CN205800811U - 一种电动汽车行车状态上下电控制系统及电动汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电动汽车行车状态上下电控制系统及电动汽车，该控制系统包括：集成控制器；多个高低压零部件；所述集成控制器分别与各个高低压零部件连接；所述集成控制器通过与高低压零部件之间的连接，向高低压零部件发送用于标识所述集成控制器自身状态的第一信号；所述高低压零部件通过与所述集成控制器之间的连接，向所述集成控制器发送用于标识所述高低压零部件自身状态的第二信号。本实用新型实施例通过设置一集成控制器并通过该集成控制器与高低压零部件之间的信号传递来控制车辆的上下电；该控制系统简化了控制器的控制逻辑，使得复杂的上下电过程清晰化，提高车辆的整体效率。

Description

一种电动汽车行车状态上下电控制系统及电动汽车

技术领域

本实用新型涉及汽车技术领域，特别是指一种电动汽车行车状态上下电控制系统及电动汽车。

背景技术

面对日趋严峻的能源与环境问题，节能与新能源汽车正成为当前各国研究的热点。在我国节能与新能源汽车得到了政府和工业界的高度重视，并将其定为战略性新兴产业之一。作为节能与新能源汽车的一种，纯电动汽车在行驶过程中具有无尾气排放、能量效率高、噪声低、可回收利用能量等多项优点，因此大力发展纯电动汽车对能源安全、环境保护具有重大意义。

随着纯电动汽车的快速发展，集成控制成为纯电动汽车当前发展的趋势。集成控制，顾名思义，依托现阶段微处理器强大的计算能力，丰富的功能及外部资源，将负责不同功能的单独控制器有效的集为一体，通过共用硬件资源，实现原先由多个独立控制器完成的所有功能。集成控制不仅能够节约硬件资源、降低控制器成本，与此同时由于系统得到了整合，从另一方面提高了整体的稳定性。在纯电动汽车中，为保证驱动电机的高速稳定运行，对电机控制器的实时性要求较高，其控制周期一般在微妙级；而整车控制器，其实时性要求较电机控制器低，控制周期一般在毫秒级，在这样的背景下，由电机控制器整合整车控制器所实现的功能成为当前纯电动汽车集成控制发展的方向。

上下电控制是纯电动汽车控制的重要组成部分，与传统燃油车不同，纯电动汽车存在大量高、低压零部件，如动力电池，电池管理系统BMS，高低压直流电源转换装置DC/DC，空调暖风加热系统PTC等高压部件和仪表，中控，车身控制模块BCM，电子助力转向系统EPS，制动助力系统等低压系统，为此需要制定详细策略保证这些高低压零部件上下电过程的正常工作及合理配合。当前纯电动汽车上下电过程大多由整车控制器直接对各个高低压零部件进行主动控制来实现，过程复杂，受外界因素及零部件状态影响较大，若其中一个环节出现问题将影响车辆的上下电过程。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种电动汽车行车状态上下电控制系统及电动汽车，解决了现有技术中由整车控制器对各个高低压零部件进行主动控制来实现上下电导致过程复杂，不易检错的问题。

为了达到上述目的，本实用新型实施例提供一种电动汽车行车状态上下电控制系统，包括：

集成控制器；

多个高低压零部件；

所述集成控制器分别与各个高低压零部件连接；

所述集成控制器通过与高低压零部件之间的连接，向高低压零部件发送用于标识所述集成控制器自身状态的第一信号；

所述高低压零部件通过与所述集成控制器之间的连接，向所述集成控制器发送用于标识所述高低压零部件自身状态的第二信号。

其中，多个所述高低压零部件包括：

电池管理系统BMS、高低压直流电源转换装置DC/DC、空调暖风加热系统PTC、空调压缩机EAS、电动助力转向系统EPS以及车辆仪表系统ICM。

其中，所述上下电控制系统还包括：

状态跳转机；所述状态跳转机与所述集成控制器连接；或者所述状态跳转机集成于所述集成控制器内。

本实用新型实施例还提供一种电动汽车，包括如上所述的电动汽车行车状态上下电控制系统。

本实用新型的上述技术方案至少具有如下有益效果：

本实用新型实施例的电动汽车行车状态上下电控制系统及电动汽车中，通过设置一集成控制器并通过该集成控制器与高低压零部件之间的信号传递来控制车辆的上下电；该控制系统简化了控制器的控制逻辑，使得复杂的上下电过程清晰化，提高车辆的整体效率。

