專利名稱：純電動(dòng)汽車整車控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及控制器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種純電動(dòng)汽車整車控制器。
背景技術(shù)：
隨著汽車エ業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步,人們對(duì)汽車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、安全性及排放方面的要求越來越高，而傳統(tǒng)的機(jī)械式連接、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連線的控制方式己遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足這些需求。為了解決上述問題，基于控制器局域網(wǎng)(Controller Area Network, CAN)總線的整車控制方式應(yīng)運(yùn)而生。由于純電動(dòng)汽車除了組合儀表等CAN總線節(jié)點(diǎn)之外，還增加了電池管理系統(tǒng)、電機(jī)控制器等高電壓大電流的CAN總線節(jié)點(diǎn)，因而整車控制的安全可 靠就顯得更加重要，即如何使動(dòng)カ電池、電機(jī)控制器、電動(dòng)空調(diào)、組合儀表、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向(Electric Power Steering, EPS)系統(tǒng)、及其它CAN節(jié)點(diǎn)之間彼此協(xié)作、優(yōu)化匹配,各自功能發(fā)揮最佳、利用率最高就成了整車控制器的首要任務(wù)。然而，現(xiàn)有整車控制器不但未能提供可靠的整車控制策率，而且均利用低端的單片機(jī)作為CPU，從而使得整車控制器的運(yùn)算速度相對(duì)較慢，還使得CPU外圍電路的元器件較多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜。全世界大量汽車的應(yīng)用，已經(jīng)產(chǎn)生并引發(fā)了嚴(yán)重的環(huán)境與人類生存問題。目前，人們致カ于發(fā)展高效、清潔和安全的運(yùn)輸工具，電動(dòng)汽車、混合動(dòng)カ汽車和燃料電池汽車等新能源汽車己被代表性地提議為日后用以替代傳統(tǒng)車輛的運(yùn)輸工具。為了更好的協(xié)調(diào)和控制電動(dòng)汽車中各個(gè)電器設(shè)備的工作，需要為電動(dòng)汽車配置整車控制器(V⑶)。而目前純電動(dòng)汽車的整車控制器或多或少都存在某些方面的不足，例如，在安全管理方面的不足。鑒于此，有必要對(duì)現(xiàn)有的純電動(dòng)汽車的整車控制器進(jìn)ー步完善。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型為了解決現(xiàn)有的整車控制器在控制安全方面的不足，而提供了ー種控制電動(dòng)汽車中各部件協(xié)調(diào)運(yùn)行、控制效率較高的整車控制器。本實(shí)用新型是通過以下方案實(shí)現(xiàn)的上述的純電動(dòng)汽車整車控制器，所述整車控制器由通過CAN總線信號(hào)連接的動(dòng)カ系統(tǒng)管理模塊和安全管理模塊組成，所述安全管理模塊具有行人警示管理単元、車速傳感器、故障檢測(cè)記錄單元和安全控制單元，所述安全管理模塊還具有通過信號(hào)連接的擋位識(shí)別控制単元和倒車燈控制単元。所述整車控制器還包括駕駛員意圖解析模塊，所述駕駛員意圖解析模塊具有擋位管理単元和扭矩需求管理単元，分別通過信號(hào)判斷換擋意圖和扭矩需求意圖。所述動(dòng)カ系統(tǒng)管理模塊包括電機(jī)控制模塊、電池管理模塊和其他動(dòng)カ系統(tǒng)設(shè)備包括永磁同步電機(jī)、離合器、變速器和減速器，均與整車控制器通過CAN總線信號(hào)連接。[0014]所述電機(jī)控制模塊具有電機(jī)超速保護(hù)單元。