CN206288003U - 电动车动力总成中心控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种电动车动力总成中心控制器，包括：中央处理单元、电源单元、信号采集单元、输出单元和通讯单元；所述电源单元连接所述中央处理单元的电源接口，信号采集单元连接中央处理单元的输入接口，输出单元连接中央处理单元的输出接口，通讯单元连接中央处理单元的通讯接口。本实用新型既能监控电池包，又能控制牵引电动机和变速器，降低了控制器成本，简化了线束、减轻了重量、降低了空间要求、简化了系统结构、提高了系统的可靠性，本实用新型既具有BMS、GCU、TCU控制器所需变量，又有整车控制所需变量，通过对驾驶员所需扭矩进行有效评估，在电池电量、路况、车况等因素条件下决定电动机最佳输出扭矩。

Description

电动车动力总成中心控制器

技术领域

本实用新型涉及电动汽车电子控制技术领域，尤其涉及一种电动车动力总成中心控制器。

背景技术

在当今社会，由于人类出行对机动车的依赖越来越高，导致环境不断恶化，电动车在全世界的得到了极大的推广应用，缓解了环境污染的压力。

目前，国家把电动车的主要技术分成三大块：电池、电机、电控，这是电动车必不可少的三要素。如果使用变速器，还必须加一个变速器控制器。电池带有电池管理系统（BMS）、牵引电机由电机控制器控制（MCU）、变速器由变速器控制器控制（TCU），整车控制器（VCU）。BMS、MCU、TCU这三个控制器各自完成各自的任务而受VCU的控制。BMS的主要功能是从电池包中分布式控制器上读取电池单元电压、温度、电流等，根据这些信号判断故障和计算SOC、SOH、SOP等，在有故障的情况下，采取措施进行均衡等长期、短期、和紧急的有效保护，接受外界信号和发送信号给外部控制器，提供外界需要的电压和功率；MCU的主要功能是根据VCU的指令，在BMS允许的范围内控制牵引电机向车轮及时准确地提供VCU所需的扭矩和转速；TCU的主要功能是根据VCU的指令决定行驶模式，根据驾驶员、车辆、电池、电机的即时状态决定最佳档位，如最佳档位和现有档位不合，就实施换档，在换档过程中，TCU控制电机转速和扭矩，其实目标档位也可以由VCU指定；VCU的主要功能根据驾驶员的需求、路况、车况、电机状况、变速器状况、电池状况指挥全局，和各个控制器的沟通通过CAN总线实现。

但是现有技术存在以下问题：

VCU不具有同时控制BMS单元、MCU单元、TCU单元的能力；

VCU单元线束结构复杂，质量较重；

因此，现有技术需要改进。

发明内容

根据本实用新型实施例的一个方面，提供的一种电动车动力总成中心控制器，包括：

中央处理单元、电源单元、信号采集单元、输出单元和通讯单元；

电动车动力总成中心控制器与电动车的电池组、电机和变速箱连接，将动力总成的控制功能集成到一个控制器，综合监控动力总成中的电池包、牵引电机、变速器；

所述电源单元连接所述中央处理单元的电源接口，所述信号采集单元连接中央处理单元的输入接口，所述输出单元连接中央处理单元的输出接口，所述通讯单元连接中央处理单元的通讯接口。

在基于上述电动车动力总成中心控制器的另一个实施例中，所述信号采集单元包括：

模拟量信号采集单元、数字量信号采集单元、旋变及正交解码信号采集单元、载波量信号采集单元；

所述模拟量信号采集单元采集模拟量信号包括：驾驶员操控的加速踏板位置信号、制动踏板位置信号、方向盘角度信号、各有关点的温度信号、制动压力信号、蓄电池电压信号、自动换档机构位置信号、换档机构电机电流信号、坡度信号，以及直流母线电流信号、动力电机驱动电流信号，所述模拟量信号采集单元与中央处理单元的模拟量信号输入端连接，并将采集的模拟量信号输入至中央处理单元；

所述数字量信号采集单元采集数字量信号包括：手刹信号、制动信号、换档操纵杆信号、继电器反馈信号，所述数字量信号采集单元与中央处理单元的数字量信号输入端连接，并将采集的数字量信号输入至中央处理单元；

所述旋变及正交解码信号采集单元所采集信号包括：动力电机的旋变磁场位置信号和转子的正交位置信号，所述旋变及正交解码信号采集单元与中央处理单元的旋变及正交解码信号输入端连接，并将采集的信号发送至中央处理单元；

所述载波量信号采集单元采集的载波量信号包括：变速器输入轴转速、输出轴转速、车轮转速信号，所述载波量信号采集单元与中央处理单元的载波量信号输入端连接，并将采集的载波量信号发送至中央处理单元。