附图说明

图1表示本实用新型的第一实施例提供的电动汽车行车状态上下电控制系统的组成结构图；

图2表示本实用新型的第一实施例提供的电动汽车行车状态上下电控制系统中电动汽车的上下电过程中的状态跳转框图之一；

图3表示本实用新型的第一实施例提供的电动汽车行车状态上下电控制系统中电动汽车的上下电过程中的状态跳转框图之二；

图4表示本实用新型的第一实施例提供的电动汽车行车状态上下电控制系统中电动汽车的上下电过程中的状态跳转框图之三；

图5表示本实用新型的第一实施例提供的电动汽车行车状态上下电控制系统中电动汽车的上下电过程中的状态跳转框图之四。

附图标记说明：

1-集成控制器；2-高低压零部件；21-电池管理系统；22-高低压直流电源转换装置；23-空调暖风加热系统；24-空调压缩机；25-电动助力转向系统；26-车辆仪表系统。

具体实施方式

为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

第一实施例

如图1所示，本实用新型的第一实施例提供一种电动汽车行车状态上下电控制系统，包括：

集成控制器1；

多个高低压零部件2；

所述集成控制器分别与各个高低压零部件2连接；

所述集成控制器1通过与高低压零部件2之间的连接，向高低压零部件2发送用于标识所述集成控制器自身状态的第一信号；

所述高低压零部件2通过与所述集成控制器1之间的连接，向所述集成控制器1发送用于标识所述高低压零部件自身状态的第二信号。

具体的，车辆上下电过程中集成控制器根据当前状态向高低压零部件发送第一信号，高低压零部件在接收到集成控制器发送的第一信号后，根据第一信号携带的状态的不同，执行相应的动作，之后将当前状态通过第二信号反馈给集成控制器；集成控制器则根据高低压零部件反馈的第二信号进行逻辑判断，当满足一定条件时进行状态跳转并对状态进行更新；集成控制器与高低压零部件通过信号进行交互，通过对信号内容的更新实现车辆的上下电过程。

进一步的，如图1所示多个所述高低压零部件包括：

电池管理系统BMS 21、高低压直流电源转换装置DC/DC 22、空调暖风加热系统PTC23、空调压缩机EAS 24、电动助力转向系统EPS 25以及车辆仪表系统ICM 26。

具体的，本实用新型的上述实施例中所述上下电控制系统还包括：

状态跳转机；所述状态跳转机与所述集成控制器连接；或者所述状态跳转机集成于所述集成控制器内。

状态跳转机可对第二信号以及集成控制器的状态进行逻辑判断，满足预设条件时控制集成控制器进行状态跳转。

具体的，本实用新型的上述实施例中将行车模式下纯电动汽车的上下电过程细分为11个状态，包括：

集成控制器初始化状态、低压零部件自检状态、动力电池自检状态、高压系统预充电状态、高压零部件自检状态、行车状态、零功率状态、高压下电状态、高压下电检测状态、低压下电状态及集成控制器掉电状态。

在以上每个状态下集成控制器将发出与之对应的状态标识(利用第一信号发送其状态标识)，高低压零部件根据状态标识进行不同的操作并向集成控制器反馈状态(利用第二信号反馈其状态)，集成控制器根据高低压零部件的状态反馈跳转到相应的状态。

具体的，为了更清楚的描述本实用新型的第一实施例提供的电动汽车行车状态上下电控制系统的功能，下面结合具体的实例对利用本实用新型的电动汽车行车状态上下电控制系统实现电动汽车上下电的过程进行详细描述：

