CN111114346A - 一种增程式电动汽车can总线控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电动汽车控制技术领域，尤其涉及一种增程式电动汽车CAN总线控制系统，包括整车控制器，用于将驾驶意图转换为各个部件的操作指令；增程系统域控制器，与整车控制器通信连接，用于各系统之间的信息传递；增程系统，与增程系统域控制器通信连接；所述CAN总线控制系统还包括诊断CAN和OBD接口，所述诊断CAN通过OBD接口与增程系统域控制器单独连接。本发明的增程式电动汽车CAN总线控制系统，采用增程系统域控制器，诊断CAN通过OBD接口与增程系统域控制器单独连接，避免了与CAN通讯网络合用同一个CAN网络，有效保证车辆通讯数据的安全性。

Description

一种增程式电动汽车CAN总线控制系统
技术领域
本发明涉及电动汽车控制技术领域，尤其涉及一种增程式电动汽车CAN总线控制系统。
背景技术
随着全球能源短缺和环境污染的日益加重，能源消耗的主要终端之一和有害气体排放的主要源头之一的汽车已成为节能减排的焦点，在此背景下，由纯电动车、混合动力电动车和氢燃料电池电动车三大车系构成的新能源汽车应运而生。近年来，纯电动汽车由于人们对节能减排的关注以及国家层面的大力推广的背景下赢得了发展良机，但是在实际使用过程中，纯电动汽车面临电池的续航里程较短和充电时间较长的发展瓶颈，极大地制约了纯电动汽车的发展。
因此，采用增程式电驱动的方案的增程式电动车引起了业界的关注，特别是燃油增程式电电混动越来越引起人们的关注。增程式电动车就是在原纯电动汽车的基础上增加了辅助动力单元，与纯电动车单纯的依靠动力电池作为动力源不同，增程式电动车的电力即可来源于动力电池也可以来源于辅助动力单元，辅助动力单元也可以有多种形式如燃油发电机组和氢燃料电堆等。2018年12月18日，国家发改委公布了最新《汽车产业投资管理规定》，规定中将插电式混合动力汽车划入燃油车范畴，同时将增程式电动汽车正式纳入新能源汽车，该规定的出台使得增程式电动汽车未来几年将有更多的应用前景。
目前常用的燃油增程式电动汽车结构如图1所示，主要有以下部件构成：充电接口、动力电池、增程器、驱动电机、自动变速箱等，增程器由ISG电机和发动机以及各自的控制器组成，RUC为增程式控制器，用于协调MCU和EMS之间的工作，ISG电机用于启动和发电，启动时ISG电机带动发动机工作，发动机工作后带动ISG电机发电。整车控制器主要作用是将驾驶意图转换为各个部件的操作指令（向电机控制器发送目标扭矩命令，向增程器发送整车的功率需求指令确定增程器工作状态）。其诊断CAN通过OBD接口与现有的CAN通讯网络合用，如此车辆通讯数据的安全性难以得到保证，将会影响整个系统的正常运行。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种增程式电动汽车CAN总线控制系统，采用增程系统域控制器，诊断CAN通过OBD接口与增程系统域控制器单独连接，避免了与CAN通讯网络合用同一个CAN网络，有效保证车辆通讯数据的安全性。
本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：
一种增程式电动汽车CAN总线控制系统，包括：
整车控制器，用于将驾驶意图转换为各个部件的操作指令；
增程系统域控制器，与整车控制器通信连接，用于各系统之间的信息传递；
增程系统，与增程系统域控制器通信连接；
所述CAN总线控制系统还包括诊断CAN和OBD接口，所述诊断CAN通过OBD接口与增程系统域控制器单独连接。
增程系统域控制器作为增程系统与其它外部系统信息传递沟通的门户，其它外部系统信息进入到增程系统或增程系统到外部的信号都需要经过增程系统域控制器，这样的设置可以增加系统匹配的灵活性，避免因增程系统的增加而需要重新对车辆进行匹配。
进一步，所述增程系统域控制器内集成有增程系统控制策略，用于优化调整增程系统的运行过程。
