CN107933377A - 一种双芯片的五合一电动汽车动力管理系统 - Google Patents

一种双芯片的五合一电动汽车动力管理系统 Download PDF

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吴升
翟周林
吕东冬
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黄少峰
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Abstract

本发明公开了一种双芯片的五合一电动汽车动力管理系统,包括主控CPU、辅助CPU、开关信号电路、模拟信号电路、编码器信号电路、CAN通信模块、对外接口电路、辅助电源电路、继电器控制电路、故障存储模块、内部采集电路、光耦驱动电路、第一变压器驱动电路、第二变压器驱动电路、电机驱动功率模块、DC/DC功率模块、充电机功率模块、PDU模块对外功率接口；本发明具有以下优点，减少重复电路，共用部分模块；各模块相互管理，内部统一管理，“双核”控制多个模块，统一对电动汽车的整车和动力系统进行管理，两个CPU相互监测，保证系统可靠性。

Description

一种双芯片的五合一电动汽车动力管理系统
技术领域
本发明属于电动汽车动力管理领域，涉及一种双芯片的五合一电动汽车，具体是一种双芯片的五合一电动汽车动力管理系统。
背景技术
目前市面上的多合一产品均为物理集成，将多个产品安装固定在一起，例如授权公告号为CN204264059U的“五合一电动汽车驱动装置”，其实质还是简单的多模块组装，并不是真正意义上的集成。每个模块都存在一个主控芯片，各模块之间的通讯依靠外部的CAN或者其他通信方式进行数据交互，各模块相对独立，存在CPU资源极度浪费，且多因为成本问题，选用不具备符合ISO26262标准的方案。多套开发软件，对于整个系统的可靠性和可维护性都很差，也不利于售后技术支持。另外，这种相对独立的子模块需要采用不同的测试手段进行测试，造成测试繁琐，测试工装复杂，系统联合测试困难。
当前，电动汽车驱动装置还存在如下问题：
分离的各子模块不能做到统一调度，很难最大限度提升各模块的相关性，进而导致电动汽车的动力系统难以协调工作的问题；
以及CPU资源和外围电路不能做到最大限度整合，节约资源，减少重复电路(辅助电源，部分功率器件等)，提升系统可靠性等问题。为解决上述缺陷，现提供一种解决方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双芯片的五合一电动汽车动力管理系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种双芯片的五合一电动汽车动力管理系统,包括主控CPU、辅助CPU、开关信号电路、模拟信号电路、编码器信号电路、CAN通信模块、对外接口电路、辅助电源电路、继电器控制电路、故障存储模块、内部采集电路、光耦驱动电路、第一变压器驱动电路、第二变压器驱动电路、电机驱动功率模块、DC/DC功率模块、充电机功率模块、PDU模块对外功率接口；
其中，所述主控CPU与开关信号电路、模拟信号电路和编码器信号电路电连接；开关信号电路、模拟信号电路和编码器信号电路与对外接口电路电连接；
其中，所述主控CPU与CAN通信模块电连接；所述CAN通信模块与所述对外接口电路电连接；
其中，所述主控CPU与所述内部采集电路通信连接；所述主控CPU与故障存储模块通信连接；所述主控CPU与所述辅助CPU通信连接；所述主控CPU与所述继电器控制电路电连接；所述继电器控制电路与所述PDU模块对外功率接口电连接；电机驱动功率模块、DC/DC功率模块和充电机功率模块均与内部采集电路通信连接；
其中，所述辅助电源电路与所述主控CPU电连接，所述辅助电源电路与所述辅助CPU电连接；所述辅助电源电路与所述CAN通信模块电连接；所述辅助电源电路与所述继电器控制电路电连接；所述辅助电源电路与光耦驱动电路、第一变压器驱动电路和第二变压器驱动电路电连接；
其中，所述辅助CPU与光耦驱动电路、第一变压器驱动电路和第二变压器驱动电路电连接；
其中，所述光耦驱动电路与所述电机驱动功率模块电连接；所述第一变压器驱动电路与所述DC/DC功率模块；所述第二变压器驱动电路与所述充电机功率模块电连接；
