CN111361519A - 集成控制器 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种集成控制器，包括：信号处理板，控制板以及驱动板；信号处理板与控制板连接，控制板与驱动板连接；通过信号处理板接收电动汽车中各个传感器采集的信号、硬线输入信号以及CAN信号，对接收到的信号进行处理以得到处理后的信号，并将所述处理后的信号发送至控制板，实现了各种信号的集中处理；并且，通过控制板根据处理后的信号生成相应的驱动信号，将驱动信号发送至驱动板；驱动板根据驱动信号驱动电动汽车相应的部件进行工作，实现了对电动汽车内各个部件的控制和驱动。本发明实施例提供的集成控制器元器件使用量少，集成程度高，整个集成控制器的体积也较小，组装和结构布置的复杂度低。

Description

集成控制器

技术领域

本发明实施例涉及集成电路技术领域，尤其涉及一种集成控制器。

背景技术

集成控制器是新能源汽车的核心控制部件，用来控制汽车内各个部件的有序工作，比如控制汽车内的空调系统、气泵、油泵等部件的工作。

相关技术中，主流的集成控制器主要包括主驱控制器、气泵控制器、油泵控制器、直流变换器DCDC以及高压配电模块这五大部分，如图1所示，这五大部分控制器的控制板和驱动板(或功率板)都是各自独立的，分别通过多条控制器局域网总线(Controller AreaNetwork，CAN)和硬线进行通信连接；比如，主驱控制器的主驱控制板和主驱驱动板是分别独立设置的，主驱驱动板通过硬线与主驱控制板连接，主驱驱动板再通过电流传感器和CAN与外部主驱硬件连接，主驱控制板通过硬线和输入转接板连接，输入转接板通过硬线与高压配电控制板连接；再比如，气泵控制器的气泵控制板和气泵功率板是分别独立设置的，气泵功率板通过硬线与气泵控制板链接，气泵控制板通过硬线与输入转接板连接，气泵功率板通过CAN和汽车内的气泵连接；高压配电控制板还通过多个继电器和CAN分别与空调等部件连接。

然而，由于现有集成控制器中各个部件都是各自独立的，通过CAN和硬线进行连接的，每个部件对应的传输信号或数据的电路都是单独的，因此，各种CAN信号、硬线信号以及传感器信号都是单独处理和解析的，需要的元器件数量多，从而导致整个集成控制器的整体体积大、组装和结构布置复杂以及集成程度较低。

发明内容

本发明实施例提供一种集成控制器，以解决现有技术中的集成控制器需要对各种CAN信号、硬线信号以及传感器信号都是单独处理和解析的，需要的元器件数量多，从而导致整个集成控制器的整体体积大、组装和结构布置复杂以及集成程度较低问题。