进一步，所述增程系统控制策略包括动力系统工作模式、增程器多工作点控制策略和电机控制策略。
进一步，所述CAN总线控制系统还包括云平台，所述增程系统域控制器设置有GPRS无线通讯模块，所述增程系统域控制器通过GPRS无线通讯模块与云平台建立通信连接。
进一步，所述增程系统域控制器还设置有GPS定位模块，用于定位车辆行驶位置。
进一步，所述GPS定位模块与云平台通信连接用于实现基于地图位置服务的限制尾气排放区域的控制策略优化，具体流程如下：云平台内设置地图位置服务模块，限制尾气排放区域设置电子围栏，所述地图位置服务模块内集成有电子围栏信息并将电子围栏信息下发到对应车辆的增程系统域控制器中，所述增程系统域控制器控制驶入电子围栏区域的车辆切换为纯电行驶模式。
进一步，所述增程系统域控制器控制驶入电子围栏区域的车辆切换为纯电行驶模式之后，所述增程系统域控制器检测车辆的增程系统是否存在误启动，在所述增程系统存在误启动时，增程系统域控制器发送停机指令给增程系统进行系统关闭。
进一步，所述GPS定位模块与云平台通信连接用于实现基于地图位置服务的充用电控制策略优化，具体流程如下：所述地图位置服务模块中还集成有充电桩位置信息，根据所述GPS定位模块和运行轨迹判断车辆附近的充电桩存在情况信息，增程系统域控制器将有可充电的充电桩信息传输至整车控制器并通过仪表给出提示信息，增程系统域控制器控制需要充电的车辆优先使用动力电池剩余电量。
进一步，所述增程系统域控制器内还集成有网关模块，用于实现车辆通讯数据的各子网间的收集、重组、转发，以及诊断网关实现诊断数据在各子网间的转发。
增程系统域控制器利用无线数据传输功能采集车辆运行数据为控制策略优化提供大数据支持，利用无线数据传输功能可以实现对增程系统域控制器的远程程序更新，无需人员到达现场就可以实现对增程系统控制策略程序的优化更新。
本发明的增程式电动汽车CAN总线控制系统中的诊断CAN通过OBD接口与增程系统域控制器（RE-DCU）单独连接，避免了与CAN通讯网络合用同一个CAN网络，有效保证车辆通讯数据的安全性。
本发明的增程式电动汽车CAN总线控制系统，相对于日常使用的增程式电动汽车的CAN总线控制系统，增加了增程系统域控制器，增程系统域控制器作为增程系统与其它外部系统信息传递沟通的门户，其它外部系统信息进入到增程系统或增程系统到外部的信号都需要经过增程系统域控制器，这样的设置可以增加系统匹配的灵活性，避免因增程系统的增加而需要重新对车辆进行匹配。增程系统域控制器内集成的增程系统控制策略，与传统的将控制策略集成在整车控制器的方案相比，可以保持原纯电动系统平台的整车控制器软件功能和硬件接口不变，避免重新开发一款针对增程式电动汽车整车控制器，加快电动汽车系统集成效率。增程系统域控制器设置的GPRS无线通讯模块和云平台内设置的地图位置服务模块配合使用，可以实现电动汽车的控制策略优化，达到节能减排的目的。
附图说明
图1是目前常用的燃油增程式电动汽车的网络拓扑结构图；
图2是本发明的增程式电动汽车CAN总线控制系统的网络拓扑结构图。
具体实施方式
以下将结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明：
如图2所示，本实施例的增程式电动汽车CAN总线控制系统，包括云平台、诊断CAN和OBD接口，以及：
整车控制器，用于将驾驶意图转换为各个部件的操作指令。
增程系统域控制器，与整车控制器通信连接，用于各系统之间的信息传递。
增程系统，与增程系统域控制器通信连接。
诊断CAN通过OBD接口与增程系统域控制器单独连接，避免了与CAN通讯网络合用同一个CAN网络，有效保证车辆通讯数据的安全性。
