CN201839020U - 同时控制混合动力汽车电机和dc-dc电源的控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种同时控制混合动力汽车电机和DC-DC电源的控制系统，DC-DC电源连接在高压蓄电池和低压蓄电池之间，电机通过电机驱动器连接到高压蓄电池，该控制系统包括DSP控制电路，DSP控制电路的输出用于控制DC-DC电源和电机驱动器。本实用新型使用DSP控制电路同时控制混合动力汽车电机和DC-DC电源，节省了成本，简化了结构和体积，提高了控制精度；省去了多个控制器之间相互通讯，减小了通讯负荷。而且，对低压蓄电池进行精确充电管理控制，在保证充电效率的前提下，提高电池的寿命，同时也使电能合理分配，进而提高整车的效率。对高压蓄电池进行检测，在不同电压时对所述电机和所述DC-DC电源进行过压或欠压保护，提高了控制系统的可靠性和灵活性。

Description

同时控制混合动力汽车电机和DC-DC电源的控制系统 

技术领域

本实用新型涉及车辆控制技术领域，尤其涉及一种同时控制混合动力汽车电机和DC-DC电源的控制系统。 

背景技术

目前，节能环保成为汽车行业发展的新趋势。为此，混合动力汽车越来越受到人们的关注，所谓混合动力汽车，就是在车上安装了一台大功率的电动机作为辅助动力，从而降低了主发动机的油耗，使效率更高，污染更少。 

混合动力汽车需要增加电机和高压蓄电池(通常是288V蓄电池)，相应的整个控制系统就需要发生变化，如图1所示的现有技术的控制混合动力汽车电机和DC-DC电源的控制系统的原理框图，所述DC-DC电源13连接在高压蓄电池11(通常是288V蓄电池)和低压蓄电池131(通常是12V蓄电池)之间，所述电机141通过电机驱动器14连接到所述高压蓄电池11，直流电源控制器12控制DC-DC电源13，电机控制器15控制电机驱动器14，整车控制器16和电机控制器15、直流电源控制器12相互通讯(通常为CAN通讯)，由整车控制器16进行总体控制。 

该控制系统工作过程大致如下：高压蓄电池11经过逆变后给电机141供电，并通过DC-DC电源13给容量较低的低压蓄电池131充电，低压蓄电池131给汽车上的其它设备供电，比如电机控制器、雨刷、音响等。 

由于DC-DC电源13和电机驱动器14分别使用不同的控制器控制，控制的时钟信号需要同步，控制精度不高；控制器之间需要相互通讯，占用大量通讯资源；整个控制器结构也较为复杂。 

实用新型内容

为了解决现有技术的上述问题，本实用新型的目的是提供一种同时控制混合动力汽车电机和DC-DC电源的控制系统，以节省成本、简化结构和体积，提高控制精度；减小通讯负荷，节省整车控制器的资源。 

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种同时控制混合动力汽车电机和DC-DC电源的控制系统，所述DC-DC电源连接在高压蓄电池和低压蓄电池之间，所述电机通过电机驱动器连接到所述高压蓄电池，该控制系统包括DSP控制电路，所述DSP控制电路的输出用于控制所述DC-DC电源和所述电机驱动器。 

作为优选，所述DSP控制电路具体包括： 

DSP，所述DSP包括AD输入端、ABZ输入端、第一PWM输出端和第二PWM输出端； 

第一输入缓冲电路，其输入端接入所述电机的编码信号，输出端连接所述ABZ输入端； 

第一输出缓冲电路，其输入端连接所述第一PWM输出端，输出端连接所述电机驱动器； 

第二输出缓冲电路，其输入端连接所述第二PWM输出端，输出端连接所述DC-DC电源； 

所述AD输入端接入所述电机驱动器、所述DC-DC电源、所述高压蓄电池和所述低压蓄电池的反馈信号。 

作为优选，所述DSP控制电路还包括： 

第一AD运放与比较电路，其输入端接入所述电机的三相电流信号、所述电机驱动器的温度信号，输出端连接所述AD端； 

第二AD运放与比较电路，其输入端接入所述低压蓄电池的电压信号和电流信号，输出端连接所述AD端； 

第三AD运放与比较电路，其输入端接入所述高压蓄电池的电压信号和电流信号，输出端连接所述AD端。 

作为优选，所述第一输出缓冲电路和第二输出缓冲电路均具有使能端，所述第一AD运放与比较电路、第二AD运放与比较电路和第三AD运放与比较电路均具有控制信号输出端；所述第一AD运放与比较电路的控制信号输出端连接所述第一输出缓冲电路的使能端；所述第二AD运放与比较电路的控制信号输出端连接所述第二输出缓冲电路的使能端；所述第三AD运放与比较电路的控制信号输出端与所述第一输出缓冲电路的使能端和所述第二输出缓冲电路的使能端均连接。 