在基于上述电动车动力总成中心控制器的另一个实施例中，所述输出单元包括：模拟量输出单元、开关量输出单元、变速器电机控制输出单元、主电源开关控制、牵引电机逆变输出单元。

在基于上述电动车动力总成中心控制器的另一个实施例中，所述中央处理单元的主控芯片采用BGA封装，满足大量的扇入扇出数。

与现有技术相比较，本实用新型具有以下优点：

本实用新型既能监控电池包，又能控制牵引电动机和变速器，这不仅降低了控制器的成本，还简化了线束、减轻了重量、降低了空间要求、简化了系统结构、提高了系统的可靠性，本实用新型既具有通常BMS、GCU、TCU等控制器所需变量，又有整车控制所需变量，信号量强大，本实用新型还能通过对驾驶员所需求的扭矩进行有效评估，在电池电量、路况、车况等多因素条件下决定电动机最佳输出扭矩。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本实用新型的实施例，并且连同描述一起用于解释本实用新型的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本实用新型，其中：

图1为本实用新型电子驻车系统控制器的一个实施例的结构示意图。

图中：1中央处理单元、2电源单元、3信号采集单元、31模拟量信号采集单元、32数字量信号采集单元、33旋变及正交解码信号采集单元、34载波量信号采集单元、4输出单元、41模拟量输出单元、42开关量输出单元、43变速器电机控制输出单元、44主电源开关控制、45牵引电机逆变输出单元、5通讯单元。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本实用新型的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

图1为本实用新型电子驻车系统控制器的一个实施例的结构示意图，如图1所示，该实施例的电子驻车系统控制器包括：

中央处理单元1、电源单元2、信号采集单元3、输出单元4和通讯单元5；

电动车动力总成中心控制器与电动车的电池组、电机和变速箱连接，将动力总成的控制功能集成到一个控制器，综合监控动力总成中的电池包、牵引电机、变速器；

所述电源单元2连接所述中央处理单元1的电源接口，所述信号采集单元3连接中央处理单元1的输入接口，所述输出单元4连接中央处理单元1的输出接口，所述通讯单元5连接中央处理单元1的通讯接口。

所述信号采集单元3包括：模拟量信号采集单元31、数字量信号采集单元32、旋变及正交解码信号采集单元33、载波量信号采集单元34；

所述模拟量信号采集单元31采集模拟量信号包括：驾驶员操控的加速踏板位置信号、制动踏板位置信号、方向盘角度信号、各有关点的温度信号、制动压力信号、蓄电池电压信号、自动换档机构位置信号、换档机构电机电流信号、坡度信号，以及直流母线电流信号、动力电机驱动电流信号，所述模拟量信号采集单元31与中央处理单元1的模拟量信号输入端连接，并将采集的模拟量信号输入至中央处理单元1；

所述数字量信号采集单元32采集数字量信号包括：手刹信号、制动信号、换档操纵杆信号、继电器反馈信号，所述数字量信号采集单元32与中央处理单元1的数字量信号输入端连接，并将采集的数字量信号输入至中央处理单元1；

所述旋变及正交解码信号采集单元33所采集信号包括：动力电机的旋变磁场位置信号和转子的正交位置信号，所述旋变及正交解码信号采集单元33与中央处理单元1的旋变及正交解码信号输入端连接，并将采集的信号发送至中央处理单元1；

所述载波量信号采集单元34采集的载波量信号包括：变速器输入轴转速、输出轴转速、车轮转速信号，所述载波量信号采集单元34与中央处理单元1的载波量信号输入端连接，并将采集的载波量信号发送至中央处理单元1。

所述输出单元4包括：模拟量输出单元41、开关量输出单元42、变速器电机控制输出单元43、主电源开关控制44、牵引电机逆变输出单元45。

所述中央处理单元1的主控芯片采用BGA封装，满足大量的扇入扇出数。

本实施例的电动车动力总成中心控制器通过模拟输入信号单元31、数字量输入信号单元32、旋变及正交解码信号采集单元33、载波量输入信号单元34以及通信网络收集驾驶员操作、车身控制器（BCM）、车身稳定性控制系统（ESP）和车辆行驶等有关数据后，对信号进行硬件滤波后进行量化、再滤波和进行分析处理。然后对驾驶员所需求的扭矩进行评估，在根据电池允许和电动机允许、路况允许、车况允许等因素来决定变速器最佳档位，并执行换档控制，和控制牵引电机的逆变器的输出电压、电流、频率使牵引电机输出最佳输出扭矩或转速以满足经济性、动力性、安全性、持续性。

CAN总线负责和电池包分布式控制从板模块的通讯获取电池组电压、电流、温度等信号并和其它车载控制系统的联系，如电子式换档器、车身控制器（BCM）、车身稳定性控制系统（ESP）、仪表、外部诊断仪等。

