CN220020136U - 主控芯片、控制系统以及车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及芯片架构的技术领域，更具体地，本实用新型涉及主控芯片、控制系统以及车辆。本实用新型公开了一种主控芯片，该主控芯片包括：基板；至少一个输入接口，输入接口集成在基板上，输入接口用于接收输入的信号，并输出对应于输入的信号的数字信号；控制单元，控制单元集成在基板上，控制单元包括多个功能模块，多个功能模块包括电机驱动模块、发电模块、直流升压模块、控制决策模块、直流转直流模块以及充电器模块，控制单元与输入接口连接，以接收数字信号，控制单元通过相匹配的模块处理数字信号，并输出处理后的数字信号，控制单元中的各个模块之间通信连接。

Description

主控芯片、控制系统以及车辆

技术领域

本实用新型涉及芯片架构的技术领域，更具体地，本实用新型涉及一种主控芯片、控制系统以及车辆。

背景技术

芯片作为电子设备的核心部件之一，芯片可以通过输出数字信号来控制电子设备的其他部件。

目前，芯片可以配置相应的输入接口和输出接口，以实现与电子设备的其他部件进行数据交互。现有的芯片的输入接口或者输出接口外置一些器件如滤波器、变压器等，以对从芯片输入或者输出的信号进行处理，但外置的器件会占用较多电子设备的内部空间。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是提供一种主控芯片、控制系统以及车辆的新的技术方案。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种主控芯片，该主控芯片包括：

基板；

至少一个输入接口，所述输入接口集成在所述基板上，所述输入接口用于接收输入的信号，并输出对应于所述输入的信号的数字信号；

控制单元，所述控制单元集成在所述基板上，所述控制单元包括多个功能模块，所述多个功能模块包括电机驱动模块、发电模块、直流升压模块、控制决策模块、直流转直流模块以及充电器模块，所述控制单元与所述输入接口连接，以接收所述数字信号，所述控制单元通过相匹配的模块处理所述数字信号，并输出处理后的数字信号，所述控制单元中的各个模块之间通信连接；以及，

至少一个输出接口，所述输出接口集成在所述基板上，所述输出接口与所述控制单元连接，以输出所述处理后的数字信号。

可选地，所述至少一个输入接口包括模数转换接口。

可选地，所述控制单元还包括输入调度模块和输出调度模块；所述输入调度模块分别与所述输入接口和所述功能模块连接，所述输入调度模块将输入接口输出的数字信号分配至相匹配的功能模块进行处理；所述输出调度模块分别与所述功能模块和所述输出接口连接，所述输出调度模块将功能模块输出的处理后的数字信号输出至其中一个输出接口

可选地，所述输入调度模块与至少一个功能模块复用同一个核；和/或，所述输出调度模块与至少一个功能模块复用同一个核。

可选地，所述至少一个输入接口包括第一输入接口，所述至少一个输出接口包括第一输出接口，所述第一输入接口为向所述控制单元输出第一数字信号的输入接口，所述第一输出接口为输出处理后的第一数字信号的输出接口，所述第一输入接口和所述第一输出接口为同一接口。

可选地，所述同一接口通过复用的通信线路与所述控制单元中的各个功能模块连接。

可选地，所述至少一个输入接口包括第二输入接口，所述至少一个输出接口包括第二输出接口，所述第二输入接口为向所述控制单元输出第二数字信号的输入接口，所述第二输出接口为输出处理后的第二数字信号的输出接口，所述第二输入接口和所述第二输出接口为不同的接口。

根据本公开的第二方面，还提供了一种控制系统，该控制系统包括：

主控芯片，所述主控芯片如第一方面所述的主控芯片；

采样装置，所述采样装置与所述主控芯片的输入接口连接；以及，

控制装置，所述控制装置与所述主控芯片的输出接口连接。

可选地，所述控制系统还包括检测装置，所述检测装置设置于所述采样装置与所述输入接口之间的传输线路中，所述检测装置用于检测所述采样装置输出的信号强度，并限制信号强度超出正常范围内的信号输入至所述输入接口。

可选地，所述控制系统还包括锁波装置，所述锁波装置设置于所述输出接口与所述控制装置之间的传输线路中，所述锁波装置设置成在所述输出接口输出的处理后的数字信号为故障信号的情况下，向所述控制装置输出停止工作的控制信号。

可选地，所述采样装置包括第一采样装置，所述控制装置包括第一控制装置，所述第一采样装置所对应的输出接口与所述第一控制装置所对应的输出接口为不同的输出接口，所述第一采样装置与所述第一控制装置通信连接；

其中，所述第一控制装置对应的锁波装置用于在所述第一控制装置所对应的输出接口输出的处理后的数字信号为故障信号和/或所述第一采样装置输出的信号的信号强度超出正常范围的情况下，向所述第一控制装置输出停止工作的第一控制信号。