本发明实施例提供一种集成控制器，包括：信号处理板，控制板以及驱动板；其中，所述信号处理板与所述控制板连接，所述控制板与所述驱动板连接；

所述信号处理板用于：接收电动汽车中各个传感器采集的信号、硬线输入信号以及CAN信号，对接收到的信号进行处理以得到处理后的信号，并将所述处理后的信号发送至控制板；

所述控制板用于：根据所述处理后的信号生成相应的驱动信号，将所述驱动信号发送至驱动板；

所述驱动板用于：根据所述驱动信号驱动电动汽车相应的部件进行工作。

可选地，所述信号处理板还用于：

对所述接收到的信号进行滤波，以剔除错误信号，得到滤波后的信号；

对所述滤波后的信号进行信号校验。

可选地，所述信号处理板还用于：

根据所述接收到的信号和预设条件，判断电动汽车中相应的部件是否发生故障。

可选地，所述信号处理板还用于：

接收电动汽车的整车控制器VCU或电池管理系统BMS发送的接触器控制指令；

根据所述接触器控制指令控制电动汽车的相应部件的接触器闭合或断开。

可选地，所述信号处理板还用于：

实时采集电动汽车中各个部件的接触器的状态信息，所述状态信息包括接触器的触点之间的电压；

根据所述状态信息判断接触器的触点是否发生故障。

可选地，所述信号处理板还用于：

按照预设实时性条件，将所述处理后的信号划分成第一类信号和第二类信号；

其中，所述第一类信号是满足所述预设实时性条件的信号，所述第二类信号是不满足所述预设实时性条件的信号。

可选地，所述控制板集成有第一控制芯片和第二控制芯片；

所述第一控制芯片用于控制电动汽车的主驱电机；

所述第二控制芯片用于控制电动汽车的油泵电机和气泵电机。

可选地，所述驱动板集成有：主驱驱动模块、油泵驱动模块和气泵驱动模块；

所述主驱驱动模块与所述第一控制芯片连接；

所述油泵驱动模块和气泵驱动模块与所述第二控制芯片连接。

可选地：所述驱动板还与主驱绝缘栅双极型晶体管IGBT模块、油泵IGBT模块以及气泵IGBT模块连接。

可选地，所述各个传感器采集的信号包括以下项中的任意一项或多项：

主驱相电流，油泵相电流，气泵相电流，直流母线电流，直流母线电压，主驱IGBT模块的温度，油泵IGBT模块的温度，气泵IGBT模块的温度，电机温度，旋变输入信号。

本发明实施例提供一种集成控制器，包括：信号处理板，控制板以及驱动板；信号处理板与控制板连接，控制板与驱动板连接；通过信号处理板接收电动汽车中各个传感器采集的信号、硬线输入信号以及CAN信号，对接收到的信号进行处理以得到处理后的信号，并将所述处理后的信号发送至控制板，实现了各种信号的集中处理；并且，通过控制板根据处理后的信号生成相应的驱动信号，将驱动信号发送至驱动板；驱动板根据驱动信号驱动电动汽车相应的部件进行工作，实现了对电动汽车内各个部件的控制和驱动。本发明实施例提供的集成控制器元器件使用量少，集成程度高，整个集成控制器的体积也较小，组装和结构布置的复杂度低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一示例性实施例示出的集成控制器的结构示意图；

图2是本发明一示例性实施例示出的集成控制器的结构示意图；

图3是本发明另一示例性实施例示出的集成控制器的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

现有技术中，集成控制器是新能源汽车的核心控制部件，用来控制汽车内各个部件的有序工作，比如控制汽车内的空调系统、气泵、油泵等部件的工作。目前，市场上主流的集成控制器主要包括主驱控制器、气泵控制器、油泵控制器、直流变换器DCDC以及高压配电模块这五大部分，如图1所示，这五大部分控制器的控制板和驱动板(或功率板)都是各自独立的，分别通过多条控制器局域网总线(Controller Area Network，CAN)和硬线进行通信连接；比如，主驱控制器的主驱控制板和主驱驱动板是分别独立设置的，主驱驱动板通过硬线与主驱控制板连接，主驱驱动板再通过电流传感器和CAN与外部主驱硬件连接，主驱控制板通过硬线和输入转接板连接，输入转接板通过硬线与高压配电控制板连接；再比如，气泵控制器的气泵控制板和气泵功率板是分别独立设置的，气泵功率板通过硬线与气泵控制板链接，气泵控制板通过硬线与输入转接板连接，气泵功率板通过CAN和汽车内的气泵连接；高压配电控制板还通过多个继电器和CAN分别与空调等部件连接；高压配电控制板还通过单独的CAN分别连接到空调接口、电除霜接口、电加热接口以及直流变换器DCDC接口等，这些接口都是连接外部空调、DCDC等硬件设备。

然而，由于现有集成控制器中各个部件都是各自独立的，通过多条CAN和硬线进行连接的，每个部件对应的传输信号或数据的电路都是单独的，无法实现多个部件共用数据或信号传输电路，因此，各种CAN信号、硬线信号以及传感器信号都是单独处理和解析的，需要的元器件数量多，从而导致整个集成控制器的整体体积大、组装和结构布置复杂，集成程度较低。

针对此缺陷，本发明的技术方案主要在于：提供一种集成程度更高的集成控制，主要包括信号处理板、控制板和驱动板这三部分，控制板分别和信号处理板和驱动板连接，信号处理板用于集中处理各种CAN信号、传感器采集的信号以及硬线信号，将处理后的信号均发送给控制板，所有处理后的信号共用信号处理板和控制板之间的电路，由控制板根据信号处理板发送的信号并生成相应的驱动信号，生成的驱动信号共用控制板和驱动板之间的电路传输到驱动板，驱动板根据驱动信号驱动电动汽车中相应部件的工作。从而减少了元器件使用量少，集成程度高，整个集成控制器的体积也较小，组装和结构布置的复杂度低。

图2是本发明一示例性实施例示出的集成控制器的结构示意图。

如图2所示，本实施例提供的集成控制器包括：信号处理板21，控制板22以及驱动板23；其中，所述信号处理板21与所述控制板22连接，所述控制板22与所述驱动板23连接；所述信号处理板用于：接收电动汽车中各个传感器采集的信号、硬线输入信号以及CAN信号，对接收到的信号进行处理以得到处理后的信号，并将所述处理后的信号发送至控制板；所述控制板用于：根据所述处理后的信号生成相应的驱动信号，将所述驱动信号发送至驱动板；所述驱动板用于：根据所述驱动信号驱动电动汽车相应的部件进行工作。

