專利名稱：同時控制混合動力汽車電機和dc-dc電源的控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及車輛控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種同時控制混合動力汽車電機和 DC-DC電源的控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，節(jié)能環(huán)保成為汽車行業(yè)發(fā)展的新趨勢。為此，混合動力汽車越來越受到人們 的關(guān)注，所謂混合動力汽車，就是在車上安裝了一臺大功率的電動機作為輔助動力，從而降 低了主發(fā)動機的油耗，使效率更高，污染更少?；旌蟿恿ζ囆枰黾与姍C和高壓蓄電池(通常是^SV蓄電池)，相應(yīng)的整個控 制系統(tǒng)就需要發(fā)生變化，如圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)的控制混合動力汽車電機和DC-DC電源的 控制系統(tǒng)的原理框圖，所述DC-DC電源13連接在高壓蓄電池11(通常是^SV蓄電池)和 低壓蓄電池131 (通常是12V蓄電池)之間，所述電機141通過電機驅(qū)動器14連接到所述 高壓蓄電池11，直流電源控制器12控制DC-DC電源13，電機控制器15控制電機驅(qū)動器14， 整車控制器16和電機控制器15、直流電源控制器12相互通訊(通常為CAN通訊)，由整車 控制器16進行總體控制。該控制系統(tǒng)工作過程大致如下高壓蓄電池11經(jīng)過逆變后給電機141供電，并通 過DC-DC電源13給容量較低的低壓蓄電池131充電，低壓蓄電池131給汽車上的其它設(shè)備 供電，比如電機控制器、雨刷、音響等。由于DC-DC電源13和電機驅(qū)動器14分別使用不同的控制器控制，控制的時鐘信 號需要同步，控制精度不高；控制器之間需要相互通訊，占用大量通訊資源；整個控制器結(jié) 構(gòu)也較為復(fù)雜。
實用新型內(nèi)容為了解決現(xiàn)有技術(shù)的上述問題，本實用新型的目的是提供一種同時控制混合動力 汽車電機和DC-DC電源的控制系統(tǒng)，以節(jié)省成本、簡化結(jié)構(gòu)和體積，提高控制精度；減小通 訊負(fù)荷，節(jié)省整車控制器的資源。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了一種同時控制混合動力汽車電機和DC-DC 電源的控制系統(tǒng)，所述DC-DC電源連接在高壓蓄電池和低壓蓄電池之間，所述電機通過電 機驅(qū)動器連接到所述高壓蓄電池，該控制系統(tǒng)包括DSP控制電路，所述DSP控制電路的輸出 用于控制所述DC-DC電源和所述電機驅(qū)動器。作為優(yōu)選，所述DSP控制電路具體包括DSP,所述DSP包括AD輸入端、ABZ輸入端、第一 PWM輸出端和第二 PWM輸出端；第一輸入緩沖電路，其輸入端接入所述電機的編碼信號，輸出端連接所述ABZ輸 入端；第一輸出緩沖電路，其輸入端連接所述第一 PWM輸出端，輸出端連接所述電機驅(qū) 動器；[0012]第二輸出緩沖電路，其輸入端連接所述第二 PWM輸出端，輸出端連接所述DC-DC電 源；所述AD輸入端接入所述電機驅(qū)動器、所述DC-DC電源、所述高壓蓄電池和所述低 壓蓄電池的反饋信號。作為優(yōu)選，所述DSP控制電路還包括第一 AD運放與比較電路，其輸入端接入所述電機的三相電流信號、所述電機驅(qū)動 器的溫度信號，輸出端連接所述AD端；第二 AD運放與比較電路，其輸入端接入所述低壓蓄電池的電壓信號和電流信號， 輸出端連接所述AD端；第三AD運放與比較電路，其輸入端接入所述高壓蓄電池的電壓信號和電流信號， 輸出端連接所述AD端。