CN207670349U - 电动汽车主控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电动汽车主控制器，包括电源控制模块、接口模块、MCU控制模块，MCU控制模块内至少设有两个CPU，CPU用于对MCU控制模块接收到的数据进行分析处理，以使MCU控制模块根据分析结果发送控制指令至对应设备；当MCU控制模块内的CPU之间的计算结果不相同且超出预设误差范围时，停止控制指令的发送，本实用新型通过MCU控制模块的设计，以使至少两个CPU同时进行数据的分析计算，并将计算结果进行对比，起到了自检的作用提高了系统的可靠性，且当MCU控制模块判断到CPU之间的计算结果不相同且超出预设误差范围时，停止控制指令的发送，以使当电动汽车主控制器内部出现故障时，能有效的停止控制信号的发送，防止了意外事故的发生。

Description

电动汽车主控制器

技术领域

本实用新型涉及电动汽车技术领域，特别涉及一种电动汽车主控制器。

背景技术

随着国家对新能源汽车的政策扶持以及新能源汽车的应用和推广，纯电动新能源汽车已经成为汽车发展的主要发展方向。对于新能源汽车而言，电动汽车主控制器是整车的控制中心，关系到整车的运作及安全，因此电动汽车主控制器其功能的稳定性和可靠性越来越受人们所重视。

现有的电动汽车主控制器中采用单核CPU的方式进行整车的数据分析，以使根据单核CPU的数据分析结果对应发送控制指令至汽车内的电子设备，以达到控制调节汽车状态的功能。

现有的电动汽车主控制器中，由于采用单核CPU的方式进行整车数据的分析，使得当电动汽车主控制器内部出现故障时，电动汽车主控制器无法停止对汽车中电子设备发送的控制信号，进而可能导致安全事故的发生。

实用新型内容

基于此，本实用新型实施例的目的在于提供一种当电动汽车主控制器内部出现故障时，能有效停止对电子设备发送控制信号的电动汽车主控制器。

本实用新型提供了一种电动汽车主控制器，包括：

电源控制模块，用于控制汽车的上电和下电；

接口模块，用于实现与所述汽车上的电子元器件之间的信号通信；

MCU控制模块，所述MCU控制模块分别与所述电源控制模块和所述接口模块电性连接，用于分别控制所述电源控制模块和所述接口模块的工作状态，所述MCU控制模块内至少设有两个CPU，所述CPU用于对所述MCU控制模块接收到的数据进行分析处理，以使所述MCU控制模块根据分析结果发送控制指令至对应设备；

当所述MCU控制模块内的所述CPU之间的计算结果不相同且超出预设误差范围时，停止所述控制指令的发送。

上述电动汽车主控制器，通过采用一个含有至少两个所述CPU的所述MCU 控制模块的设计，以使至少两个所述CPU同时进行数据的分析计算，并将计算结果进行对比，进而起到自检的作用提高了系统的可靠性，同时不增加额外的器件及空间成本，且当所述MCU控制模块判断到所述CPU之间的计算结果不相同且超出所述预设误差范围时，停止所述控制指令的发送，以使当所述电动汽车主控制器内部出现故障时，能有效的停止所述控制信号的发送，防止了意外事故的发生。

进一步地，所述MCU控制模块包括：

数据分析单元，用于处理分析所述电源控制模块和所述接口模块发送的数据，所述CPU均设于所述数据分析单元内；

数据发送单元，所述数据发送单元与所述数据分析单元电性连接，用于接收所述电源控制模块和所述接口模块发送的数据，并将接收到的数据分别发送至所述数据分析单元内的每个所述CPU；

第一控制单元，所述第一控制单元分别与所述数据分析单元和所述电源控制单元电性连接，用于根据所述数据分析单元的分析结果发送电源控制信号至所述电源控制模块，以控制所述电源控制模块的开关状态；

第二控制单元，所述第二控制单元分别与所述数据分析单元和所述接口模块电性连接，用于根据所述数据分析单元的分析结果发送接口控制信号至所述接口模块，以控制所述接口模块的开关状态。