根据本公开的第三方面，还提供了一种车辆，该车辆包括：如第一方面所述的主控芯片，或者包括如第二方面所述的控制系统。

本实用新型的一个技术效果在于，主控芯片上可以配置电机驱动模块、发电模块、直流升压模块、控制决策模块、直流转直流模块以及充电器模块，使得芯片可以直接通过内部功能模块对输入接口输入的数字信号进行处理，芯片也可以通过内部功能模块输出处理后的数字信号并将处理后的数字信号直接输出给输出接口，有效减少外置功能器件的情况，有效提高主控芯片的集成度。

通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例的详细描述，本实用新型的其它特征及其优点将会变得清楚。

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，并且连同说明书一起用于解释本实用新型的原理。

图1是本申请实施例中的主控芯片内部的结构框图；

图2是本申请实施例中的控制系统的结构框图；

图3是本申请实施例中的体现输入调度模块和输出调度模块的示意图。

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。

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和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

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。

下面首先结合附图具体描述根据本申请实施例的主控芯片。

如图1所示，主控芯片包括：基板；至少一个输入接口，输入接口集成在基板上，输入接口用于接收输入的信号，并输出对应于输入的信号的数字信号；控制单元，控制单元集成在基板上，控制单元包括多个功能模块，多个功能模块包括电机驱动模块、发电模块、直流升压模块、控制决策模块、直流转直流模块以及充电器模块，控制单元与输入接口连接，以接收数字信号，控制单元通过相匹配的模块处理数字信号，并输出处理后的数字信号，控制单元中的各个模块之间通信连接；以及，至少一个输出接口，输出接口集成在基板上，输出接口与控制单元连接，以输出处理后的数字信号。

其中，控制单元的各个功能模块可以单独对输入的数字信号进行处理，控制单元的各个功能模块之间也可以相互配合以对输入的数字信号进行处理，功能模块对数字信号的处理为现有技术不做具体阐述。各个功能模块具有不同的功能，即电机驱动模块用于生成驱动或者停止电机工作的信号；发电模块用于生成向用电部件供电的信号；直流升压模块用于生成直流升压信号；控制决策模块即VCU模块，用于生成整车控制的信号；直流转直流模块用于生成直流斩波信号；充电器模块即OBC模块，用于生成开始或者停止对电子设备的电池充电的信号。

换句话说，主控芯片可以直接通过上述的功能模块对输入接口输入的数字信号进行处理，芯片也可以通过上述的功能模块输出处理后的数字信号并将处理后的数字信号直接输出给输出接口，有效减少外置功能器件的情况，有效提高主控芯片的集成度。

在一个实施例中，控制单元还包括输入调度模块和输出调度模块；输入调度模块分别与输入接口和功能模块连接，输入调度模块将输入接口输出的数字信号分配至相匹配的功能模块进行处理；输出调度模块分别与功能模块和输出接口连接，输出调度模块将功能模块输出的处理后的数字信号输出至其中一个输出接口。

在一个示例中，输入调度模块和输出调度模块均可以是具有识别不同数字信号功能的模块，输入调度模块可以将输入的数字信号分配给上述的功能模块。如图2和图3所示，例如：输入调度模块可以将表示驱动电机的驱动电流的数字信号分配给电机驱动模块，电机驱动模块可以对该数字信号进行处理，并将处理后的数字信号输出给与电机驱动模块对应的输出接口，即PWM接口。换句话说，输入调度模块和输出调度模块可以对不同的数字信号进行调度，有效提高主控芯片对数据的处理效率。

在一个实施例中，输入调度模块与至少一个功能模块复用同一个核；和/或，输出调度模块与至少一个功能模块复用同一个核。

在一个示例中，如图3所示，电机驱动模块可以与输入调度模块复用同一个核，在电机驱动模块具备上述电机驱动模块的功能的前提下，电机驱动模块可以对输入的数字信号进行调度。电机驱动模块也可以与输出调度模块复用同一个核，使得电机驱动模块也可以对其他功能模块输出的处理后的数字信号进行输出。当然，输入调度模块也可以与其他的功能模块复用同一个核，输出调度模块也可以与其他的功能模块复用同一个核，此处不作具体限定。换句话说，通过将任意一个或者两个作为输入调度模块和输出调度模块，可以有效提高主控芯片内部空间的利用率。

在一个示例中，如图2所示，输入接口可以包括模数转换接口，即ADC接口。模数转换接口可以将输入的模拟信号转换成数字信号，模数转换接口再将数字信号输出给控制单元。换句话说，一些检测部件如温度传感器、电压表或者功率计所输出的模拟信号可以经过模数转换接口转换输出给控制单元，以实现主控芯片利用各个检测部件输出的模拟信号控制电子设备的部件，进一步提高主控芯片的集成度。