其中，所述电机驱动功率模块通过总线与所述PDU模块对外功率接口电连接，所述电机驱动功率模块的三相端与PDU模块对外功率接口电连接；所述DC/DC功率模块与所述PDU模块对外功率接口电连接；所述充电机功率模块与所述PDU模块对外功率接口电连接；
进一步地，所述主控CPU采用32位高性能的单片机，所述辅助CPU采用具有快速处理能力的FPGA。
进一步地，所述辅助电源电路采用共用的隔离辅助电源供电。
进一步地，所述主控CPU用于对辅助电源电路、继电器控制电路、充电机功率模块、DC/DC功率模块、电机驱动功率模块、光耦驱动电路、内部采集电路和PDU模块对外功率接口等各模块进行控制。
进一步地，所述执行电路经过辅助CPU进行控制处理，其输出作为光耦驱动电路和变压器驱动电路的前级输入，后级采用隔离的驱动输出，控制各子模块的功率输出。
进一步地，所述各模块的要求快速响应的故障处理放在处理速度更快的辅助CPU中，提供多重故障分级处理和相应的保护动作。
进一步地，所述主控CPU出现故障时，触发辅助CPU的应急控制，从一定程度上保证车辆在此情况下以较低速度行驶到安全区域。
本发明的有益效果：一种双芯片的五合一电动汽车动力管理系统，相对于市面上的多合一产品均为物理集成，本发明具有以下优点：
1、减少重复电路，共用部分模块。
2、各模块相互管理，内部统一管理，“双核”控制多个模块，统一对电动汽车的整车和动力系统进行管理，两个CPU相互监测，保证系统可靠性。
3、故障保护分级，迅速处理速度要求较高的故障，并对相关故障上报主控CPU，从输出和输入两方面对故障进行处理。
4、各子模块是相互关联的整体，解决物理集成的通过CAN通信进行动力分配管理的实时性和可靠性。
5、“双核”选型符合道路车辆功能安全的ISO26262标准，提供更可靠的系统方案。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明的系统框图。
具体实施方式
如图1所示，一种双芯片的五合一电动汽车动力管理系统，包括主控CPU、辅助CPU、开关信号电路、模拟信号电路、编码器信号电路、CAN通信模块、对外接口电路、辅助电源电路、继电器控制电路、故障存储模块、内部采集电路、光耦驱动电路、第一变压器驱动电路、第二变压器驱动电路、电机驱动功率模块、DC/DC功率模块、充电机功率模块、PDU模块对外功率接口；
其中，所述主控CPU与开关信号电路、模拟信号电路和编码器信号电路电连接；开关信号电路、模拟信号电路和编码器信号电路与对外接口电路电连接；
其中，所述主控CPU与CAN通信模块电连接；所述CAN通信模块与所述对外接口电路电连接；
其中，所述主控CPU与所述内部采集电路通信连接；所述主控CPU与故障存储模块通信连接；所述主控CPU与所述辅助CPU通信连接；所述主控CPU与所述继电器控制电路电连接；所述继电器控制电路与所述PDU模块对外功率接口电连接；电机驱动功率模块、DC/DC功率模块和充电机功率模块均与内部采集电路通信连接；
其中，所述辅助电源电路与所述主控CPU电连接，所述辅助电源电路与所述辅助CPU电连接；所述辅助电源电路与所述CAN通信模块电连接；所述辅助电源电路与所述继电器控制电路电连接；所述辅助电源电路与光耦驱动电路、第一变压器驱动电路和第二变压器驱动电路电连接；
其中，所述辅助CPU与光耦驱动电路、第一变压器驱动电路和第二变压器驱动电路电连接；
其中，所述光耦驱动电路与所述电机驱动功率模块电连接；所述第一变压器驱动电路与所述DC/DC功率模块；所述第二变压器驱动电路与所述充电机功率模块电连接；
其中，所述电机驱动功率模块通过总线与所述PDU模块对外功率接口电连接，所述电机驱动功率模块的三相端与PDU模块对外功率接口电连接；所述DC/DC功率模块与所述PDU模块对外功率接口电连接；所述充电机功率模块与所述PDU模块对外功率接口电连接；
进一步地，所述主控CPU采用32位高性能的单片机，所述辅助CPU采用具有快速处理能力的FPGA。
进一步地，所述辅助电源电路采用共用的隔离辅助电源供电。
进一步地，所述主控CPU用于对辅助电源电路、继电器控制电路、充电机功率模块、DC/DC功率模块、电机驱动功率模块、光耦驱动电路、内部采集电路和PDU模块对外功率接口等各模块进行控制。
进一步地，所述执行电路经过辅助CPU进行控制处理，其输出作为光耦驱动电路和变压器驱动电路的前级输入，后级采用隔离的驱动输出，控制各子模块的功率输出。