所述電池管理模塊具有碰撞保護(hù)單元和電動(dòng)空調(diào)控制単元。有益效果本實(shí)用新型的純電動(dòng)汽車整車控制器，包括由通過CAN總線信號(hào)連接的動(dòng)カ系統(tǒng)管理模塊和安全管理模塊，安全管理模塊具有行人警示管理単元、車速傳感器、故障檢測(cè)記錄單元和安全控制單元，還具有擋位識(shí)別控制単元和倒車燈控制単元；擋位識(shí)別控制単元，空擋情況下保證車輛的驅(qū)動(dòng)電機(jī)不瞬間爬升至很高轉(zhuǎn)速；倒車情況下保證車輛倒車車速不超過設(shè)定值，不在車輛有很大動(dòng)能的情況下倒車，達(dá)到保護(hù)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的目的；倒車燈控制単元，當(dāng)整車控制器判斷倒擋開關(guān)信號(hào)有效時(shí)，輸出倒車信號(hào)，倒車燈 辰売。

圖I是本實(shí)用新型純電動(dòng)汽車整車控制器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。圖2是本實(shí)用新型純電動(dòng)汽車整車控制器的動(dòng)カ系統(tǒng)管理模塊結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式
如圖I至圖2所示，本實(shí)用新型的純電動(dòng)汽車整車控制器，由通過CAN總線信號(hào)連接的駕駛員意圖解析模塊I、動(dòng)カ系統(tǒng)管理模塊2和安全管理模塊3組成。駕駛員意圖解析模塊I具有通過信號(hào)連接的擋位管理単元11和扭矩需求管理單元12 ；整車控制器通過采集加速踏板輸出電壓值變化，判斷扭矩需求意圖；輸入信號(hào)為加速踏板深度變化，深度變化反映出電壓值變化，通過采集加速踏板的信號(hào)，控制整車加速；控制模式是基于扭矩的控制模式；整車控制器通過車速信號(hào)、擋位輸入信號(hào)、整車故障狀態(tài)信號(hào)、扭矩請(qǐng)求信號(hào)對(duì)換擋意圖進(jìn)行管理，確保整車行駛安全；駕駛員意圖解析模塊I是基于整車控制器通過判斷點(diǎn)火鑰匙的位置來判斷，對(duì)車輛的鑰匙位置、低壓上電時(shí)序、高壓上電的過程進(jìn)行定義，鑰匙位置依據(jù)傳統(tǒng)車設(shè)計(jì)，有四種位置狀態(tài)，包括0FF、ACC、ON、START ；LOCK :鑰匙不在點(diǎn)火鎖內(nèi)時(shí)整車控制器檢測(cè)不到鑰匙；ACC :此位置時(shí)低壓電源給某些附件系統(tǒng)、輔助電器等供電，如收音機(jī)；0N:此位置時(shí)對(duì)所有控制單元進(jìn)行供電，如整車控制器、電池管理系統(tǒng)、微控制單元;START :駕駛員將鑰匙從ON擋位打到START擋位，整車控制器判斷整車高壓電系統(tǒng)是否可以上強(qiáng)電，此位置時(shí)會(huì)進(jìn)行高壓系統(tǒng)上電動(dòng)作。 動(dòng)カ系統(tǒng)管理模塊2包括電機(jī)控制模塊21、電池管理模塊22和其他動(dòng)カ系統(tǒng)設(shè)備包括永磁同步電機(jī)23、離合器24、變速器25和減速器26。通過CAN總線與電機(jī)控制模塊21、電池管理模塊22、永磁同步電機(jī)23、離合器24、變速器25和減速器26之間互相信號(hào)連接并可以發(fā)出相應(yīng)的控制指令；通過將加速踏板信號(hào)、變速器擋位信號(hào)、制動(dòng)踏板信號(hào)、倒擋開關(guān)信號(hào)等指令輸入至整車控制器，從而分別對(duì)電池狀態(tài)、電機(jī)轉(zhuǎn)速、變速器擋位、助力轉(zhuǎn)向、制動(dòng)、故障診斷、報(bào)警等操作進(jìn)行協(xié)調(diào)控制；電機(jī)控制模塊21具有電機(jī)超速保護(hù)單元211，電機(jī)超速保護(hù)單元211接收到電機(jī)轉(zhuǎn)速值和電機(jī)當(dāng)前最大許用驅(qū)動(dòng)扭矩值，依據(jù)轉(zhuǎn)速查找超速保護(hù)限制扭矩ー維表，得到超速保護(hù)修正系數(shù)；電機(jī)超速扭矩限制為超速保護(hù)修正系數(shù)與電機(jī)最大扭矩之積；電池管理模塊22具有碰撞保護(hù)單元221和電動(dòng)空調(diào)控制單元222，均由信號(hào)連接;當(dāng)車輛收到碰撞信號(hào)后，電池管理模塊22會(huì)主動(dòng)切斷主接觸器或整車控制器向電池管理模塊22發(fā)送切斷主接觸器的指令，此時(shí)高壓電會(huì)被切斷；應(yīng)注意，當(dāng)動(dòng)カ系統(tǒng)管理模塊2主動(dòng)切斷動(dòng)カ電池高壓電時(shí)，系統(tǒng)具備可以通過
