CN107664992A - 一种新能源整车控制器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新能源整车控制器，包括微控制单元以及分别与微控制单元连接的电源电路、传感器信号处理电路、数字信号处理电路、CAN总线电路、功率输出电路和电机驱动电路；数字信号处理电路和传感器信号处理电路与外部电气部件相连后，输入到微控制单元进行处理；CAN总线电路将微控制单元和外部CAN总线连接在一起，用于收发输入输出微控制单元的指令，以及交换状态信息；微控制单元经过逻辑算法单元进行决策后，通过功率输出电路输出，并通过电机驱动电路来驱动外部电机进行工作。本发明提供的整车控制器实现了功能集成，通过传感器采集实时信号进行诊断，有效的对能源进行综合控制，提供功能平台化，降低研发成本和生产成本。

Description

一种新能源整车控制器

技术领域

本发明涉及新能源汽车和汽车电子控制技术领域，特别是一种新能源整车控制器。

背景技术

整车控制器是电动汽车的重要部件之一，其功能是通过编译的程序固化到整车控制器的CPU(Central Processing Unit)中，带控制策略程序的整车控制器根据驾驶人员的指令和车辆的动态运行数据，对发动机系统、电机系统、变速系统、车载电能系统、仪表显示装置等进行控制和管理，使各总成件之间协调控制，实现车辆的智能化运行。目前市场整车控制器主要用于新能源车上，在传统的燃油车上并没有应用。因此，需要一种适用于新能源汽车的整车控制器。

发明内容

本发明的目的是提出一种新能源整车控制器；该控制器结合现有的整车控制器，实现了整车的热管理功能和车身控制功能。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明提供的新能源整车控制器，包括微控制单元以及分别与微控制单元连接的电源电路、传感器信号处理电路、数字信号处理电路、CAN总线电路、功率输出电路和电机驱动电路；所述数字信号处理电路和传感器信号处理电路的输入端与外部电气部件连接，输出端与微控制单元连接；所述CAN总线电路连接于微控制单元和外部CAN总线之间，用于收发输入输出到微控制单元的指令信号；所述功率输出电路的输入端与微控制单元连接，所述电机驱动电路的输入端与微控制单元连接，输出端与外部电机连接。

进一步，所述传感器信号处理电路包括PTC传感器单元和模拟信号处理单元；

所述PTC传感器单元将获取的模拟信号输入到模拟信号处理单元后再输入到微控制单元。

进一步，所述数字信号处理电路包括开关量信号采集单元和数字信号处理单元；

所述开关量信号采集单元将获取的数字信号输入到数字信号处理单元后再输入到微控制单元。

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：

本发明提供的新能源整车控制器，扩展了目前常见的整车控制器，该控制器集成整车控制，通过传感器采集实时信号进行诊断，有效的对能源进行综合控制。在整车控制器基础上，整合了能源管理，电机驱动，车身控制等功能。提供功能平台化，降低研发成本和生产成本。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

本发明的附图说明如下。

图1为新能源整车控制器的外部电气框图。

图2为新能源整车控制器的原理框图。

图3为新能源汽车的动力电机的输出驱动或制动扭矩。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

本实施例提供的新能源整车控制器，包括微控制单元以及分别与微控制单元连接的电源电路、传感器信号处理电路、数字信号处理电路、CAN总线电路、功率输出电路和电机驱动电路；所述数字信号处理电路和传感器信号处理电路与外部电气部件相连后，输入到微控制单元进行处理；所述CAN总线电路将微控制单元和外部CAN总线连接在一起，用于收发输入输出微控制单元的指令，以及交换状态信息；微控制单元经过逻辑算法单元进行决策后，通过功率输出电路输出，并通过电机驱动电路来驱动外部电机进行工作。

所述传感器信号处理电路包括PTC传感器单元和模拟信号处理单元；所述PTC传感器单元将获取的模拟信号输入到模拟信号处理单元后再输入到微控制单元。

所述数字信号处理电路包括开关量信号采集单元和数字信号处理单元；所述开关量信号采集单元将获取的数字信号输入到数字信号处理单元后再输入到微控制单元。

传感器采用的信号包括整车上常见的数字开关量信号和传感器(如PTC电阻)的模拟信号；这些信号分别经过数字信号处理电路和传感器模拟信号处理电路后，达到微控制单元内部对应的处理器进行处理，最后通过安全算法单元，以及自身的逻辑控制算法单元进行决策，再驱动风机、电机、以及功率输出单元工作，或者通过CAN总线，发送CAN总线命令到其他整车节点，节点收到后驱动执行，如电池管理系统BMS和电机控制单元MCU，因此，本整车控制器增加了功能集成，提供功能平台化，降低研发成本和生产成本。

通过采集司机驾驶信号，通过CAN总线从节点BMS获得电机和电池系统的相关信息，进行分析和运算，并对电机控制单元给出电机控制和电池管理指令，实现整车驱动控制，制动回馈和控制；并对电池管理系统BMS进行状态采集和热量管理。并在这个基础上，预留了仪表方案、空调方案，以及对应的接口。相对于目前常见的整车控制器方案基础上，可以集成空调和仪表零部件功能，以及一些车身控制功能(如PEPS和BCM)。