具体的，信号处理板可以但不限于包括中央处理器或微处理器等具有信号处理功能的处理器芯片，信号处理板包括多个引脚，用于连接外部的各种传感器、CAN和硬线，比如，油泵的温度传感器、气泵的电流传感器、电压传感器等，可以接收并解析处理各种传感器采集到的信号、CAN信号以及硬线信号，这些信号包括模拟信号、数字信号等。

本实施例提供了一种集成程度更高的集成控制，主要包括信号处理板、控制板和驱动板这三部分，控制板分别和信号处理板和驱动板连接，信号处理板用于集中处理各种CAN信号、传感器采集的信号以及硬线信号，将处理后的信号均发送给控制板，所有处理后的信号共用信号处理板和控制板之间的电路，由控制板根据信号处理板发送的信号并生成相应的驱动信号，生成的驱动信号共用控制板和驱动板之间的电路传输到驱动板，驱动板根据驱动信号驱动电动汽车中相应部件的工作。从而减少了元器件使用量少，集成程度高，整个集成控制器的体积也较小，组装和结构布置的复杂度低。

图3是本发明另一示例性实施例示出的集成控制器的结构示意图。

如图3所示，信号处理板21包括多个引脚，分别为P1、P2、P3、P4……P14和P15，引脚P1与主驱电流传感器连接，用于接收主驱电流传感器采集到的主驱相电流；引脚P2与油泵电流传感器连接，用于接收油泵电流传感器采集到的油泵相电流；引脚P3与气泵电流传感器连接，用于接收气泵电流传感器采集到的气泵相电流；引脚P4与直流母线电流传感器连接，用于接收直流母线电流传感器采集到的直流母线电流；引脚P5与直流母线的电压传感器连接，用于接收该电压传感器采集到的直流母线电压；引脚P6与主驱IGBT模块的温度传感器连接，用于接收该温度传感器采集到的主驱IGBT模块的温度；引脚P7与外部的硬线连接，用于接收硬线输入信号；引脚P8与油泵IGBT模块的温度传感器连接，用于接收该温度传感器采集到的油泵IGBT模块的温度；引脚P9与气泵IGBT模块的温度传感器连接，用于接收该温度传感器采集到的气泵IGBT模块的温度；引脚P10与电动汽车的电机的温度传感器连接，用于接收该温度传感器采集到的电机温度；引脚P11与旋变传感器连接，用于接收旋变输入信号；引脚P12与CAN连接，用于接收或发送CAN信号；引脚P13与电动汽车各部件的接触器(或继电器)连接，用于接收采集到的各个接触器(或继电器)的状态信息，并向各个接触器(或继电器)发送开关控制信号。

进一步的，信号处板通过引脚P14和引脚P15均与控制板连接，信号处理板还用于：按照预设实时性条件，将所述处理后的信号划分成第一类信号和第二类信号；并通过引脚P14将第一类信号发送至控制板，通过引脚P15将第二类信号发送至控制板；其中，所述第一类信号是满足所述预设实时性条件的信号，所述第二类信号是不满足所述预设实时性条件的信号。

具体的，第一类信号为满足控制对实时性要求高的信号，比如，当信号处理板接收到的电机温度过高，且已经超过可能出现故障的阈值时，则需要生成第一控制信号，以控制电机停止运转或者快速启动电机冷却系统对电机进行冷却，该第一控制信号则为对控制实时性要求较高的第一类信号，信号处理器将该第一控制信号通过引脚P14发送至控制板，以使控制板接收到第一控制信号后，优先执行该第一控制信号。第二类信号为控制对实时性要求不高的信号，比如，当用户按电动汽车的窗户升降按钮时会产生一个信号，信号处理器接收到该信号后生成第二控制信号，这类信号则属于对控制实时性要求不高的信号，信号处理板通过引脚P15将第二控制信号发送至控制板，以使控制板控制窗户升降。当控制板同时接收到第一类信号和第二类信号时，控制板优先执行引脚P14传输的第一类信号。

本实施例中，第一类信号共用信号处理板的引脚P14与控制板之间的电路，第二类信号共用信号处理板的引脚P15与控制板之间的电路，进一步减少了元器件的使用量，以及简化了线路布置，有助于提高集成控制器的集成程度。