在一个实施例中，至少一个输入接口包括第一输入接口，至少一个输出接口包括第一输出接口，第一输入接口为向控制单元输出第一数字信号的输入接口，第一输出接口为输出处理后的第一数字信号的输出接口，第一输入接口和第一输出接口为同一接口。

在一个示例中，如图2所示，OBC开关量输入模块可以将相应的信号输出给I/O接口，I/O接口的输出端将该信号输出给控制单元，控制单元对该信号进行处理并将处理后的信号反馈给I/O接口的输出端，I/O接口的输出端再将处理后的信号输出给OBC开关量输出模块。同样地，SPI接口以及CAN收发器均可以向控制单元收发信号。换句话说，主控芯片可以集成输入输出接口，进一步提高主控芯片的空间利用率。

在一个实施例中，同一接口通过复用的通信线路与控制单元中的各个功能模块连接。

在一个示例中，如图2所示，各个功能模块可以通过复用的通信线路与CAN收发器进行通信连接。换句话说，利用各个功能模块内部通讯，再由通信线路输出到CAN收发器中，CAN收发器再通过通讯模块与电子设备的其他部件进行信息交互，有效减少了CAN端口，进一步减少了外置器件的设置。

在一个实施例中，至少一个输入接口包括第二输入接口，至少一个输出接口包括第二输出接口，第二输入接口为向控制单元输出第二数字信号的输入接口，第二输出接口为输出处理后的第二数字信号的输出接口，第二输入接口和第二输出接口为不同的接口。

在一个示例中，如图2所示，OBC模拟量采集模块和DC/DC模拟量采集模块可以将相应的信号输出给ADC接口，ADC接口可以将该信号输出给控制单元，控制单元再将处理后的信号输出给PWM接口，PWM接口再将处理后的信号输出给OBC和DC的PWM输出模块。换句话说，主控芯片可以集成不同的输入接口和不同的输出接口，以实现主控芯片具备较为全面的信号处理的功能。

根据本申请实施例的控制系统，该控制系统包括：上述任一个实施例中的主控芯片；采样装置，采样装置与主控芯片的输入接口连接；以及，控制装置，控制装置与主控芯片的输出接口连接。

在一个示例中，搭载有该主控芯片的电子设备的各个部件可受控于该主控芯片。其中，上述电子设备例如为车辆、手机或者电视机等，上述电子设备的部件例如为电机、电池或者显示屏等。上述部件可以配置有采样装置和控制装置，其中，采样装置可以采集上述部件的运行数据，控制装置可以控制上述部件工作。以部件为电机为例，采样装置可以为速度传感器，控制装置为驱动控制器，上述主控芯片可以根据速度传感器输出的电机的转速输出信号发送给驱动控制器，使得驱动控制器控制电机进行工作。

在一个实施例中，控制系统还包括检测装置，检测装置设置于采样装置与输入接口之间的传输线路中，检测装置用于检测采样装置输出的信号强度，并限制信号强度超出正常范围内的信号输入至输入接口。

其中，电子设备的各个部件均可以配置检测装置，检测装置可以检测输入的信号的信号强度。如图2所示，驱动电流在输出到ADC接口之前需要通过检测装置检测是否超过正常范围的电流值。换句话说，通过设置检测装置，可以有效减少主控芯片损坏的情况。

在一个实施例中，控制系统还包括锁波装置，锁波装置设置于输出接口与控制装置之间的传输线路中，锁波装置设置成在输出接口输出的处理后的数字信号为故障信号的情况下，向控制装置输出停止工作的控制信号。

其中，电子设备的一些部件内设置有锁波装置，如图2所示，PWM接口在向双电控PWM输出模块输出数字信号的情况下，该数字信号输入到双电控PWM输出模块的锁波装置中，锁波装置对该数字信号进行判断，如果输出的处理后的数字信号为故障信号，锁波装置可以向控制装置输出停止工作的控制信号。换句话说，通过设置锁波装置，可以提高电子设备针对异常情况的响应速度，从而提高电子设备的安全性。

在一个实施例中，采样装置包括第一采样装置，控制装置包括第一控制装置，第一采样装置所对应的输出接口与第一控制装置所对应的输出接口为不同的输出接口，第一采样装置与第一控制装置通信连接；其中，第一控制装置对应的锁波装置用于在第一控制装置所对应的输出接口输出的处理后的数字信号为故障信号和/或第一采样装置输出的信号的信号强度超出正常范围的情况下，向第一控制装置输出停止工作的第一控制信号。