駕駛員的有意識(shí)的操作使整車能夠重新上電的功能；電動(dòng)空調(diào)控制単元222控制電動(dòng)空調(diào)的開關(guān)，電動(dòng)空調(diào)的開關(guān)信號(hào)為高低電平，高電平為開啟，低電平為關(guān)閉。因電動(dòng)空調(diào)消耗的是動(dòng)カ電池包的電能，而且功率較大，其對(duì)整車的續(xù)駛里程影響比價(jià)大，因此在制定整車能量管理控制策略時(shí)應(yīng)充分考慮到電動(dòng)空調(diào)的影響因素。安全管理模塊3具有行人警示管理単元31、車速傳感器32、擋位識(shí)別控制単元33、故障檢測(cè)記錄單元34、安全控制單元35、倒車燈控制単元36，均由信號(hào)連接；行人警示管理単元31在車速O < V < 20km/h吋，發(fā)出報(bào)警信號(hào)(低電平有效)，即車速低于設(shè)定值，輸出警告信號(hào)，因純電動(dòng)汽車的低噪聲特性，為增加車輛行駛過程中的安全性，増加行人警示功能，達(dá)到警示行人的目的；車速傳感器32加裝在車上，車速傳感器32將車速信號(hào)直接輸入到整車控制器中；擋位識(shí)別控制単元33對(duì)車輛擋位識(shí)別并通過整車控制器進(jìn)行控制，車輛滿足前進(jìn)的條件包括離合器閉合、整車向行駛方向運(yùn)動(dòng)或倒車車速小于2km ;滿足車輛倒車的條件需保證車輛在非空擋狀態(tài)下，當(dāng)前エ況下車速為O或車速小于2km及較小的驅(qū)動(dòng)カ矩；空擋情況下保證車輛的驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速不瞬間爬升至很高；倒車情況下保證車輛倒車車速不超過設(shè)定值，不在車輛有很大動(dòng)能的情況下倒車，達(dá)到保護(hù)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的目的；故障檢測(cè)記錄單元34，故障包括應(yīng)用層故障，應(yīng)用層故障分為信號(hào)級(jí)故障和策略級(jí)故障，信號(hào)級(jí)故障主要包括擋位開關(guān)故障、制動(dòng)開關(guān)故障、鑰匙開關(guān)故障、加速信號(hào)故障、電機(jī)故障、電池故障；策略級(jí)故障主要包括扭矩故障、CAN通訊故障；這些故障將作為標(biāo)準(zhǔn)輸入，輸入到應(yīng)用模型中；安全控制單元35通過對(duì)系統(tǒng)中電壓、電流、電池剩余電量、溫度、扭矩、速度進(jìn)行處理，確保系統(tǒng)安全。主要有兩種處理方式降功率運(yùn)行以及極限條件下的系統(tǒng)關(guān)閉處理；倒車燈控制単元36，當(dāng)動(dòng)カ系統(tǒng)管理模塊3驅(qū)動(dòng)車輛倒車時(shí)，倒車燈點(diǎn)亮。當(dāng)整車控制器判斷倒擋開關(guān)信號(hào)有效時(shí)，輸出倒車信號(hào)。本實(shí)用新型的純電動(dòng)汽車整車控制器具有如下功能驅(qū)動(dòng)功能整車控制器通過加速踏板信號(hào)、車速信號(hào)、整車故障狀態(tài)信號(hào)、擋位狀態(tài)信號(hào)判斷出駕駛員意圖，計(jì)算出實(shí)時(shí)的驅(qū)動(dòng)扭矩信號(hào)；對(duì)計(jì)算出的扭矩信號(hào)進(jìn)行濾波、平滑處理后，將其發(fā)送給驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)微控制単元，請(qǐng)求整車驅(qū)動(dòng)；驅(qū)動(dòng)過程分為正向驅(qū)動(dòng)和反向驅(qū)動(dòng)，以不同的查表方式得到驅(qū)動(dòng)扭矩；正向驅(qū)動(dòng)時(shí)，區(qū)分高速狀態(tài)和低速狀態(tài)，以不同的查表方式得到不同的驅(qū)動(dòng)扭矩。