进一步的，参见图3，控制板22是由第一控制芯片221和第二控制芯片222集成得到的；其中，所述第一控制芯片用于控制电动汽车的主驱电机；所述第二控制芯片用于控制电动汽车的油泵电机和气泵电机。

具体的，油泵电机和气泵电机的性能参数相似，控制算法一致，因此，选择可以共用的芯片完成油泵电机和气泵电机相应功能的。

本实施例中，通过将主驱电机的控制芯片和油泵电机、气泵电机的控制芯片集成一个控制板，进一步的提高了整个集成控制器的集成程度，降低组装和结构上的复杂度。

进一步的，参见图3，驱动板23是由主驱驱动模块231、油泵驱动模块232和气泵驱动模块233集成得到的；所述主驱驱动模块与所述第一控制芯片连接；所述油泵驱动模块和气泵驱动模块与所述第二控制芯片连接。

其中，主驱驱动模块包括主驱驱动芯片，油泵驱动模块包括油泵驱动芯片，气泵驱动模块包括气泵驱动芯片。

进一步的，参见图3，所述驱动板23还与主驱绝缘栅双极型晶体管IGBT模块、油泵IGBT模块以及气泵IGBT模块连接。

具体的，将现有技术中的三个独立的驱动板集成为一块驱动板，通过接收控制板的信号，分别控制主驱驱动模块、油泵驱动模块和气泵驱动模块，通过三个驱动模块处理得到各自的驱动IGBT信号并输出，分别传输到主驱IGBT模块、油泵IGBT模块以及气泵IGBT模块，以使各个IGBT模块分别完成相应的驱动工作。

本实施例中，通过将主驱驱动模块、油泵驱动模块和气泵驱动模块这三个独立的部分集成到一个驱动板上，进一步提高了整个集成控制器的集成程度，降低组装和结构上的复杂度。同时控制板和驱动板之间还能实现电路共用，不需要单独为每个驱动模块布设各自的电路，减少了元器件的使用量以及降低了电路布设的复杂程度。

在一个实施例中，所述信号处理板还用于：对所述接收到的信号进行滤波，以剔除错误信号，得到滤波后的信号；对所述滤波后的信号进行信号校验。

具体的，信号处理板接收到的所有信号中，存在由于传感器或者线路故障导致的接收的信号不完整或者接收的信号错误的情况，因此，信号处理板在接收到信号后，需要对接收到的信号进行滤波处理，以剔除错误的信号和不完整的信号；然后对滤波后的信号进行校验，进一步保证信号的正确。

示例性的，对信号的滤波可以采用软硬件滤波的方式，剔除坏信号，以及采用奇偶校验的方式对信号进行校验。

本实施例中，信号处理板实现了对各种CAN信号、传感器信号以及硬线信号的集中滤波、校验处理。

在一个实施例中，所述信号处理板还用于：根据所述接收到的信号和预设条件，判断电动汽车中相应的部件是否发生故障。

具体的，信号处理板接收到CAN信号、传感器信号以及硬线信号后，会根据一些预设的阈值条件进行判断，根据判断结果来确定产生信号的部件是否发生故障，并在发生故障时自动采取保护措施。

比如，当接收到油泵温度信号后，信号处理板会分别判断油泵温度是否大于第一温度阈值、第二温度阈值和第三温度阈值，且，第一温度阈值小于第二温度阈值，第二温度阈值小于第三温度阈值；若油泵温度大于第一预设阈值，则生成第一控制信号，将第一控制信号发送至控制板，控制板根据第一控制信号控制电动汽车中的油泵冷却系统开启进行冷却；若油泵温度大于第二温度阈值，则信号处理板在生成控制信号控制冷却系统开启的同时，还会生成预警信号，比如，触发蜂鸣器报警、或者控制指示灯常亮等，以提示相关人员引起重视；若油泵温度大于第三温度阈值，则说明油泵发生故障，那么信号处理板在生成预警信号的同时自动控制油泵停止工作，以保证安全。

再比如，当信号处理板接收到直流母线电流后，会将其与预设电流阈值进行比较，当直流母线电流大于预设电流阈值时，则说明直流母线可能出现短路，那么信号处理板会生成相应的控制信号自动控制集成控制器断电，并生成相应的预警信息。

本实施例中，信号处理板实现了根据接收到的信号进行硬件级的故障判断及保护。

在一个实施例中，所述信号处理板还用于：接收电动汽车的整车控制器VCU或电池管理系统BMS发送的接触器控制指令；根据所述接触器控制指令控制电动汽车的相应部件的接触器闭合或断开。