作為優(yōu)選，所述第一輸出緩沖電路和第二輸出緩沖電路均具有使能端，所述第一 AD運放與比較電路、第二 AD運放與比較電路和第三AD運放與比較電路均具有控制信號輸 出端；所述第一 AD運放與比較電路的控制信號輸出端連接所述第一輸出緩沖電路的使能 端；所述第二 AD運放與比較電路的控制信號輸出端連接所述第二輸出緩沖電路的使能端； 所述第三AD運放與比較電路的控制信號輸出端與所述第一輸出緩沖電路的使能端和所述 第二輸出緩沖電路的使能端均連接。作為優(yōu)選，所述高壓蓄電池的標(biāo)準(zhǔn)電壓為288V，所述低壓蓄電池的標(biāo)準(zhǔn)電壓為 12V。作為優(yōu)選，所述DSP還用于當(dāng)所述低壓蓄電池的電壓小于標(biāo)準(zhǔn)電壓時，控制所述DC-DC電源以恒定電流對所 述低壓蓄電池進行充電；當(dāng)所述低壓蓄電池的電壓大于標(biāo)準(zhǔn)電壓小于上限電壓時，控制所述DC-DC電源以 固定負(fù)斜率減小的電流對所述低壓蓄電池進行充電；當(dāng)所述低壓蓄電池的電壓大于上限電壓時，控制所述DC-DC電源停止對所述低壓 蓄電池進行充電。作為優(yōu)選，所述DSP還包括IO接口端，所述IO接口端通過光耦合器電路與外接接 口相連接。作為優(yōu)選，所述DSP還用于根據(jù)所述第三AD運放與比較電路接入的所述高壓蓄電池的電壓信號和電流信 號，對所述電機和所述DC-DC電源分別進行過壓或欠壓保護。作為優(yōu)選，所述DSP還包括CAN通信端，所述CAN通信端通過CAN總線通訊電路與 所述整車控制器相連接。作為優(yōu)選，所述DSP還包括SPI接口，所述SPI接口與存儲電路相連接。本實用新型的有益效果在于，用一個基于DSP的控制電路同時控制混合動力汽 車電機和DC-DC電源，減少了一個控制器，節(jié)省了成本，簡化了結(jié)構(gòu)和體積；只涉及一個時 鐘信號，沒有同步問題，控制精度更高；省去了多個控制器之間的相互通訊，減小了通訊負(fù) 荷，節(jié)省了整車控制器的資源。而且，對低壓蓄電池進行精確充電管理控制，在保證充電效 率的前提下，提高電池的壽命，同時也使電能合理分配，進而提高整車的效率。對高壓蓄電池進行檢測，在不同電壓時對所述電機和所述DC-DC電源進行過壓或欠壓保護，提高了控 制系統(tǒng)的可靠性和靈活性。
圖1是現(xiàn)有技術(shù)的控制混合動力汽車電機和DC-DC電源的控制系統(tǒng)的原理框圖；圖2是本實用新型實施例的同時控制混合動力汽車電機和DC-DC電源的控制系統(tǒng) 的原理框圖；圖3是圖2中DSP控制電路的原理框圖；圖4是低電壓蓄電池電壓-充電電流的關(guān)系曲線圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖和實施例，對本實用新型的具體實施方式
作進一步描述。以下實施 例僅用于更加清楚地說明本實用新型的技術(shù)方案，而不能以此來限制本實用新型的保護范圍。如圖2所示的本實施例的同時控制混合動力汽車電機和DC-DC電源的控制系統(tǒng)的 原理框圖，所述DC-DC電源13連接在高壓蓄電池11 (通常是標(biāo)準(zhǔn)電壓為^SV的蓄電池) 和低壓蓄電池131(通常是標(biāo)準(zhǔn)電壓為12V的蓄電池)之間，所述電機141通過電機驅(qū)動器 14連接到所述高壓蓄電池11，該控制系統(tǒng)包括DSP控制電路21，該DSP控制電路21與整車 控制器16相互通訊(例如CAN通訊)，所述DSP控制電路2的輸出用于控制所述DC-DC電 源13和所述電機驅(qū)動器14。DSP控制電路21可以根據(jù)需要進行硬件和軟件設(shè)計，可以有 很多種具體不同的基于DSP的控制電路。本實施例中給出一種具體的DSP控制電路2，如 圖3所示，整個控制電路設(shè)置在控制板20上，所述DSP控制電路2具體包括DSP 21 (本實施例中以型號為TMS320F2812的DSP芯片為例)，所述DSP 21包括 AD輸入端、ABZ輸入端、第一 PWM輸出端和第二 PWM輸出端；第一輸入緩沖電路221，其輸入端接入所述電機的編碼信號(ABZ)，輸出端連接所 述ABZ輸入端，第一輸入緩沖電路221將5V信號降壓至DSP允許(兼容)的3. 