进一步地，所述电动汽车主控制器还包括：

硬件保护模块，用于收集所述电动汽车主控制器内部的错误信号，并将收集到的所述错误信号发送至所述MCU控制模块。

进一步地，所述硬件保护模块包括：

收集单元，用于收集所述电源控制模块和所述接口模块上产出的所述错误信号，并将收集到的所述错误信号发送至所述MCU控制模块；

保护单元，用于接收所述MCU控制模块发出的PWM波，并将所述PWM 波与所述错误信号组成或非门，防止所述MCU控制模块在软件出错或干扰的情况下，发出错误的驱动信号。

进一步地，所述电动汽车主控制器还包括：

驱动控制模块，所述驱动控制模块与所述汽车的电机电性连接，所述驱动模块用于控制所述电机的工作状态，所述驱动模块内设有H桥驱动电路，所述驱动控制模块用于接收经过所述硬件保护模块后的PWM波，以输出直流电压驱动所述电机工作。

进一步地，所述驱动模块包括：

调节单元，用于自动调节输入驱动信号的死区时间，防止出现上下桥直通的现象；

检测单元，用于检测所述电机两端电压，当检测到所述电机发生短路、断路或过压过流情况时，输出报警信号，以防止所述电机的损坏。

进一步地，所述电动汽车主控制器还包括：

通讯模块，用于连接整车CAN网络后与所有CAN节点相连，所述CAN节点包括电机控制器、电池管理系统、充电机、电压转化器和智能仪表，所有所述CAN节点均通过整车通讯协议进行数据交换。

进一步地，所述接口模块包括：

模拟量接口单元，用于接收外部电子元器件发送的模拟量电压信号；

开关量接口单元，用于接收外部电子元器件发送的数字电平信号，将所述数字电平信号设置为输入指令，并将所述输入指令发送至所述MCU控制模块；

通讯接口单元，用于接收外部控制器的控制指令，并根据所述控制指令输出数字电平信号，以控制所述汽车上对应电子元器件的工作状态。

进一步地，所述开关量接口单元通过整车线束与外充电继电器、总正继电器、选挡电机控制继电器、挂挡电机控制继电器、冷却风扇继电器、冷却水泵继电器电性相连，所述模拟量接口单元通过整车线束与油门踏板信号、制动踏板信号、转速信号、真空泵压力信号、选挡位置信号、挂挡位置信号相连。

进一步地，所述MCU控制模块还包括：

停止单元，所述停止单元分别与所述数据分析单元、所述第一控制单元和所述第二控制单元电性连接，所述停止单元用于当所述数据分析单元内的所述 CPU之间的计算结果不相同且超出所述预设误差范围时，停止所述第一控制单元和所述第二控制单元内的所述控制指令的发送。

附图说明

图1为本实用新型第一实施例提供的电动汽车主控制器的模块结构示意图；

图2为图1中电源控制模块的电路结构示意图；

图3为本实用新型第二实施例提供的电动汽车主控制器的模块结构示意图；

图4为本实用新型第三实施例提供的电动汽车主控制器的模块结构示意图；

图5为图4中硬件保护模块的电路结构示意图；

主要元素符号说明：

电动汽车主控制器	100，100a，100b	电源控制模块	10
				接口模块	20	模拟量接口单元	21
开关量接口单元	22	通讯接口单元	23
				MCU控制模块	30	数据分析单元	31
数据发送单元	32	第一控制单元	33
				第二控制单元	34	停止单元	35
驱动控制模块	40	调节单元	41
				检测单元	42	通讯模块	50
硬件保护模块	60	收集单元	61
				保护单元	62

具体实施方式

为了便于更好地理解本实用新型，下面将结合相关实施例附图对本实用新型进行进一步地解释。附图中给出了本实用新型的实施例，但本实用新型并不仅限于上述的优选实施例。相反，提供这些实施例的目的是为了使本实用新型的公开面更加的充分。