擋位管理功能由于純電動(dòng)汽車排擋不具備傳統(tǒng)汽車排擋的自鎖保護(hù)功能，需要增加此功能以保證正確解析換擋意圖、確保整車行駛安全；整車控制器通過車速信號(hào)、擋位輸入信號(hào)、故障狀態(tài)信號(hào)、扭矩請(qǐng)求信號(hào)對(duì)換擋意圖進(jìn)行保護(hù)。故障檢測(cè)、記錄·功能應(yīng)用層故障分為信號(hào)級(jí)故障和策略級(jí)故障，信號(hào)級(jí)故障主要包括擋位開關(guān)故障、制動(dòng)開關(guān)故障、鑰匙開關(guān)故障、加速信號(hào)故障、電機(jī)故障、電池故障；策略級(jí)故障主要包括扭矩故障、CAN通訊故障；這些故障將作為標(biāo)準(zhǔn)輸入，輸入到應(yīng)用模型中。安全控制功能通過對(duì)系統(tǒng)中電壓、電流、電池剩余電量、溫度、扭矩、速度進(jìn)行檢測(cè)，確保系統(tǒng)安全；主要有兩種處理方式降功率運(yùn)行以及極限條件下的系統(tǒng)關(guān)閉處理。擋位識(shí)別控制功能車輛滿足前進(jìn)的條件包括離合器閉合、整車向行駛方向運(yùn)動(dòng)或倒車車速小于2km ;滿足車輛倒車的條件即保證車輛在非空擋狀態(tài)下，當(dāng)前エ況下車速為O或車速小于2km及較小的驅(qū)動(dòng)カ矩；空擋情況下保證車輛的驅(qū)動(dòng)電機(jī)不出現(xiàn)轉(zhuǎn)速瞬間爬升至很高轉(zhuǎn)速；倒車情況下保證車輛倒車車速不超過設(shè)定值，不在車輛有很大動(dòng)能的情況下倒車，達(dá)到保護(hù)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的目的。駕駛扭矩需求功能整車控制器通過采集加速踏板輸出電壓值變化，判斷駕駛員的扭矩需求意圖；輸入信號(hào)為加速踏板深度變化，深度變化反映出電壓值變化，通過采集加速踏板的信號(hào)，控制整車加速；控制模式是基于扭矩的控制模式。車速采集計(jì)算功能在車上加裝車速傳感器，傳感器將車速信號(hào)直接輸入到整車控制器中。電動(dòng)空調(diào)控制功能電動(dòng)空調(diào)的開關(guān)信號(hào)為高低電平，高電平為開啟，低電平為關(guān)閉；因電動(dòng)空調(diào)消耗的是動(dòng)カ電池包的電能，而且功率較大，其對(duì)整車的續(xù)駛里程影響比價(jià)大，因此在制定整車能量管理控制策略時(shí)應(yīng)充分考慮到電動(dòng)空調(diào)的影響因素。行人警示功能(預(yù)留)因純電動(dòng)汽車的低噪聲特性，為增加車輛行駛過程中的安全性，增加行人警示功能。當(dāng)車速在O < V < 20km/h時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)(低電平有效);車速低于設(shè)定值，輸出警告信號(hào)，達(dá)到警示行人的目的。碰撞切斷動(dòng)カ系統(tǒng)高壓電功能當(dāng)車輛收到碰撞信號(hào)后，電池管理模塊會(huì)主動(dòng)切斷主接觸器或整車控制器向電池管理模塊發(fā)送切斷主接觸器的指令，此時(shí)高壓電會(huì)被切斷；應(yīng)注意，當(dāng)動(dòng)カ系統(tǒng)主動(dòng)切斷動(dòng)カ電池高壓電時(shí)，系統(tǒng)具備可以通過駕駛員的有意識(shí)的操作使整車能夠重新上電的功能。進(jìn)入倒車時(shí)倒車燈亮功能動(dòng)カ系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)車輛倒車時(shí)，倒車燈點(diǎn)亮；當(dāng)整車控制器判斷倒擋信號(hào)有效時(shí)，輸出倒車信號(hào)。