3V ；第一輸出緩沖電路222，其輸入端連接所述第一 PWM輸出端，輸出端連接所述電機 驅(qū)動器14，第一輸出緩沖電路222將DSP 21的3. 3V信號升壓至通用的5V信號，將PWM信 號發(fā)送給電機驅(qū)動器14 (6路PWM信號)；第二輸出緩沖電路232，其輸入端連接所述第二 PWM輸出端，輸出端連接所述 DC-DC電源13，第二輸出緩沖電路232將DSP 21的3. 3V信號升壓至通用的5V信號，將PWM 信號發(fā)送給DC-DC電源13(1至4路PWM信號，假定本例電源使用buck降壓電路實現(xiàn)，則只 需要1路PWM控制信號)；所述AD輸入端接入所述電機驅(qū)動器14、所述DC-DC電源13、所述高壓蓄電池11 和所述低壓蓄電池131的各種反饋信號，構(gòu)成閉環(huán)控制。第一 AD運放與比較電路223，其輸入端接入所述電機的三相電流信號(IA，IB, IC)、所述電機驅(qū)動器14的溫度信號(TIGBT)，輸出端連接所述AD端，電機驅(qū)動器14 一般會 包括IGBT驅(qū)動和IGBT驅(qū)動模塊，采集的溫度信號主要是IGBT模塊的溫度；第二 AD運放與比較電路233，其輸入端接入所述低壓蓄電池131的電壓信號(VDC 12V)和電流信號(IDC 12V)，輸出端連接所述AD端，本實施例中以標(biāo)準(zhǔn)電壓為12V的蓄電 池作為低壓蓄電池131進行說明；[0045]第三AD運放與比較電路對3，其輸入端接入所述高壓蓄電池11的電壓信號(VDC 288V)和電流信號(IDC ^8V)，輸出端連接所述AD端，本實施例中以標(biāo)準(zhǔn)電壓為觀8乂的蓄 電池作為高壓蓄電池11進行說明。所述第一輸出緩沖電路222和第二輸出緩沖電路232均具有使能端，所述第一 AD 運放與比較電路223、第二 AD運放與比較電路233和第三AD運放與比較電路243均具有控 制信號輸出端(根據(jù)設(shè)置輸出高電平信號或低電平信號，比如接入信號正常時輸出低電平 信號，接入信號異常時輸出高電平信號)；所述第一 AD運放與比較電路223的控制信號輸 出端連接所述第一輸出緩沖電路222的使能端(使能端能夠封鎖輸出信號，比如使能端輸 入低電平信號時正常輸出，輸入高電平信號時封鎖輸出)，用于當(dāng)所述電機141的三相電流 信號和/或所述電機驅(qū)動器14的溫度信號異常時封鎖所述第一輸出緩沖電路222的輸出； 所述第二 AD運放與比較電路233的控制信號輸出端連接所述第二輸出緩沖電路232的使 能端，用于當(dāng)所述低壓蓄電池131的電壓信號和/或電流信號異常時封鎖所述第二輸出緩 沖電路232的輸出；所述第三AD運放與比較電路243的控制信號輸出端與所述第一輸出緩 沖電路222的使能端和所述第二輸出緩沖電路232的使能端均連接，用于當(dāng)所述高壓蓄電 池11的電壓信號和/或電流信號異常時同時封鎖所述第一輸出緩沖電路222的輸出和所 述第二輸出緩沖電路232的輸出。通過控制信號輸出控制使能端，相當(dāng)于設(shè)置了硬件保護 電路，反饋信號出現(xiàn)異常時及時封鎖輸出。由于高壓蓄電池11既給低壓蓄電池131供電， 又給電機141供電，因此它的電壓信號或電流信號異常時可能需要同時封鎖所述第一輸出 緩沖電路222的輸出和所述第二輸出緩沖電路232的輸出，例如，當(dāng)電壓超過150V 410V 的范圍時，封鎖第一輸出緩沖電路222的輸出；當(dāng)電壓超過80V 410V的范圍時，封鎖第 二輸出緩沖電路232的輸出；若電流超過設(shè)定值，則封鎖全部第一、第二輸出緩沖電流，實 現(xiàn)保護。當(dāng)然，硬件保護功能和控制功能可以通過軟件編程實現(xiàn)。