增程系统域控制器作为增程系统与其它外部系统信息传递沟通的门户，其它外部系统信息进入到增程系统或增程系统到外部的信号都需要经过增程系统域控制器，这样的设置可以增加系统匹配的灵活性，避免因增程系统的增加而需要重新对车辆进行匹配。如图2所示：虚线框里的结构为原纯电系统的CAN网络拓扑结构，包括整车控制系统（EVCU），以及与整车控制系统连接的组合仪表（IPK）、电池管理系统（BMS）、电源分配单元（PDU）、低速行人警示单元（LPDS）和四合一控制器（MCU DC/DC DC/AC），通过增加增程系统域控制器，并将原纯电系统的网络的所有CAN线路接入增程系统域控制器，可以保持原纯电部分的原有的CAN网络节点布置不变，避免因增程系统装置的增加而需要重新对CAN网络进行重新布置，减少验证环节，提高电动汽车系统集成效率，加快车型上市时间。
增程系统域控制器内集成有增程系统控制策略，用于优化调整增程系统的运行过程，增程系统控制策略包括动力系统工作模式、增程器多工作点控制策略和电机控制策略。与传统的将控制策略集成在整车控制器的方案相比，可以保持原纯电动系统平台的整车控制器软件功能和硬件接口不变，避免重新开发一款针对增程式电动汽车整车控制器，也避免针对不同的增程系统进行不同的匹配和试验的麻烦，进一步提高电动汽车系统集成效率，加快车型上市时间。
增程系统域控制器设置有GPRS无线通讯模块，增程系统域控制器通过GPRS无线通讯模块与云平台建立通信连接，实现系统运行中的数据采集、远程程序更新等。由于增程系统域控制器连接了车辆的所有CAN网络，可以比较充分的采集车辆的运行数据，并将数据通过无线通讯的方式上传到云平台，为进一步优化增程系统的控制策略提供数据支撑。增程系统域控制器采集足够多的车辆运行数据通过无线通讯的方式传输至云平台，在收集的车辆运行数据上进行分析，再对原有的控制策略进行优化，优化后的控制策略先进行内部的仿真测试后再将优化策略重新烧写进增程系统域控制器。由于增程系统域控制器具有无线通讯模块可以通过云平台对增程系统域控制器进行远程的程序更新，避免售后人员到现场进行程序维护，同时更新控制策略后的运行数据也会记录下来，与原有的控制策略下的运行数据进行对比可以用来判定更新后的控制策略是否得到了优化，从而对增程系统控制策略的持续优化更新提供支持。
增程系统域控制器还设置有GPS定位模块，用于定位车辆行驶位置。具体的，GPS定位模块与云平台通信连接用于实现基于地图位置服务的限制尾气排放区域的控制策略优化，具体流程如下：
云平台内设置地图位置服务模块，目前许多城市对特定的区域都有尾气排放的限制，限制驶入该区域的公共交通汽车不允许尾气排放，在限制尾气排放区域设置电子围栏，地图位置服务模块内集成有电子围栏信息并将电子围栏信息下发到对应车辆的增程系统域控制器中，车辆驶入电子围栏区域，增程系统域控制器控制驶入电子围栏区域的车辆切换为纯电行驶模式，避免车辆尾气的排放。
控制驶入电子围栏区域的车辆切换为纯电行驶模式可以是控制切断增程系统的油路、电路等方式，或者是发送停启动增程系统的控制指令。增程系统域控制器控制驶入电子围栏区域的车辆切换为纯电行驶模式之后，增程系统域控制器继续实时检测车辆的增程系统是否存在误启动，在增程系统存在误启动时，增程系统域控制器发送停机指令给增程系统进行系统关闭。本实施例的控制系统在控制车辆切换至纯电动驱动模式后还实时检测增程系统是否存在误启动的情况，在增程系统误启动时控制其停止工作，以进一步可靠地保证车辆处于只由动力电池驱动的纯电动驱动模式，进一步避免车辆尾气的排放造成的空气污染。
增程式电动汽车驱动车辆的能源来源于给动力电池充电的外部电网和发动机增程器发电，两者相比较电池充电的来源的能量更加经济，因此在保证正常运行的前提下控制策略需要尽量优先使用来自充电所获取的能量。具体的，GPS定位模块与云平台通信连接用于实现基于地图位置服务的充用电控制策略优化，具体流程如下：
地图位置服务模块中还集成有充电桩位置信息，根据增程系统域控制器采集的GPS定位模块定位的位置信息和运行轨迹判断车辆附近的充电桩存在情况信息，增程系统域控制器将有可充电的充电桩信息传输至整车控制器并通过仪表给出提示信息，如果动力电池的电量较少或不足，需要对动力电池进行充电，司机发出需要充电的指令，增程系统域控制器控制需要充电的车辆优先使用动力电池剩余电量，这样可以在到达充电桩位置时尽可能多的利用充电桩给动力电池充电，达到降低排放和运营成本的目的。