驅(qū)動(dòng)電機(jī)超速保護(hù)電機(jī)超速保護(hù)模塊接收到電機(jī)轉(zhuǎn)速值和電機(jī)當(dāng)前最大許用驅(qū)動(dòng)扭矩值，依據(jù)轉(zhuǎn)速查找超速保護(hù)限制扭矩ー維表，得到超速保護(hù)修正系數(shù)；電機(jī)超速扭矩限制為超速保護(hù)修正系數(shù)與電機(jī)最大扭矩之積。本實(shí)用新型的純電動(dòng)汽車整車控制器，包括由通過CAN總線信號(hào)連接的動(dòng)カ系統(tǒng)管理模塊和安全管理模塊組成，安全管理模塊具有行人警示管理単元、車速傳感器、故障檢測(cè)記錄単元和安全控制單元，還具有擋位識(shí)別控制単元和倒車燈控制単元；擋位識(shí)別控制単元，空擋情況下保證車輛的驅(qū)動(dòng)電機(jī)不瞬間爬升至很高轉(zhuǎn)速；倒車情況下保證車輛倒車車速不超過設(shè)定值，不在車輛有很大動(dòng)能的情況下倒車，達(dá)到保護(hù) 驅(qū)動(dòng)電機(jī)的目的；倒車燈控制単元，當(dāng)整車控制器判斷倒擋開關(guān)信號(hào)有效時(shí)，輸出倒車信號(hào)，倒車燈辰売。
權(quán)利要求1.一種純電動(dòng)汽車整車控制器，所述整車控制器由通過CAN總線信號(hào)連接的動(dòng)力系統(tǒng)管理模塊和安全管理模塊組成，所述安全管理模塊具有行人警示管理單元、車速傳感器、故障檢測(cè)記錄單元和安全控制單元，其特征在于所述安全管理模塊還具有通過信號(hào)連接的擋位識(shí)別控制單元和倒車燈控制單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的純電動(dòng)汽車整車控制器，其特征在于所述整車控制器還包括駕駛員意圖解析模塊，所述駕駛員意圖解析模塊具有擋位管理單元和扭矩需求管理單元，分別通過信號(hào)判斷換擋意圖和扭矩需求意圖。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的純電動(dòng)汽車整車控制器，其特征在于所述動(dòng)力系統(tǒng)管理模塊包括電機(jī)控制模塊、電池管理模塊和其他動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)備包括永磁同步電機(jī)、離合器、變速器和減速器，均與整車控制器通過CAN總線信號(hào)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的純電動(dòng)汽車整車控制器，其特征在于所述電機(jī)控制模塊具有電機(jī)超速保護(hù)單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的純電動(dòng)汽車整車控制器，其特征在于所述電池管理模塊具有碰撞保護(hù)單元和電動(dòng)空調(diào)控制單元。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種純電動(dòng)汽車整車控制器，所述整車控制器由通過CAN總線信號(hào)連接的動(dòng)力系統(tǒng)管理模塊和安全管理模塊組成，所述安全管理模塊具有行人警示管理單元、車速傳感器、故障檢測(cè)記錄單元和安全控制單元，還具有擋位識(shí)別控制單元和倒車燈控制單元，均由信號(hào)連接。本實(shí)用新型的純電動(dòng)汽車整車控制器，擋位識(shí)別控制單元在空擋情況下保證車輛的驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速不瞬間增高，在倒車情況下保證車輛倒車車速不超過設(shè)定值，達(dá)到保護(hù)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的目的；倒車燈控制單元，輸出倒車信號(hào)，倒車燈點(diǎn)亮。
文檔編號(hào)B60R16/023GK202641573SQ20122034526
公開日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月17日
發(fā)明者趙明禹, 史國(guó)輝, 李茂盛, 朱江 申請(qǐng)人:湖北天運(yùn)汽車電器系統(tǒng)有限公司