如图2所示，车辆上电后首先进入集成控制器初始化状态(A1)，此时集成控制器完成I/O、A/D、CAN通讯与SPI通讯的初始化配置，读取EEPROM信息并进行控制器自检，之后唤醒BMS、DC/DC、PTC、EAS、EPS与ICM控制器并进行集成控制器内部故障检测，在集成控制器初始化阶段状态码A1不通过CAN向外发送，仅用于内部应用。在集成控制器初始化阶段，BMS、DC/DC等高低压零部件在接收到唤醒信号后进行初始化，此时集成控制器延时T1时间后进行状态跳转(跳转至A2状态)，其中时间T1能够满足高低压零部件的初始化需求。

跳转至低压零部件自检状态(A2)后，集成控制器周期发送CAN报文(包括发送状态码A2)、开始故障检测(此时不检测高压故障)并对电机旋变进行初始化；接收到状态码A2后BMS、DC/DC、PTC、EAS、EPS与ICM进行低压自检，并通过CAN网络向集成控制器反馈自检状态；集成控制器在T2时间内接收到BMS、DC/DC、EPS与ICM自检完成标志且未发生下电故障则跳转至动力电池自检状态(A3)否则跳转至低压下电状态(A10)。其中PTC与EAS是否初始化完成不影响基本行车功能，因此跳转条件中不予考虑。

跳转至动力电池自检状态(A3)后，集成控制器周期发送闭合高压继电器命令同时继续进行故障检测。该状态下BMS进行电池系统高压漏电检测以及电池包循环检测，并向集成控制器反馈检测状态，集成控制器在T3时间内接收到BMS检测完成标志且未发生下电故障则跳转至高压预充电状态(A4)否则跳转至低压下电状态(A10)。

如图3所示，跳转到高压系统预充电状态(A4)后，集成控制器继续进行故障检测。该状态下BMS进行动力电池预充电控制并进行漏电检测，同时向集成控制器反馈预充电状态，集成控制器在时间T4内接收到BMS的动力电池预充电完成标志，且无下电故障则跳转到状态A5，否则跳转到状态A8，进入高压下电。

跳转到高压零部件自检状态(A5)后，集成控制器继续进行故障检测，同时检测电机高压系统工作状态。该状态下BMS进行动力电池状态检测、检测动力电池漏电状态，同时向集成控制器反馈；DC/DC、PTC与EAS对自身的高压系统进行检测，并向集成控制器反馈自检状态。集成控制器在时间T5内接收到BMS的动力电池高压自检完成与DC/DC高压自检完成标志，且无下电故障则跳转到状态A6，否则跳转到状态A8，进入高压下电。在该状态中，PTC与EAS是否高压自检完成不影响基本行车功能，因此跳转条件中不予考虑。

跳转到行车状态(A6)后，集成控制器继续进行故障检测，同时执行整车控制逻辑并对电机进行扭矩、转速控制。该状态下BMS进行动力电池状态检测(电池包循环检测)、检测动力电池漏电状态，同时向集成控制器反馈；DC/DC、PTC、EAS、EPS与ICM对自身工作状态进行检测，并向集成控制器反馈。此时集成控制器监测驾驶员操作，当接收到驾驶员下电请求或检测到高压下电故障则跳转到状态A7，否则将一直保持在该状态。

如图4所示，跳转到零功率状态(A7)后，集成控制器进行故障检测同时对电机进行零功率控制。该状态下BMS进行漏电检测，DC/DC、PTC与EAS停止功率输出并向集成控制器反馈状态，集成控制器若在时间T7内接收到DC/DC、PTC与EAS全部进入0功率状态的标志位，则跳转到状态A8，否则延时T7'强制跳转到A8，其中时间T7'>T7。

跳转到零功率状态(A8)后，集成控制器进行故障检测，该状态下BMS进行电池包检测同时断开电池内部高压继电器，DC/DC、PTC与EAS关闭使能并向集成控制器反馈状态，集成控制器若在时间T8内接收到动力电池高压继电器断开完成标志以及DC/DC、PTC、EAS的关闭使能标志则集成控制器执行高压放电和断整车继电器操作并跳转到状态A9，否则延时T8'强制跳转到A9，其中时间T8'>T8。