请参阅图1，为本实用新型第一实施例提供的电动汽车主控制器100的模块结构示意图，包括：

电源控制模块10，用于控制汽车的上电和下电；

接口模块20，用于实现与所述汽车上的电子元器件之间的信号通信；

MCU控制模块30，所述MCU控制模块3030分别与所述电源控制模块10 和所述接口模块20电性连接，用于分别控制所述电源控制模块10和所述接口模块20的工作状态，所述MCU控制模块30内至少设有两个CPU，所述CPU 用于对所述MCU控制模块30接收到的数据进行分析处理，以使所述MCU控制模块30根据分析结果发送控制指令至对应设备；

当所述MCU控制模块30内的所述CPU之间的计算结果不相同且超出预设误差范围时，停止所述控制指令的发送。

所述接口模块20包括：

模拟量接口单元21，用于接收外部电子元器件发送的模拟量电压信号；

开关量接口单元22，用于接收外部电子元器件发送的数字电平信号，将所述数字电平信号设置为输入指令，并将所述输入指令发送至所述MCU控制模块 30；

通讯接口单元23，用于接收外部控制器的控制指令，并根据所述控制指令输出数字电平信号，以控制所述汽车上对应电子元器件的工作状态。

本实施例中，所述开关量接口单元22通过整车线束与外充电继电器、总正继电器、选挡电机控制继电器、挂挡电机控制继电器、冷却风扇继电器、冷却水泵继电器相连，在接收到开通各个继电器的信号后，所述MCU控制模块30 输出控制信号，驱动整车各控制继电器，所述的外充电继电器、总正继电器、选挡电机控制继电器、挂挡电机控制继电器、冷却风扇继电器、冷却水泵继电器正极分别与24V电源正极相连，负极搭铁。

所述模拟信号接口单元通过整车线束与油门踏板信号、制动踏板信号、转速信号、真空泵压力信号、选挡位置信号、挂挡位置信号相连，分别用于采集油门踏板信号、制动踏板信号、整车转速信号、真空泵压力信号、选挡机构位置信号、挂挡机构位置信号，接收外部0～5V的模拟量电压信号。

所述通讯接口单元23通过整车线束与点火开关ON挡信号、点火开关 START挡信号、电子挡位器信号、手刹信号、充电信号，分别用于采集点火开关ON挡信号、点火开关START挡信号、电子挡位器信号、手刹信号、充电信号，接收外部0～24V的数字电平信号作为输入指令。

具体的，所述MCU控制模块30包括：

数据分析单元31，用于处理分析所述电源控制模块10和所述接口模块20 发送的数据，所述CPU均设于所述数据分析单元31内；

数据发送单元32，所述数据发送单元32与所述数据分析单元31电性连接，用于接收所述电源控制模块10和所述接口模块20发送的数据，并将接收到的数据分别发送至所述数据分析单元31内的每个所述CPU；

第一控制单元33，所述第一控制单元33分别与所述数据分析单元31和所述电源控制单元电性连接，用于根据所述数据分析单元31的分析结果发送电源控制信号至所述电源控制模块10，以控制所述电源控制模块10的开关状态；

第二控制单元34，所述第二控制单元34分别与所述数据分析单元31和所述接口模块20电性连接，用于根据所述数据分析单元31的分析结果发送接口控制信号至所述接口模块20，以控制所述接口模块20的开关状态。

所述电动汽车主控制器100还包括：

驱动控制模块40，所述驱动控制模块40与所述汽车的电机电性连接，所述驱动模块用于控制所述电机的工作状态，所述驱动模块内设有H桥驱动电路，所述驱动控制模块40用于接收经过所述硬件保护模块60后的PWM波，以输出直流电压驱动所述电机工作。

所述驱动模块包括：

调节单元41，用于自动调节输入驱动信号的死区时间，防止出现上下桥直通的现象；

检测单元42，用于检测所述电机两端电压，当检测到所述电机发生短路、断路或过压过流情况时，输出报警信号，以防止所述电机的损坏。

具体的，所述驱动模块可以用于实现变速箱的驱动控制，所述驱动模块采用H桥驱动电路且内部设有驱动芯片，驱动芯片自动调节输入驱动信号的死区时间，防止出现上下桥直通的现象。同时驱动芯片检测电机两端电压，一旦短路，断路及过压过流情况，输出报警信号，防止损坏电机，增加系统可靠性。

