动力电源1为电机控制器7输送限制电流，从而车辆进入跛行模式，车辆能够低速行驶一段时间到达安全地点。此时，接触器5接通的输电通路上传输的电流为限制电流，从而防止电动汽车在跛行模式下的速度过快。
当车辆在跛行模式下行驶到指定位置(比如维修点)之后，可以基于用户触发指令停止行驶。在一个实施方式中，备用控制器4，还用于接收用户触发指令，并响应于用户触发指令发出接触器断开信号；接触器5，还用于基于接触器断开信号断开从动力电源1到电机控制器7的输电通路。
可见，当在跛行模式下，司机低速将电动汽车开到维修点之后，可以发出用于停止跛行模式的用户触发指令。备用控制器4接收用户触发指令，并响应于用户触发指令控制接触器5断开从动力电源1到电机控制器7的输电通路。因此，车辆可以在驶入维修点之后再完全失效。
可以通过多种实施方式来实施备用控制器4。
比如，备用控制器4可以包括：一或多个现场可编程门阵列；或，一现场可编程门阵列，该现场可编程门阵列集成一或多个处理器核；或，一或多个处理器和一或多个现场可编程门阵列；或，一或多个处理器和一或多个协处理器阵列；或，一或多个现场可编程门阵列和一或多个协处理器阵列；或，一或多个处理器，等等。
优选地，接触器5可以实施为高压接触器。高压接触器广泛用作电力的开断和控制电路。交流接触器利用主接点来开闭电路，用辅助接点来执行控制指令。主接点一般只有常开接点，而辅助接点常有两对具有常开和常闭功能的接点。更优选地，接触器5可以实施为交流真空接触器。
而且，由于采用纯硬件电路进行控制，提高了系统的可靠性，降低了电路成本，特别适合于简单逻辑的跛行回维修点控制。
图2为根据本发明实施方式，电动汽车的跛行控制系统的输电通路处于接通状态示意图。
如图2所示，当电动汽车发生整车CAN通讯失效时，整车控制器6控制接触器5发出接触器断开信号，从而接触器5断开从动力电源1到电机控制器7的输电通路。此时，备用控制器4检测到整车控制器6的CAN信号丢失，而且当电压监测仪3检测到动力电源1和控制电源2的电压都正常时，备用控制器4重新接通接触器5，以为电机控制器7输送限制电流I，从而车辆进入跛行模式，车辆能够低速行驶一段时间到达安全地点。此时，接触器5接通的输电通路上传输的电流为限制电流，从而防止电动汽车在跛行模式下的速度过快。
图3为根据本发明实施方式，电动汽车的跛行控制系统的输电通路处于断开状态示意图。
在图3中，司机在跛行模式中低速将电动汽车开到维修点之后，而且司机发出用于停止跛行模式的用户触发指令。备用控制器4接收用户触发指令，并响应于用户触发指令控制接触器5断开从动力电源1到电机控制器7的输电通路。具体地，备用控制器4接收用户触发指令，并响应于用户触发指令发出接触器断开信号；接触器5基于接触器断开信号断开从动力电源1到电机控制器7的输电通路。可见，车辆可以在驶入维修点之后再完全失效。
图4为根据本发明实施方式，电动汽车的跛行控制示意图。如图4所示，在整车控制系统中另外设计一条跛行控制系统，用于充当简单控制回路。当整车控制器不能从全部CAN下模块接收CAN输出信号时，向备用控制器发出CAN信号崩溃消息。在所有CAN信息突然消失的情况下，跛行控制系统自动启用简单控制回路，驱动电机以小功率短时间继续工作，在车辆驶入安全地点后再完全失效。
基于上述分析，本发明实施方式还提出了一种电动汽车的跛行控制方法。
图5为根据本发明实施方式的电动汽车的跛行控制方法流程图。
如图5所示，该方法包括：
步骤501：电压监测仪监测动力电源的电压和备用控制器的控制电源的电压。
步骤502：当整车控制器的控制器局域网信号丢失且动力电源的电压和控制电源的电压都正常时，备用控制器发出接触器接通信号。
步骤503：接触器基于接触器接通信号，接通从动力电源到电机控制器的输电通路。
在一个实施方式中，该方法包括：
当整车控制器不能从全部局域网控制器下模块接收控制器局域网输出信号时，向备用控制器发出控制器局域网信号崩溃消息；
备用控制器基于控制器局域网信号崩溃消息确定整车控制器的控制器局域网信号丢失。
在一个实施方式中，该方法包括：
备用控制器接收用户触发指令，并响应于用户触发指令发出接触器断开信号；
接触器基于接触器断开信号断开从动力电源到电机控制器的输电通路。
具体地，备用控制器包括：一或多个现场可编程门阵列；或，一现场可编程门阵列，该现场可编程门阵列集成一或多个处理器核；或，一或多个处理器和一或多个现场可编程门阵列；或，一或多个处理器和一或多个协处理器阵列；或，一或多个现场可编程门阵列和一或多个协处理器阵列；或，一或多个处理器。
还可以将本发明实施方式提出的电动汽车的跛行控制系统和方法应用到各种类型的电动汽车中，包括纯电动汽车(BEV)、混合动力汽车(PHEV)或燃料电池汽车(FCEV)，等等。