作为优选，所述高压蓄电池的标准电压为288V，所述低压蓄电池的标准电压为12V。 

作为优选，所述DSP还用于： 

当所述低压蓄电池的电压小于标准电压时，控制所述DC-DC电源以恒定电流对所述低压蓄电池进行充电； 

当所述低压蓄电池的电压大于标准电压小于上限电压时，控制所述DC-DC电源以固定负斜率减小的电流对所述低压蓄电池进行充电； 

当所述低压蓄电池的电压大于上限电压时，控制所述DC-DC电源停止对所述低压蓄电池进行充电。 

作为优选，所述DSP还包括IO接口端，所述IO接口端通过光耦合器电路与外接接口相连接。 

作为优选，所述DSP还用于： 

根据所述第三AD运放与比较电路接入的所述高压蓄电池的电压信号和电流信号，对所述电机和所述DC-DC电源分别进行过压或欠压保护。 

作为优选，所述DSP还包括CAN通信端，所述CAN通信端通过CAN总线通讯电路与所述整车控制器相连接。 

作为优选，所述DSP还包括SPI接口，所述SPI接口与存储电路相连接。 

本实用新型的有益效果在于，用一个基于DSP的控制电路同时控 制混合动力汽车电机和DC-DC电源，减少了一个控制器，节省了成本，简化了结构和体积；只涉及一个时钟信号，没有同步问题，控制精度更高；省去了多个控制器之间的相互通讯，减小了通讯负荷，节省了整车控制器的资源。而且，对低压蓄电池进行精确充电管理控制，在保证充电效率的前提下，提高电池的寿命，同时也使电能合理分配，进而提高整车的效率。对高压蓄电池进行检测，在不同电压时对所述电机和所述DC-DC电源进行过压或欠压保护，提高了控制系统的可靠性和灵活性。 

附图说明

图1是现有技术的控制混合动力汽车电机和DC-DC电源的控制系统的原理框图； 

图2是本实用新型实施例的同时控制混合动力汽车电机和DC-DC电源的控制系统的原理框图； 

图3是图2中DSP控制电路的原理框图； 

图4是低电压蓄电池电压-充电电流的关系曲线图。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。 

如图2所示的本实施例的同时控制混合动力汽车电机和DC-DC电源的控制系统的原理框图，所述DC-DC电源13连接在高压蓄电池11(通常是标准电压为288V的蓄电池)和低压蓄电池131(通常是标准电压为12V的蓄电池)之间，所述电机141通过电机驱动器14连接到所述高压蓄电池11，该控制系统包括DSP控制电路21，该DSP控制电路21与整车控制器16相互通讯(例如CAN通讯)，所述DSP控制电路2的输出用于控制所述DC-DC电源13和所述电机驱动器14。DSP控制电路21可以根据需要进行硬件和软件设计，可以有很多种具体不同的 基于DSP的控制电路。本实施例中给出一种具体的DSP控制电路2，如图3所示，整个控制电路设置在控制板20上，所述DSP控制电路2具体包括： 

DSP 21(本实施例中以型号为TMS320F2812的DSP芯片为例)，所述DSP 21包括AD输入端、ABZ输入端、第一PWM输出端和第二PWM输出端； 

第一输入缓冲电路221，其输入端接入所述电机的编码信号(ABZ)，输出端连接所述ABZ输入端，第一输入缓冲电路221将5V信号降压至DSP允许(兼容)的3.3V； 

第一输出缓冲电路222，其输入端连接所述第一PWM输出端，输出端连接所述电机驱动器14，第一输出缓冲电路222将DSP 21的3.3V信号升压至通用的5V信号，将PWM信号发送给电机驱动器14(6路PWM信号)； 

第二输出缓冲电路232，其输入端连接所述第二PWM输出端，输出端连接所述DC-DC电源13，第二输出缓冲电路232将DSP 21的3.3V信号升压至通用的5V信号，将PWM信号发送给DC-DC电源13(1至4路PWM信号，假定本例电源使用buck降压电路实现，则只需要1路PWM控制信号)； 