在一个示例中，如图2所示，DC/DC模拟量采集模块可以将输出的信号发送给OBC和DC硬件保护模块，相应的OBC和DC的PWM输出模块的锁波装置可以接收到PWM接口输出的处理后的数字信号以及OBC和DC硬件保护模块输出的信号的信号强度。该锁波装置可以根据上述的数字信号和OBC和DC硬件保护模块输出的信号的信号强度，确定是否要对第一控制装置输出停止工作的第一控制信号。换句话说，通过将电子设备其他部件所对应的采样装置输出的信号提供给上述的锁波装置，可以有效提高锁波装置控制的准确度，从而提高该控制系统的稳定性。

根据本申请实施例的车辆，该车辆包括如上述任一个实施例中的主控芯片，或者包括如上述任一个实施例中的控制系统。

换句话说，车辆在配置上述的主控芯片或者搭载上述的控制系统，可以有效提高车辆内部空间的利用率。

虽然已经通过示例对本实用新型的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本实用新型的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本实用新型的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本实用新型的范围由所附权利要求来限定。

Claims (12)

1.一种主控芯片，其特征在于，所述主控芯片包括：

基板；

至少一个输入接口，所述输入接口集成在所述基板上，所述输入接口用于接收输入的信号，并输出对应于所述输入的信号的数字信号；

控制单元，所述控制单元集成在所述基板上，所述控制单元包括多个功能模块，所述多个功能模块包括电机驱动模块、发电模块、直流升压模块、控制决策模块、直流转直流模块以及充电器模块，所述控制单元与所述输入接口连接，以接收所述数字信号，所述控制单元通过相匹配的模块处理所述数字信号，并输出处理后的数字信号，所述控制单元中的各个模块之间通信连接；以及，

至少一个输出接口，所述输出接口集成在所述基板上，所述输出接口与所述控制单元连接，以输出所述处理后的数字信号。

2.根据权利要求1所述的主控芯片，其特征在于，所述至少一个输入接口包括模数转换接口。

3.根据权利要求1所述的主控芯片，其特征在于，所述控制单元还包括输入调度模块和输出调度模块；所述输入调度模块分别与所述输入接口和所述功能模块连接，所述输入调度模块将输入接口输出的数字信号分配至相匹配的功能模块进行处理；所述输出调度模块分别与所述功能模块和所述输出接口连接，所述输出调度模块将功能模块输出的处理后的数字信号输出至其中一个输出接口。

4.根据权利要求3所述的主控芯片，其特征在于，所述输入调度模块与至少一个功能模块复用同一个核；和/或，所述输出调度模块与至少一个功能模块复用同一个核。

5.根据权利要求2所述的主控芯片，其特征在于，所述至少一个输入接口包括第一输入接口，所述至少一个输出接口包括第一输出接口，所述第一输入接口为向所述控制单元输出第一数字信号的输入接口，所述第一输出接口为输出处理后的第一数字信号的输出接口，所述第一输入接口和所述第一输出接口为同一接口。

6.根据权利要求5所述的主控芯片，其特征在于，所述同一接口通过复用的通信线路与所述控制单元中的各个功能模块连接。

7.根据权利要求2所述的主控芯片，其特征在于，所述至少一个输入接口包括第二输入接口，所述至少一个输出接口包括第二输出接口，所述第二输入接口为向所述控制单元输出第二数字信号的输入接口，所述第二输出接口为输出处理后的第二数字信号的输出接口，所述第二输入接口和所述第二输出接口为不同的接口。

8.一种控制系统，其特征在于，所述控制系统包括：

主控芯片，所述主控芯片如权利要求1至7任一项所述的主控芯片；

采样装置，所述采样装置与所述主控芯片的输入接口连接；以及，

控制装置，所述控制装置与所述主控芯片的输出接口连接。

9.根据权利要求8所述的控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括检测装置，所述检测装置设置于所述采样装置与所述输入接口之间的传输线路中，所述检测装置用于检测所述采样装置输出的信号强度，并限制信号强度超出正常范围内的信号输入至所述输入接口。

10.根据权利要求8所述的控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括锁波装置，所述锁波装置设置于所述输出接口与所述控制装置之间的传输线路中，所述锁波装置设置成在所述输出接口输出的处理后的数字信号为故障信号的情况下，向所述控制装置输出停止工作的控制信号。

11.根据权利要求10所述的控制系统，其特征在于，所述采样装置包括第一采样装置，所述控制装置包括第一控制装置，所述第一采样装置所对应的输出接口与所述第一控制装置所对应的输出接口为不同的输出接口，所述第一采样装置与所述第一控制装置通信连接；

其中，所述第一控制装置对应的锁波装置用于在所述第一控制装置所对应的输出接口输出的处理后的数字信号为故障信号和/或所述第一采样装置输出的信号的信号强度超出正常范围的情况下，向所述第一控制装置输出停止工作的第一控制信号。

12.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括如权利要求1至7中任一项所述的主控芯片，或者包括如权利要求8至11所述的控制系统。