综上所述，在本发明实施方式中，跛行控制系统包括：动力电源和控制电源；电压监测仪，用于监测动力电源的电压和控制电源的电压；备用控制器，与电压监测仪和控制电源分别连接，用于当整车控制器的控制器局域网(CAN)信号丢失且动力电源的电压和控制电源的电压都正常时，发出接触器接通信号；接触器，布置在动力电源与电机控制器之间，用于基于接触器接通信号接通从动力电源到电机控制器的输电通路。应用本发明实施方式之后，当车辆CAN通讯失效时，仍然可以对电机控制器进行简单控制，电动汽车可以开到安全地点进行维修，从而提高了电动汽车的维修便利性。
而且，由于采用纯硬件电路进行控制，提高了系统的可靠性，降低了电路成本，特别适合于简单逻辑的跛行回维修点控制。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，而并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方案或变更，如特征的组合、分割或重复，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电动汽车的跛行控制系统，其特征在于，包括：
动力电源和控制电源；
电压监测仪，用于监测动力电源的电压和控制电源的电压；
备用控制器，与电压监测仪和控制电源分别连接，用于当整车控制器的控制器局域网信号丢失且动力电源的电压和控制电源的电压都正常时，发出接触器接通信号；
接触器，布置在动力电源与电机控制器之间，用于基于接触器接通信号接通从动力电源到电机控制器的输电通路。
2.根据权利要求1所述的电动汽车的跛行控制系统，其特征在于，
整车控制器，用于当不能从全部局域网控制器下模块接收控制器局域网输出信号时，向备用控制器发出控制器局域网信号崩溃消息；
备用控制器，用于基于控制器局域网信号崩溃消息确定整车控制器的控制器局域网信号丢失。
3.根据权利要求1所述的电动汽车的跛行控制系统，其特征在于，
备用控制器，还用于接收用户触发指令，并响应于所述用户触发指令发出接触器断开信号；
接触器，还用于基于接触器断开信号断开从动力电源到电机控制器的输电通路。
4.根据权利要求1所述的电动汽车的跛行控制系统，其特征在于，
备用控制器包括：
一或多个现场可编程门阵列；或
现场可编程门阵列，该现场可编程门阵列集成一或多个处理器核；或
一或多个处理器和一或多个现场可编程门阵列；或
一或多个处理器和一或多个协处理器阵列；或
一或多个现场可编程门阵列和一或多个协处理器阵列；或
一或多个处理器。
5.一种电动汽车的跛行控制方法，其特征在于，包括：
电压监测仪监测动力电源的电压和备用控制器的控制电源的电压；
当整车控制器的控制器局域网信号丢失且动力电源的电压和控制电源的电压都正常时，备用控制器发出接触器接通信号；
接触器基于接触器接通信号，接通从动力电源到电机控制器的输电通路。
6.根据权利要求5所述的电动汽车的跛行控制方法，其特征在于，该方法包括：
当整车控制器不能从全部局域网控制器下模块接收控制器局域网输出信号时，向备用控制器发出控制器局域网信号崩溃消息；
备用控制器基于控制器局域网信号崩溃消息确定整车控制器的控制器局域网信号丢失。
7.根据权利要求5所述的电动汽车的跛行控制方法，其特征在于，该方法包括：
备用控制器接收用户触发指令，并响应于用户触发指令发出接触器断开信号；
接触器基于接触器断开信号断开从动力电源到电机控制器的输电通路。
8.根据权利要求5所述的电动汽车的跛行控制方法，其特征在于，所述备用控制器包括：
一或多个现场可编程门阵列；或
现场可编程门阵列，该现场可编程门阵列集成一或多个处理器核；或
一或多个处理器和一或多个现场可编程门阵列；或
一或多个处理器和一或多个协处理器阵列；或
一或多个现场可编程门阵列和一或多个协处理器阵列；或
一或多个处理器。
9.一种电动汽车，其特征在于，包括如权利要求1所述的跛行控制系统。
10.根据权利要求9所述的电动汽车，其特征在于，所述电动汽车包括：纯电动汽车、混合动力汽车或燃料电池汽车。
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Denomination of invention: Limp control system and limp control method for electric automobile and electric automobile

Effective date of registration: 20190513

Granted publication date: 20181023

Pledgee: Suzhou Trust Co., Ltd.

Pledgor: BEIJING CHANGCHENG HUAGUAN AUTOMOBILE TECHNOLOGY CO., LTD.

Registration number: 2019990000418