所述AD输入端接入所述电机驱动器14、所述DC-DC电源13、所述高压蓄电池11和所述低压蓄电池131的各种反馈信号，构成闭环控制。 

第一AD运放与比较电路223，其输入端接入所述电机的三相电流信号(IA，IB，IC)、所述电机驱动器14的温度信号(TIGBT)，输出端连接所述AD端，电机驱动器14一般会包括IGBT驱动和IGBT驱动模块，采集的温度信号主要是IGBT模块的温度； 

第二AD运放与比较电路233，其输入端接入所述低压蓄电池131的电压信号(VDC 12V)和电流信号(IDC 12V)，输出端连接所述AD 端，本实施例中以标准电压为12V的蓄电池作为低压蓄电池131进行说明； 

第三AD运放与比较电路243，其输入端接入所述高压蓄电池11的电压信号(VDC 288V)和电流信号(IDC 288V)，输出端连接所述AD端，本实施例中以标准电压为288V的蓄电池作为高压蓄电池11进行说明。 

所述第一输出缓冲电路222和第二输出缓冲电路232均具有使能端，所述第一AD运放与比较电路223、第二AD运放与比较电路233和第三AD运放与比较电路243均具有控制信号输出端(根据设置输出高电平信号或低电平信号，比如接入信号正常时输出低电平信号，接入信号异常时输出高电平信号)；所述第一AD运放与比较电路223的控制信号输出端连接所述第一输出缓冲电路222的使能端(使能端能够封锁输出信号，比如使能端输入低电平信号时正常输出，输入高电平信号时封锁输出)，用于当所述电机141的三相电流信号和/或所述电机驱动器14的温度信号异常时封锁所述第一输出缓冲电路222的输出；所述第二AD运放与比较电路233的控制信号输出端连接所述第二输出缓冲电路232的使能端，用于当所述低压蓄电池131的电压信号和/或电流信号异常时封锁所述第二输出缓冲电路232的输出；所述第三AD运放与比较电路243的控制信号输出端与所述第一输出缓冲电路222的使能端和所述第二输出缓冲电路232的使能端均连接，用于当所述高压蓄电池11的电压信号和/或电流信号异常时同时封锁所述第一输出缓冲电路222的输出和所述第二输出缓冲电路232的输出。通过控制信号输出控制使能端，相当于设置了硬件保护电路，反馈信号出现异常时及时封锁输出。由于高压蓄电池11既给低压蓄电池131供电，又给电机141供电，因此它的电压信号或电流信号异常时可能需要同时封锁所述第一输出缓冲电路222的输出和所述第二输出缓冲电路232的输出，例如，当电压超过150V～410V的范围时，封锁第一输 出缓冲电路222的输出；当电压超过80V～410V的范围时，封锁第二输出缓冲电路232的输出；若电流超过设定值，则封锁全部第一、第二输出缓冲电流，实现保护。当然，硬件保护功能和控制功能可以通过软件编程实现。 

所述DSP 21还用于对低压蓄电池131进行精确充电管理控制，在保证充电效率的前提下，提高电池的寿命，同时也使电能合理分配，进而提高整车的效率。根据第二AD运放与比较电路233采集到的低压蓄电池131的反馈电压进行控制。如图3所示，以低压蓄电池131的标准电压为12V为例(其他电压原理相同)； 

当所述低压蓄电池131的电压小于12V(标准电压)时，控制所述DC-DC电源13以恒定电流对所述低压蓄电池进行充电(通常电流值为电池容量C/10)； 

当所述低压蓄电池131的电压大于12V(标准电压)小于14.5V(上限电压)时，控制所述DC-DC电源13以固定负斜率减小的电流对所述低压蓄电池131进行充电，即电压升高电流减小的反比例关系，斜率大小可以根据具体情况而定； 

当所述低压蓄电池131的电压大于14.5V(上限电压)时，控制所述DC-DC电源13停止对所述低压蓄电池进行充电，即电流为零。电压过大时，第二输出缓冲电路232的输出也会被封锁。 

所述DSP 21还用于根据所述第三AD运放与比较电路243接入的所述高压蓄电池的电压信号和电流信号，参考电机141和DC-DC电源13的工作范围(允许范围)，在不同电压时对所述电机和所述DC-DC电源进行过压或欠压保护，以提高系统的可靠性和灵活性。 