进一步地，所述MCU控制模块30还包括：

停止单元35，所述停止单元35分别与所述数据分析单元31、所述第一控制单元33和所述第二控制单元34电性连接，所述停止单元35用于当所述数据分析单元31内的所述CPU之间的计算结果不相同且超出所述预设误差范围时，停止所述第一控制单元33和所述第二控制单元34内的所述控制指令的发送。

请参阅图1至图2，本实施例中所述电动汽车主控制器100的电源由电池 +24V直接供给，整车上电信号和控制信号1控制所述电源控制模块10的工作与停止。当整车上电时，高电平信号输入给所述电源控制模块10，开始工作，输出内部电源+3.3V、内部电源+1.2V、内部电源+5V、外部电源+5V。内部电源 +3.3V、内部电源+1.2V给所述数据分析单元31内的至少两个CPU供电。内部电源+5V给所述电动汽车主控制器100内的电路供电，外部电源+5V给外部附件供电。同时将外部电源+5V的监测数据输送给所述MCU控制模块30进行数据分析，当外部电源+5V出现故障时，所述MCU控制模块30输出故障指令给整车仪表显示出来，以提醒驾驶员。

此外，本实施例中当所述MCU控制模块30检测到整车上电的信号后，输出控制信号1高电平给所述电源控制模块10。此时，整车上电信号及控制信号 1均为高电平，所述电源控制模块10正常工作。当整车下电后，整车上电信号失效，变为低电平，控制信号1仍为高电平，所述电源控制模块10继续工作。

优选的，所述MCU控制模块30检测到整车下电信号后，根据需要保存的数据量，延时一定时间，待数据保存完毕后将控制信号1设为低电平，所述电源控制模块10停止工作，输出电源为0，即整个所述电动汽车主控制器100停止工作。以防止所述电动汽车主控制器100一直工作，消耗蓄电池电量。

本实用新型避免了所述电动汽车主控制器100供电电源线路在接通及切断瞬间产生尖峰电压的弊端，提高了所述电动汽车主控制器100的稳定性。

具体的，所述MCU控制模块30是整个所述电动汽车主控制器100的核心模块，采用32位，双CPU(双核)运行。数据同时发送给CPU1和CPU2，CPU1 和CPU2同时开始独立计算，当计算对比结果超出误差允许范围时，发出错误提示，且此时所述MCU控制模块30停止发送计算结果指令给相应模块或发送故障指令给仪表显示，进而使得本实施例从软件的角度进行设备的保护，防止了整车按照错误的指令运行，提高了系统的可靠性。

本实施例中，通过采用直接由电池一直给所述电动汽车主控制器100供电，并通过将所述电动汽车主控制器100的启动及延时断电由所述电源控制模块10 的使能脚来进行控制的设计，以使当整车启动时，所述电源控制模块10的使能脚有效，所述电源控制模块10输出各路电压给所述电动汽车主控制器100内部器件供电，当整车断电时，延时使所述电源控制模块10的使能脚无效。

优选的，本实施例中所述电动汽车主控制器100对于内部供电和内部供电是完全独立的，两者互不影响。这样在不增加功率器件的条件下，不仅节约了成本，而且解决了供电电源在切断及导通瞬间产生尖峰电压的问题。同时隔绝外部故障对所述电动汽车主控制器100造成的影响。