增程系统域控制器内还集成有网关模块，用于实现车辆通讯数据的各子网间的收集、重组、转发，以及诊断网关实现诊断数据在各子网间的转发。具体的，诊断设备连接OBD接口后向诊断网络发送诊断服务请求，增程系统域控制器接收诊断服务请求数据后根据存储在内部的路由表决定向哪路CAN子网络转发诊断服务请求数据，对应的电子控制单元（ECU）接收到诊断服务请求数据后将应答给出诊断数据，增程系统域控制器将诊断数据转发到诊断CAN让诊断仪接收到诊断数据，实现诊断功能。
本实施例的增程系统域控制器还可以配合云平台实现远程诊断的功能，云平台下发诊断指令给增程系统域控制器后，增程系统域控制器可以代替诊断仪发送对应的诊断服务请求，并收集诊断数据传输至云平台实现远程诊断。
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，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (9)

1.一种增程式电动汽车CAN总线控制系统，其特征在于，包括：
整车控制器，用于将驾驶意图转换为各个部件的操作指令；
增程系统域控制器，与整车控制器通信连接，用于各系统之间的信息传递；
增程系统，与增程系统域控制器通信连接；
所述CAN总线控制系统还包括诊断CAN和OBD接口，所述诊断CAN通过OBD接口与增程系统域控制器单独连接。
2.根据权利要求1所述的一种增程式电动汽车CAN总线控制系统，其特征在于，所述增程系统域控制器内集成有增程系统控制策略，用于优化调整增程系统的运行过程。
3.根据权利要求2所述的一种增程式电动汽车CAN总线控制系统，其特征在于，所述增程系统控制策略包括动力系统工作模式、增程器多工作点控制策略和电机控制策略。
4.根据权利要求1所述的一种增程式电动汽车CAN总线控制系统，其特征在于，所述CAN总线控制系统还包括云平台，所述增程系统域控制器设置有GPRS无线通讯模块，所述增程系统域控制器通过GPRS无线通讯模块与云平台建立通信连接。
5.根据权利要求4所述的一种增程式电动汽车CAN总线控制系统，其特征在于，所述增程系统域控制器还设置有GPS定位模块，用于定位车辆行驶位置。
6.根据权利要求5所述的一种增程式电动汽车CAN总线控制系统，其特征在于，所述GPS定位模块与云平台通信连接用于实现基于地图位置服务的限制尾气排放区域的控制策略优化，具体流程如下：云平台内设置地图位置服务模块，限制尾气排放区域设置电子围栏，所述地图位置服务模块内集成有电子围栏信息并将电子围栏信息下发到对应车辆的增程系统域控制器中，所述增程系统域控制器控制驶入电子围栏区域的车辆切换为纯电行驶模式。
7.根据权利要求6所述的一种增程式电动汽车CAN总线控制系统，其特征在于，所述增程系统域控制器控制驶入电子围栏区域的车辆切换为纯电行驶模式之后，所述增程系统域控制器检测车辆的增程系统是否存在误启动，在所述增程系统存在误启动时，增程系统域控制器发送停机指令给增程系统进行系统关闭。
8.根据权利要求7所述的一种增程式电动汽车CAN总线控制系统，其特征在于，所述GPS定位模块与云平台通信连接用于实现基于地图位置服务的充用电控制策略优化，具体流程如下：所述地图位置服务模块中还集成有充电桩位置信息，根据所述GPS定位模块和运行轨迹判断车辆附近的充电桩存在情况信息，增程系统域控制器将有可充电的充电桩信息传输至整车控制器并通过仪表给出提示信息，增程系统域控制器控制需要充电的车辆优先使用动力电池剩余电量。
9.根据权利要求1-8任一项所述的一种增程式电动汽车CAN总线控制系统，其特征在于，所述增程系统域控制器内还集成有网关模块，用于实现车辆通讯数据的各子网间的收集、重组、转发，以及诊断网关实现诊断数据在各子网间的转发。
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