本实施例提供的整车控制器能快捷地实现产品原型开发和服务市场，可采用AUTOSAR软件架构，遵循AUTOSAR软件规范，并实用SIMULINK进行建模、仿真、开发、代码生成，因此，本控制器集成度和平台化程度高，能大大缩短产品开发周期，可以提高零部件软件质量，快速响应市场，降低研发成本和生产成本。

如图1所示，新能源整车控制器与整车三部分连接(电机驱动单元，电池管理系统，CAN总线)。整车控制器主要对各种整车开关信号的采集以及传感器的采集，结合CAN总线的报文信息，根据控制策略和算法，作出驱动执行逻辑，通过CAN总线命令电机驱动单元和电池管理系统进行电池的管理和电机的驱动，以及对自身负载驱动和电机驱动的执行和控制，并同时对执行结果，通过传感器的信号回采，形成闭环控制回路，从而达到稳定的自动控制。

如图2所示，图中INP表示输入，PTC表示系统最大扭矩，PMM表示上下电管理，SMM表示动力系统工作模式管理，TQR表示驾驶员扭矩需求，DIAG表示诊断，TQM表示扭矩管理，OUP表示输出；本实施例提供的新能源整车控制器可对汽车行驶进行控制；新能源汽车的动力电机必须按照驾驶员意图输出驱动或制动扭矩(如图3)，当驾驶员踩下加速踏板或制动踏板，动力电机要输出一定的驱动功率或再生制动功率。踏板开度越大，动力电机的输出功率越大。

因此，整车控制器要合理解释驾驶员操作；接收整车各子系统的反馈信息，为驾驶员提供决策反馈；对整车各子系统的发送控制指令，以实现车辆的正常行驶。

制动能量回馈控制：能源汽车以电动机作为驱动转矩的输出机构，电动机具有回馈制动的性能，此时电动机作为发电机，利用电动汽车的制动能量发电，同时将此能量存储在储能装置中，当满足充电条件时，将能量反充给动力电池组。在这一过程中，整车控制器根据加速踏板和制动踏板的开度以及动力电池的SOC值来判断某一时刻能否进行制动能量回馈，如果可以进行，整车控制器向电机控制器发出制动指令，回收能部分能量。

整车能量管理和优化：在纯电动汽车中，电池除了给动力电机供电以外，还要给电动附件供电，因此，为了获得最大的续驶里程，整车控制器将负责整车的能量管理，以提高能量的利用率。在电池的SOC值比较低的时候，整车控制器将对某些电动附件发出指令，限制电动附件的输出功率，来增加续驶里程。

车辆状态的监测和显示：整车控制器应该对车辆的状态进行实时检测，并且将各个子系统的信息发送给车载信息显示系统，其过程是通过传感器和CAN总线，检测车辆状态及其各子系统状态信息，驱动显示仪表，将状态信息和故障诊断信息经过显示仪表显示出来。显示内容包括：电机的转速、车速，电池的电量，故障信息等。

故障诊断与处理：连续监视整车电控系统，进行故障诊断。故障指示灯指示出故障类别和部分故障码。根据故障内容，及时进行相应安全保护处理。对于不太严重的故障，能做到低速行驶到附近维修站进行检修。

外接充电管理：实现充电的连接，监控充电过程，报告充电状态，充电结束。

诊断设备的在线诊断和下线检测：负责与外部诊断设备的连接和在线诊断，实现UDS诊断服务，包括数据流读取，故障码的读和清除，控制端口的调试。

升级和标定：采用CCP协议进行标定通信，对不同车型进行参数标定

本实施例在遵循AUTOSAR标准的情况下，采用Matlab/Simulink建模的方式来进行软件功能业务逻辑的开发和实现。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的保护范围当中。

Claims (3)

1.一种新能源整车控制器，其特征在于：包括微控制单元以及分别与微控制单元连接的电源电路、传感器信号处理电路、数字信号处理电路、CAN总线电路、功率输出电路和电机驱动电路；所述数字信号处理电路和传感器信号处理电路的输入端与外部电气部件连接，输出端与微控制单元连接；所述CAN总线电路连接于微控制单元和外部CAN总线之间，用于收发输入输出到微控制单元的指令信号；所述功率输出电路的输入端与微控制单元连接，所述电机驱动电路的输入端与微控制单元连接，输出端与外部电机连接。

2.如权利要求1所述的新能源整车控制器，其特征在于：所述传感器信号处理电路包括PTC传感器单元和模拟信号处理单元；所述PTC传感器单元将获取的模拟信号输入到模拟信号处理单元后再输入到微控制单元。

3.如权利要求1所述的新能源整车控制器，其特征在于：所述数字信号处理电路包括开关量信号采集单元和数字信号处理单元；所述开关量信号采集单元将获取的数字信号输入到数字信号处理单元后再输入到微控制单元。