所述DSP还包括IO接口端，所述IO接口端通过光耦合器电路25与外接接口相连接，用于数字量的输入输出。 

所述DSP还包括CAN通信端，所述CAN通信端通过CAN总线通讯电路271与所述整车控制器16相连接，保持相互通讯。 

所述DSP还包括SPI接口，所述SPI接口与存储电路272相连接，用于存储数据。 

电源电路26用于给整个DSP控制电路2供电。 

本实施例中用一个基于DSP的控制电路同时控制混合动力汽车电机和DC-DC电源，减少了一个控制器，节省了成本，简化了结构和体积；只涉及一个时钟信号，没有同步问题，控制精度更高；省去了多个控制器之间的相互通讯，减小了通讯负荷，节省了整车控制器的资源。而且，对低压蓄电池进行精确充电管理控制，在保证充电效率的前提下，提高电池的寿命，同时也使电能合理分配，进而提高整车的效率。对高压蓄电池进行检测，在不同电压时对所述电机和所述DC-DC电源进行过压或欠压保护，提高了控制系统的可靠性和灵活性。 

以上实施例仅为本实用新型的示例性实施例，不用于限制本实用新型，本实用新型的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本实用新型的实质和保护范围内，对本实用新型做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本实用新型的保护范围内。 

Claims (8)

1.一种同时控制混合动力汽车电机和DC-DC电源的控制系统，所述DC-DC电源连接在高压蓄电池和低压蓄电池之间，所述电机通过电机驱动器连接到所述高压蓄电池，其特征在于，包括DSP控制电路，所述DSP控制电路的输出用于控制所述DC-DC电源和所述电机驱动器。

2.根据权利要求1所述的同时控制混合动力汽车电机和DC-DC电源的控制系统，其特征在于，所述DSP控制电路具体包括：

DSP，所述DSP包括AD输入端、ABZ输入端、第一PWM出端和第二PWM输出端；

第一输入缓冲电路，其输入端接入所述电机的编码信号，输出端连接所述ABZ输入端；

第一输出缓冲电路，其输入端连接所述第一PWM输出端，输出端连接所述电机驱动器；

第二输出缓冲电路，其输入端连接所述第二PWM输出端，输出端连接所述DC-DC电源；

所述AD输入端接入所述电机驱动器、所述DC-DC电源、所述高压蓄电池和所述低压蓄电池的反馈信号。

3.根据权利要求2所述的同时控制混合动力汽车电机和DC-DC电源的控制系统，其特征在于，所述DSP控制电路还包括：

第一AD运放与比较电路，其输入端接入所述电机的三相电流信号、所述电机驱动器的温度信号，输出端连接所述AD端；

第二AD运放与比较电路，其输入端接入所述低压蓄电池的电压信号和电流信号，输出端连接所述AD端；

第三AD运放与比较电路，其输入端接入所述高压蓄电池的电压信号和电流信号，输出端连接所述AD端。

4.根据权利要求3所述的同时控制混合动力汽车电机和DC-DC 电源的控制系统，其特征在于，所述第一输出缓冲电路和第二输出缓冲电路均具有使能端，所述第一AD运放与比较电路、第二AD运放与比较电路和第三AD运放与比较电路均具有控制信号输出端；所述第一AD运放与比较电路的控制信号输出端连接所述第一输出缓冲电路的使能端；所述第二AD运放与比较电路的控制信号输出端连接所述第二输出缓冲电路的使能端；所述第三AD运放与比较电路的控制信号输出端与所述第一输出缓冲电路的使能端和所述第二输出缓冲电路的使能端均连接。

5.根据权利要求4所述的同时控制混合动力汽车电机和DC-DC电源的控制系统，其特征在于，所述高压蓄电池的标准电压为288V，所述低压蓄电池的标准电压为12V。

6.根据权利要求2所述的同时控制混合动力汽车电机和DC-DC电源的控制系统，其特征在于，所述DSP还包括IO接口端，所述IO接口端通过光耦合器电路与外接接口相连接。

7.根据权利要求2所述的同时控制混合动力汽车电机和DC-DC电源的控制系统，其特征在于，所述DSP还包括CAN通信端，所述CAN通信端通过CAN总线通讯电路与所述整车控制器相连接。

8.根据权利要求2所述的同时控制混合动力汽车电机和DC-DC电源的控制系统，其特征在于，所述DSP还包括SPI接口，所述SPI接口与存储电路相连接。 

Images