跳转到高压下电检测状态(A9)后，集成控制器进行故障与高压下电检测。该状态下BMS进行漏电检测与电池包检测，集成控制器若在时间T9内检测到车内高压系统电压降低到安全范围则跳转到状态A10，否则延时T9'强制跳转到A10，其中时间T9'>T9。

如图5所示，跳转到低压下电状态(A10)后，集成控制器进行故障检测，关闭对BMS、DC/DC、PTC、EAS、EPS、ICM的唤醒，同时关闭CAN总线收发。该状态下BMS、DC/DC、PTC、EAS、EPS、ICM执行低压掉电操作。集成控制器延时T10跳转到A11状态。

跳转到集成控制器掉电状态(A11)后，集成控制器停止故障检测，此时进行写EEPROM操作，之后低压下电。

纯电动汽车控制器集成化是当前发展的趋势，即将之前由多个控制器完成的功能集合于一个控制器中，控制器集成化不仅可以通过硬件资源共用降低车辆制造成本，同时由于减少了控制器之间的物理连接还有助于提高系统的可靠性与稳定性。本实用新型的第二实施例提供的控制系统中，集成控制器则集成现有技术中的整车控制器与电机控制器功能；传统纯电动汽车中，上下电需要各个分控制系统的紧密配合，尤其是整车控制器、电机控制器与电池管理系统这三大控制器。本实用新型中提到的集成控制器已经将整车控制器与电机控制器的功能集成，因此在上下电过程中需要重新对之前由两个控制器单独完成的任务工作进行整合，在提高整体效率、保证可靠性的前提下完成车辆的上下电。

综上，本实用新型实施例提供的控制系统采用状态机制实现车辆的上下电，与传统的由控制器主动控制高低压零部件实现车辆的上下电不同。上下电过程中集成控制器根据当前状态向高低压零部件发送状态码，高低压零部件在接收到集成控制器发送的状态码后，根据状态码的不同，执行相应的动作，之后将当前状态反馈给集成控制器；集成控制器则根据高低压零部件反馈的状态信息进行逻辑判断，当满足一定条件时进行状态跳转并对状态码进行更新；集成控制器与高低压零部件通过状态码进行交互，通过状态码的更新实现车辆的上下电过程。该方法简化了控制器的控制逻辑，使复杂的上下电过程清晰化，同时当上下电过程发生异常时能够容易的定位问题；另外该方法将原先整车控制器与电机控制器的上下电过程整合在了一起，提高了系统的集成度，在一定程度上提高了系统的可靠性。

第二实施例

为了更好的实现上述目的，本实用新型的第二实施例提供一种电动汽车，包括如上所述的电动汽车行车状态上下电控制系统。

需要说明的是，本实用新型实施例提供的电动汽车是包括上述第一实施例提供的电动汽车行车状态上下电控制系统的电动汽车，则上述电动汽车行车状态上下电控制系统的所有实施例均适用于该电动汽车，且均能达到相同或相似的有益效果。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种电动汽车行车状态上下电控制系统，其特征在于，包括：

集成控制器；

多个高低压零部件；

所述集成控制器分别与各个高低压零部件连接；

所述集成控制器通过与高低压零部件之间的连接，向高低压零部件发送用于标识所述集成控制器自身状态的第一信号；

所述高低压零部件通过与所述集成控制器之间的连接，向所述集成控制器发送用于标识所述高低压零部件自身状态的第二信号。

2.根据权利要求1所述的电动汽车行车状态上下电控制系统，其特征在于，多个所述高低压零部件包括：

电池管理系统BMS、高低压直流电源转换装置DC/DC、空调暖风加热系统PTC、空调压缩机EAS、电动助力转向系统EPS以及车辆仪表系统ICM。

3.根据权利要求1所述的电动汽车行车状态上下电控制系统，其特征在于，所述上下电控制系统还包括：

状态跳转机；所述状态跳转机与所述集成控制器连接；或者所述状态跳转机集成于所述集成控制器内。

4.一种电动汽车，其特征在于，包括如权利要求1-3任一项所述的电动汽车行车状态上下电控制系统。