所述DSP 21還用于對低壓蓄電池131進行精確充電管理控制，在保證充電效率的 前提下，提高電池的壽命，同時也使電能合理分配，進而提高整車的效率。根據(jù)第二 AD運放 與比較電路233采集到的低壓蓄電池131的反饋電壓進行控制。如圖3所示，以低壓蓄電 池131的標(biāo)準(zhǔn)電壓為12V為例(其他電壓原理相同)；當(dāng)所述低壓蓄電池131的電壓小于12V (標(biāo)準(zhǔn)電壓)時，控制所述DC-DC電源13 以恒定電流對所述低壓蓄電池進行充電(通常電流值為電池容量C/10)；當(dāng)所述低壓蓄電池131的電壓大于12V(標(biāo)準(zhǔn)電壓)小于14. 5V(上限電壓)時， 控制所述DC-DC電源13以固定負(fù)斜率減小的電流對所述低壓蓄電池131進行充電，即電壓 升高電流減小的反比例關(guān)系，斜率大小可以根據(jù)具體情況而定；當(dāng)所述低壓蓄電池131的電壓大于14. 5V(上限電壓)時，控制所述DC-DC電源13 停止對所述低壓蓄電池進行充電，即電流為零。電壓過大時，第二輸出緩沖電路232的輸出 也會被封鎖。[0051 ] 所述DSP 21還用于根據(jù)所述第三AD運放與比較電路243接入的所述高壓蓄電池 的電壓信號和電流信號，參考電機141和DC-DC電源13的工作范圍(允許范圍)，在不同電 壓時對所述電機和所述DC-DC電源進行過壓或欠壓保護，以提高系統(tǒng)的可靠性和靈活性。 所述DSP還包括IO接口端，所述IO接口端通過光耦合器電路25與外接接口相連 接，用于數(shù)字量的輸入輸出。[0053]所述DSP還包括CAN通信端，所述CAN通信端通過CAN總線通訊電路271與所述 整車控制器16相連接，保持相互通訊。所述DSP還包括SPI接口，所述SPI接口與存儲電路272相連接，用于存儲數(shù)據(jù)。電源電路沈用于給整個DSP控制電路2供電。本實施例中用一個基于DSP的控制電路同時控制混合動力汽車電機和DC-DC電 源，減少了一個控制器，節(jié)省了成本，簡化了結(jié)構(gòu)和體積；只涉及一個時鐘信號，沒有同步問 題，控制精度更高；省去了多個控制器之間的相互通訊，減小了通訊負(fù)荷，節(jié)省了整車控制 器的資源。而且，對低壓蓄電池進行精確充電管理控制，在保證充電效率的前提下，提高電 池的壽命，同時也使電能合理分配，進而提高整車的效率。對高壓蓄電池進行檢測，在不同 電壓時對所述電機和所述DC-DC電源進行過壓或欠壓保護，提高了控制系統(tǒng)的可靠性和靈 活性。以上實施例僅為本實用新型的示例性實施例，不用于限制本實用新型，本實用新 型的保護范圍由權(quán)利要求書限定。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在本實用新型的實質(zhì)和保護范圍 內(nèi)，對本實用新型做出各種修改或等同替換，這種修改或等同替換也應(yīng)視為落在本實用新 型的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種同時控制混合動力汽車電機和DC-DC電源的控制系統(tǒng)，所述DC-DC電源連接在 高壓蓄電池和低壓蓄電池之間，所述電機通過電機驅(qū)動器連接到所述高壓蓄電池，其特征 在于，包括DSP控制電路，所述DSP控制電路的輸出用于控制所述DC-DC電源和所述電機驅(qū)動器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同時控制混合動力汽車電機和DC-DC電源的控制系統(tǒng)，其特 征在于，所述DSP控制電路具體包括DSP,所述DSP包括AD輸入端、ABZ輸入端、第一 PWM出端和第二 PWM輸出端；第一輸入緩沖電路，其輸入端接入所述電機的編碼信號，輸出端連接所述ABZ輸入端；第一輸出緩沖電路，其輸入端連接所述第一 PWM輸出端，輸出端連接所述電機驅(qū)動器；第二輸出緩沖電路，其輸入端連接所述第二 