进一步地，所述各模块的要求快速响应的故障处理放在处理速度更快的辅助CPU中，提供多重故障分级处理和相应的保护动作。
进一步地，所述主控CPU出现故障时，触发辅助CPU的应急控制，从一定程度上保证车辆在此情况下以较低速度行驶到安全区域。
一种双芯片的五合一电动汽车动力管理系统，相对于市面上的多合一产品均为物理集成，本发明具有以下优点：
1、减少重复电路，共用部分模块。
2、各模块相互管理，内部统一管理，“双核”控制多个模块，统一对电动汽车的整车和动力系统进行管理，两个CPU相互监测，保证系统可靠性。
3、故障保护分级，迅速处理速度要求较高的故障，并对相关故障上报主控CPU，从输出和输入两方面对故障进行处理。
4、各子模块是相互关联的整体，解决物理集成的通过CAN通信进行动力分配管理的实时性和可靠性。
5、“双核”选型符合道路车辆功能安全的ISO26262标准，提供更可靠的系统方案。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种双芯片的五合一电动汽车动力管理系统,其特征在于，包括主控CPU、辅助CPU、开关信号电路、模拟信号电路、编码器信号电路、CAN通信模块、对外接口电路、辅助电源电路、继电器控制电路、故障存储模块、内部采集电路、光耦驱动电路、第一变压器驱动电路、第二变压器驱动电路、电机驱动功率模块、DC/DC功率模块、充电机功率模块、PDU模块对外功率接口；
其中，所述主控CPU与开关信号电路、模拟信号电路和编码器信号电路电连接；开关信号电路、模拟信号电路和编码器信号电路与对外接口电路电连接；
其中，所述主控CPU与CAN通信模块电连接；所述CAN通信模块与所述对外接口电路电连接；
其中，所述主控CPU与所述内部采集电路通信连接；所述主控CPU与故障存储模块通信连接；所述主控CPU与所述辅助CPU通信连接；所述主控CPU与所述继电器控制电路电连接；所述继电器控制电路与所述PDU模块对外功率接口电连接；电机驱动功率模块、DC/DC功率模块和充电机功率模块均与内部采集电路通信连接；
其中，所述辅助电源电路与所述主控CPU电连接，所述辅助电源电路与所述辅助CPU电连接；所述辅助电源电路与所述CAN通信模块电连接；所述辅助电源电路与所述继电器控制电路电连接；所述辅助电源电路与光耦驱动电路、第一变压器驱动电路和第二变压器驱动电路电连接；
其中，所述辅助CPU与光耦驱动电路、第一变压器驱动电路和第二变压器驱动电路电连接；
其中，所述光耦驱动电路与所述电机驱动功率模块电连接；所述第一变压器驱动电路与所述DC/DC功率模块；所述第二变压器驱动电路与所述充电机功率模块电连接；
其中，所述电机驱动功率模块通过总线与所述PDU模块对外功率接口电连接，所述电机驱动功率模块的三相端与PDU模块对外功率接口电连接；所述DC/DC功率模块与所述PDU模块对外功率接口电连接；所述充电机功率模块与所述PDU模块对外功率接口电连接。
2.根据权利要求1所述的一种双芯片的五合一电动汽车动力管理系统，其特征在于，所述主控CPU采用32位高性能的单片机，所述辅助CPU采用具有快速处理能力的FPGA。
3.根据权利要求1所述的一种双芯片的五合一电动汽车动力管理系统，其特征在于，所述辅助电源电路采用共用的隔离辅助电源供电。
4.根据权利要求1所述的一种双芯片的五合一电动汽车动力管理系统，其特征在于，所述主控CPU用于对辅助电源电路、继电器控制电路、充电机功率模块、DC/DC功率模块、电机驱动功率模块、光耦驱动电路、内部采集电路和PDU模块对外功率接口等各模块进行控制。
5.根据权利要求1所述的一种双芯片的五合一电动汽车动力管理系统，其特征在于，所述执行电路经过辅助CPU进行控制处理，其输出作为光耦驱动电路和变压器驱动电路的前级输入，后级采用隔离的驱动输出，控制各子模块的功率输出。
6.根据权利要求1所述的一种双芯片的五合一电动汽车动力管理系统，其特征在于，所述各模块的要求快速响应的故障处理放在处理速度更快的辅助CPU中，提供多重故障分级处理和相应的保护动作。
7.根据权利要求1所述的一种双芯片的五合一电动汽车动力管理系统，其特征在于，所述主控CPU出现故障时，触发辅助CPU的应急控制，从一定程度上保证车辆在此情况下以较低速度行驶到安全区域。
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