具体的，接触器用来控制各个部件的上电和下电，接触器闭合，则电动汽车内的相应部件上电，接触器断开，则相应部件下电。信号处理板通过CAN接收外部VCU或BMS发送的接触器控制指令，来控制接触器的闭合和断开。比如，VCU发送空调系统的接触器闭合指令，信号处理板接收到该接触器闭合指令后控制空调的接触器闭合，使空调完成上高压电操作；再比如，BMS发送DCDC接触器闭合指令，信号处理板接收到该指令后控制DCDC的接触器闭合。

进一步的，本实施例中，所述信号处理板还用于：实时采集电动汽车中各个部件的接触器的状态信息，所述状态信息包括接触器的触点之间的电压；根据所述状态信息判断接触器的触点是否发生故障。

具体的，接触器的触点之间的电压是相应的部件工作所需电压，比如，空调系统需要上高压电，240伏(V)，那么，空调系统的接触器的触点之间的电压则需要是240V；DCDC工作需要的是低压电，则DCDC的接触器的触点之间的电压则为DCDC需要的低电压。因此，实时检测接触器两端的电压，将检测值与实际理论值进行比较，可以判断接触器触点是否出现异常。

本实施例中，信号处理板融合了高压仓板的作用，不需要单独设置高压仓板，进一步提高了整个集成控制器的集成程度。

本实施例提高的集成控制器，硬件架构层次分明，有利于集中突出实现信号处理板、控制板和驱动板这三个功能板的作用。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种集成控制器，其特征在于，包括：信号处理板，控制板以及驱动板；其中，所述信号处理板与所述控制板连接，所述控制板与所述驱动板连接；

所述信号处理板用于：接收电动汽车中各个传感器采集的信号、硬线输入信号以及CAN信号，对接收到的信号进行处理以得到处理后的信号，并将所述处理后的信号发送至控制板；

所述控制板用于：根据所述处理后的信号生成相应的驱动信号，将所述驱动信号发送至驱动板；

所述驱动板用于：根据所述驱动信号驱动电动汽车相应的部件进行工作。

2.根据权利要求1所述的集成控制器，其特征在于，所述信号处理板还用于：

对所述接收到的信号进行滤波，以剔除错误信号，得到滤波后的信号；

对所述滤波后的信号进行信号校验。

3.根据权利要求1所述的集成控制器，其特征在于，所述信号处理板还用于：

根据所述接收到的信号和预设条件，判断电动汽车中相应的部件是否发生故障。

4.根据权利要求1所述的集成控制器，其特征在于，所述信号处理板还用于：

接收电动汽车的整车控制器VCU或电池管理系统BMS发送的接触器控制指令；

根据所述接触器控制指令控制电动汽车的相应部件的接触器闭合或断开。

5.根据权利要求4所述的集成控制器，其特征在于，所述信号处理板还用于：

实时采集电动汽车中各个部件的接触器的状态信息，所述状态信息包括接触器的触点之间的电压；

根据所述状态信息判断接触器的触点是否发生故障。

6.根据权利要求1所述的集成控制器，其特征在于，所述信号处理板还用于：

按照预设实时性条件，将所述处理后的信号划分成第一类信号和第二类信号；

其中，所述第一类信号是满足所述预设实时性条件的信号，所述第二类信号是不满足所述预设实时性条件的信号。

7.根据权利要求1-6任一项所述的集成控制器，其特征在于，所述控制板集成有第一控制芯片和第二控制芯片；

所述第一控制芯片用于控制电动汽车的主驱电机；

所述第二控制芯片用于控制电动汽车的油泵电机和气泵电机。

8.根据权利要求7所述的集成控制器，其特征在于，所述驱动板集成有：主驱驱动模块、油泵驱动模块和气泵驱动模块；

所述主驱驱动模块与所述第一控制芯片连接；

所述油泵驱动模块和气泵驱动模块与所述第二控制芯片连接。

9.根据权利要求8所述的集成控制器，其特征在于，所述驱动板还与主驱绝缘栅双极型晶体管IGBT模块、油泵IGBT模块以及气泵IGBT模块连接。

10.根据权利要求9所述的集成控制器，其特征在于，所述各个传感器采集的信号包括以下项中的任意一项或多项：

主驱相电流，油泵相电流，气泵相电流，直流母线电流，直流母线电压，主驱IGBT模块的温度，油泵IGBT模块的温度，气泵IGBT模块的温度，电机温度，旋变输入信号。

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