PWM輸出端，輸出端連接所述DC-DC電源；所述AD輸入端接入所述電機驅(qū)動器、所述DC-DC電源、所述高壓蓄電池和所述低壓蓄 電池的反饋信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的同時控制混合動力汽車電機和DC-DC電源的控制系統(tǒng)，其特 征在于，所述DSP控制電路還包括第一 AD運放與比較電路，其輸入端接入所述電機的三相電流信號、所述電機驅(qū)動器的 溫度信號，輸出端連接所述AD端；第二 AD運放與比較電路，其輸入端接入所述低壓蓄電池的電壓信號和電流信號，輸出 端連接所述AD端；第三AD運放與比較電路，其輸入端接入所述高壓蓄電池的電壓信號和電流信號，輸出 端連接所述AD端。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的同時控制混合動力汽車電機和DC-DC電源的控制系統(tǒng)，其特 征在于，所述第一輸出緩沖電路和第二輸出緩沖電路均具有使能端，所述第一 AD運放與比 較電路、第二 AD運放與比較電路和第三AD運放與比較電路均具有控制信號輸出端；所述 第一 AD運放與比較電路的控制信號輸出端連接所述第一輸出緩沖電路的使能端；所述第 二 AD運放與比較電路的控制信號輸出端連接所述第二輸出緩沖電路的使能端；所述第三 AD運放與比較電路的控制信號輸出端與所述第一輸出緩沖電路的使能端和所述第二輸出 緩沖電路的使能端均連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的同時控制混合動力汽車電機和DC-DC電源的控制系統(tǒng)，其特 征在于，所述高壓蓄電池的標(biāo)準(zhǔn)電壓為288V，所述低壓蓄電池的標(biāo)準(zhǔn)電壓為12V。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的同時控制混合動力汽車電機和DC-DC電源的控制系統(tǒng)，其特 征在于，所述DSP還包括IO接口端，所述IO接口端通過光耦合器電路與外接接口相連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的同時控制混合動力汽車電機和DC-DC電源的控制系統(tǒng)，其特 征在于，所述DSP還包括CAN通信端，所述CAN通信端通過CAN總線通訊電路與所述整車控 制器相連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的同時控制混合動力汽車電機和DC-DC電源的控制系統(tǒng)，其特 征在于，所述DSP還包括SPI接口，所述SPI接口與存儲電路相連接。
專利摘要本實用新型公開了一種同時控制混合動力汽車電機和DC-DC電源的控制系統(tǒng)，DC-DC電源連接在高壓蓄電池和低壓蓄電池之間，電機通過電機驅(qū)動器連接到高壓蓄電池，該控制系統(tǒng)包括DSP控制電路，DSP控制電路的輸出用于控制DC-DC電源和電機驅(qū)動器。本實用新型使用DSP控制電路同時控制混合動力汽車電機和DC-DC電源，節(jié)省了成本，簡化了結(jié)構(gòu)和體積，提高了控制精度；省去了多個控制器之間相互通訊，減小了通訊負(fù)荷。而且，對低壓蓄電池進行精確充電管理控制，在保證充電效率的前提下，提高電池的壽命，同時也使電能合理分配，進而提高整車的效率。對高壓蓄電池進行檢測，在不同電壓時對所述電機和所述DC-DC電源進行過壓或欠壓保護，提高了控制系統(tǒng)的可靠性和靈活性。
文檔編號B60R16/023GK201839020SQ201020182399
公開日2011年5月18日 申請日期2010年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月7日
發(fā)明者張中帆, 蔣洪, 邊東生 申請人:江蘇常隆客車有限公司