本实施例中，通过采用一个含有至少两个所述CPU的所述MCU控制模块 30的设计，以使至少两个所述CPU同时进行数据的分析计算，并将计算结果进行对比，进而起到自检的作用提高了系统的可靠性，同时不增加额外的器件及空间成本，且当所述MCU控制模块30判断到所述CPU之间的计算结果不相同且超出所述预设误差范围时，停止所述控制指令的发送，以使当所述电动汽车主控制器100内部出现故障时，能有效的停止所述控制信号的发送，防止了意外事故的发生，且本实施例中电源使能信号由两路控制信号控制，取代原有的使用开关电路切断控制器供电电源的方法法，当钥匙关闭时，所述电动汽车主控制器100在完成相关数据的保存后再断电。减少器件成本及PCB空间、免去电源在开关瞬间产生的尖峰电压，降低损坏控制器的风险，增加控制器的可靠性，本实施例具有集成度高，实时控制性好，降低控制单元的制造成本和节省车体空间等优点。

请参阅图3，为本实用新型第二实施例提供的电动汽车主控制器100a的模块结构示意图，该第二实施例与第一实施例的结构大抵相同，其区别在于，本实施例中所述电动汽车主控制器100a还包括：

通讯模块50，用于通过整车CAN网络后与所有CAN节点相连，所述CAN 节点包括电机控制器、电池管理系统、充电机、电压转化器和智能仪表，所有所述CAN节点均通过整车通讯协议进行数据交换。

本实施例中，通过所述通讯模块50的设计，以使所述MCU控制模块30能通过所有所述CAN节点快速的对对应设备进行控制，提高了所述电动汽车主控制器100a的控制效率。

请参阅图4，为本实用新型第三实施例提供的电动汽车主控制器100b的模块结构示意图，该第三实施例与第二实施例的结构大抵相同，其区别在于，本实施例中所述电动汽车主控制器100b还包括：

硬件保护模块60，用于收集所述电动汽车主控制器100b内部的错误信号，并将收集到的所述错误信号发送至所述MCU控制模块30。

所述硬件保护模块60包括：

收集单元61，用于收集所述电源控制模块10和所述接口模块20上产出的所述错误信号，并将收集到的所述错误信号发送至所述MCU控制模块30；

保护单元62，用于接收所述MCU控制模块30发出的PWM波，并将所述 PWM波与所述错误信号组成或非门，防止所述MCU控制模块30在软件出错或干扰的情况下，发出错误的驱动信号。

本实施例中所述硬件保护模块60的工作原理为：

请参阅图5，当所述硬件保护模块60判断到所述电动汽车主控制器100b内其它相关模块出现故障时，将所述电动汽车主控制器100b内发出的所有报警信号(报警1、报警2、报警3，高电平信号)组成一个“与”的逻辑电路，并输出一个错误信号给所述MCU控制模块30，使得所述电动汽车主控制器100b内但凡有一个报警信号出现，输出的错误信号便为高电平，输入给所述驱动控制模块40的四路PWM信号分别与输出错误信号构成或非们，一旦有报警信号出现，PWM波，便被锁死，输入给所述驱动控制模块40的驱动信号的全为低电平，电机无法驱动，防止电机误启动，造成事故，在软件保护的基础上，再增加硬件功能，提高了系统的稳定性。

本实施例中，通过所述硬件保护模块60的设计，当所述电动汽车主控制器100b内部出现故障时，即使软件未能完全关闭驱动信号，所述硬件保护模块60 可以来切断它的驱动信号，保证驱动信号的完全停止，软件硬件双管齐下，进一步提高了系统的可靠性。

上述实施例描述了本实用新型的技术原理，这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其他具体实施方式，这些方式都将落入本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电动汽车主控制器，其特征在于，包括：

电源控制模块，用于控制汽车的上电和下电；

接口模块，用于实现与所述汽车上的电子元器件之间的信号通信；

MCU控制模块，所述MCU控制模块分别与所述电源控制模块和所述接口模块电性连接，用于分别控制所述电源控制模块和所述接口模块的工作状态，所述MCU控制模块内至少设有两个CPU，所述CPU用于对所述MCU控制模块接收到的数据进行分析处理，以使所述MCU控制模块根据分析结果发送控制指令至对应设备；