电动车动力总成中心控制器具有信号量大的特点，因为它具有通常BMS、GCU、TCU等控制器所需的所有变量，又有整车控制所需的所有变量，这些变量不再是通过CAN通讯来获得，而是在同一个环境下直接使用，所以主控芯片采用BGA封装，满足大量的扇入扇出数。这不仅避免了VCU和TCU单独控制时对不少信号的重复取样、重复计算、重复诊断的烦恼，避免了CAN通讯速度和容量限制带来的麻烦，而且这些变量综合起来又可对车辆的运行状态有着更全面的了解，对一些变量的自学习和诊断提供了更全面的信息，因此更准确、更完整、更可靠。

电动车动力总成中心控制器还能对驾驶员所需求的扭矩进行有效评估，在电池电量、路况、车况等多因素条件下决定电动机最佳输出扭矩。传统发动机控制器只根据驾驶员的需求决定发动机输出扭矩，驾驶员的需求通过踩加速踏板的深度来确定，而电动车动力总成中心控制器可以借助电动机及变速器同时控制的优势，通过判断目前档位和是否准备切换档位等来确定电动机的最佳输出扭矩，变速器的档位切换也可根据发动机的工作情况来实时确定；在换档时，电动机的输出扭矩不等于驾驶员需要的扭矩，而要满足变速器的特殊需要以增加驾驶员的驾驶舒适性；在不同的路面上，电动机的输出扭矩也可以进行有效优化。

在制动时，如何最大可能地回收能源在于如何分配摩擦消耗和发电回收车辆动能的比例，是非常重要的，由于发电越多，摩擦消耗的就越小，摩擦消耗的速度很快，即制动距离很短，摩擦消耗和发电回收动能更能缩短制动距离以提高安全性，所以响应时间尤其重要。比如整车控制器收到制动信号后再通过CAN总线告诉GCU，GCU收到信号后才采取行动，就有一次延时，如果TCU在换档之中通过CAN总线通知VCU，VCU收到信号后再通过CAN通知GCU，GCU收到信号后再采取行动，就有二次延时，在有紧急故障的情况下，延时也会带来风险，而电动车动力总成中心控制器就没有任何延时，从而保证了系统的快速性和可靠性。

以上对本实用新型所提供的一种电动车动力总成中心控制器进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种电动车动力总成中心控制器，其特征在于，包括：

中央处理单元、电源单元、信号采集单元、输出单元和通讯单元；

电动车动力总成中心控制器与电动车的电池组、电机和变速箱连接，将动力总成的控制功能集成到一个控制器，综合监控动力总成中的电池包、牵引电机、变速器；

所述电源单元连接所述中央处理单元的电源接口，所述信号采集单元连接中央处理单元的输入接口，所述输出单元连接中央处理单元的输出接口，所述通讯单元连接中央处理单元的通讯接口。

2.根据权利要求1所述的电动车动力总成中心控制器，其特征在于，所述信号采集单元包括：

模拟量信号采集单元、数字量信号采集单元、旋变及正交解码信号采集单元、载波量信号采集单元；

所述模拟量信号采集单元采集模拟量信号包括：驾驶员操控的加速踏板位置信号、制动踏板位置信号、方向盘角度信号、各有关点的温度信号、制动压力信号、蓄电池电压信号、自动换档机构位置信号、换档机构电机电流信号、坡度信号，以及直流母线电流信号、动力电机驱动电流信号，所述模拟量信号采集单元与中央处理单元的模拟量信号输入端连接，并将采集的模拟量信号输入至中央处理单元；

所述数字量信号采集单元采集数字量信号包括：手刹信号、制动信号、换档操纵杆信号、继电器反馈信号，所述数字量信号采集单元与中央处理单元的数字量信号输入端连接，并将采集的数字量信号输入至中央处理单元；

所述旋变及正交解码信号采集单元所采集信号包括：动力电机的旋变磁场位置信号和转子的正交位置信号，所述旋变及正交解码信号采集单元与中央处理单元的旋变及正交解码信号输入端连接，并将采集的信号发送至中央处理单元；

所述载波量信号采集单元采集的载波量信号包括：变速器输入轴转速、输出轴转速、车轮转速信号，所述载波量信号采集单元与中央处理单元的载波量信号输入端连接，并将采集的载波量信号发送至中央处理单元。

3.根据权利要求1所述的电动车动力总成中心控制器，其特征在于，所述输出单元包括：模拟量输出单元、开关量输出单元、变速器电机控制输出单元、主电源开关控制、牵引电机逆变输出单元。

4.根据权利要求1所述的电动车动力总成中心控制器，其特征在于，所述中央处理单元的主控芯片采用BGA封装，满足大量的扇入扇出数。