当所述MCU控制模块内的所述CPU之间的计算结果不相同且超出预设误差范围时，停止所述控制指令的发送。

2.根据权利要求1所述的电动汽车主控制器，其特征在于，所述MCU控制模块包括：

数据分析单元，用于处理分析所述电源控制模块和所述接口模块发送的数据，所述CPU均设于所述数据分析单元内；

数据发送单元，所述数据发送单元与所述数据分析单元电性连接，用于接收所述电源控制模块和所述接口模块发送的数据，并将接收到的数据分别发送至所述数据分析单元内的每个所述CPU；

第一控制单元，所述第一控制单元分别与所述数据分析单元和所述电源控制单元电性连接，用于根据所述数据分析单元的分析结果发送电源控制信号至所述电源控制模块，以控制所述电源控制模块的开关状态；

第二控制单元，所述第二控制单元分别与所述数据分析单元和所述接口模块电性连接，用于根据所述数据分析单元的分析结果发送接口控制信号至所述接口模块，以控制所述接口模块的开关状态。

3.根据权利要求1所述的电动汽车主控制器，其特征在于，所述电动汽车主控制器还包括：

硬件保护模块，用于收集所述电动汽车主控制器内部的错误信号，并将收集到的所述错误信号发送至所述MCU控制模块。

4.根据权利要求3所述的电动汽车主控制器，其特征在于，所述硬件保护模块包括：

收集单元，用于收集所述电源控制模块和所述接口模块上产出的所述错误信号，并将收集到的所述错误信号发送至所述MCU控制模块；

保护单元，用于接收所述MCU控制模块发出的PWM波，并将所述PWM波与所述错误信号组成或非门，防止所述MCU控制模块在软件出错或干扰的情况下，发出错误的驱动信号。

5.根据权利要求4所述的电动汽车主控制器，其特征在于，所述电动汽车主控制器还包括：

驱动控制模块，所述驱动控制模块与所述汽车的电机电性连接，所述驱动模块用于控制所述电机的工作状态，所述驱动模块内设有H桥驱动电路，所述驱动控制模块用于接收经过所述硬件保护模块后的PWM波，以输出直流电压驱动所述电机工作。

6.根据权利要求5所述的电动汽车主控制器，其特征在于，所述驱动模块包括：

调节单元，用于自动调节输入驱动信号的死区时间，防止出现上下桥直通的现象；

检测单元，用于检测所述电机两端电压，当检测到所述电机发生短路、断路或过压过流情况时，输出报警信号，以防止所述电机的损坏。

7.根据权利要求1所述的电动汽车主控制器，其特征在于，所述电动汽车主控制器还包括：

通讯模块，用于连接整车CAN网络后与所有CAN节点相连，所述CAN节点包括电机控制器、电池管理系统、充电机、电压转化器和智能仪表，所有所述CAN节点均通过整车通讯协议进行数据交换。

8.根据权利要求1所述的电动汽车主控制器，其特征在于，所述接口模块包括：

模拟量接口单元，用于接收外部电子元器件发送的模拟量电压信号；

开关量接口单元，用于接收外部电子元器件发送的数字电平信号，将所述数字电平信号设置为输入指令，并将所述输入指令发送至所述MCU控制模块；

通讯接口单元，用于接收外部控制器的控制指令，并根据所述控制指令输出数字电平信号，以控制所述汽车上对应电子元器件的工作状态。

9.根据权利要求8所述的电动汽车主控制器，其特征在于：所述开关量接口单元通过整车线束与外充电继电器、总正继电器、选挡电机控制继电器、挂挡电机控制继电器、冷却风扇继电器、冷却水泵继电器电性相连，所述模拟量接口单元通过整车线束与油门踏板信号、制动踏板信号、转速信号、真空泵压力信号、选挡位置信号、挂挡位置信号相连。

10.根据权利要求2所述的电动汽车主控制器，其特征在于，所述MCU控制模块还包括：

停止单元，所述停止单元分别与所述数据分析单元、所述第一控制单元和所述第二控制单元电性连接，所述停止单元用于当所述数据分析单元内的所述CPU之间的计算结果不相同且超出所述预设误差范围时，停止所述第一控制单元和所述第二控制单元内的所述控制指令的发送。