本發(fā)明涉及一種純電動(dòng)汽車整車控制系統(tǒng)，屬于新能源汽車技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)汽車消耗大量的石油資源，并排放尾氣產(chǎn)生環(huán)境污染，在能源危機(jī)凸顯的當(dāng)今時(shí)代，電能作為一種可再生的能源受到各國(guó)青睞，在此基礎(chǔ)上，電動(dòng)汽車迎來(lái)了蓬勃的發(fā)展。

整車控制器電動(dòng)汽車的核心部件之一，是電動(dòng)汽車的大腦，指揮車輛進(jìn)行運(yùn)作。整車控制器的性能優(yōu)劣直接影響到電動(dòng)汽車的性能好壞。整車控制器必須具備可靠的運(yùn)行狀態(tài)，合理的策略分析以及有效的驅(qū)動(dòng)控制。

現(xiàn)有的純電動(dòng)汽車整車控制器發(fā)展并不成熟，需要繼續(xù)研發(fā)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問(wèn)題，提供一種純電動(dòng)汽車整車控制系統(tǒng)。

本發(fā)明為達(dá)到上述目的，所采用的技術(shù)手段是：一種純電動(dòng)汽車整車控制系統(tǒng)，包含整車控制器，模擬信號(hào)輸入電路，脈沖信號(hào)輸入電路，數(shù)字開(kāi)關(guān)信號(hào)輸入電路，電源及復(fù)位電路，高邊開(kāi)關(guān)輸出電路，低邊開(kāi)關(guān)輸出電路，高速can收發(fā)電路；所述高速can收發(fā)電路采用三路獨(dú)立的隔離高速can總線，與電機(jī)控制器、電池管理單元、儀表組成電動(dòng)車輛can網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)整車控制器同電機(jī)、電池、儀表的通訊，掌握車輛實(shí)時(shí)狀態(tài)，并具有多個(gè)拓展接口；整車控制器通過(guò)輸入電路采集加速、制動(dòng)踏板信號(hào)輸入，采集鑰匙在各個(gè)擋的信號(hào)，采集前進(jìn)、倒退、空擋的檔位信號(hào)，并控制高邊開(kāi)關(guān)輸出、低邊開(kāi)關(guān)輸出進(jìn)而控制繼電器電路；其高邊開(kāi)關(guān)輸出電路控制車輛動(dòng)力系統(tǒng)主接觸器和預(yù)充電繼電器，進(jìn)而控制車輛上下電；在車輛運(yùn)行中，整車控制器通過(guò)采集油門踏板、制動(dòng)踏板以及電池、電機(jī)的信息，進(jìn)行制動(dòng)策略的匹配節(jié)約電能；整車控制器采集檔位信號(hào)，根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)限定檔位的變換規(guī)則，防止檔位誤掛。

進(jìn)一步的，所述整車控制器采用mc9s12xeq512單片機(jī)，控制器電源由車載12v蓄電池供電，并分為兩路，其中一路為功率12v供電，由高低邊驅(qū)動(dòng)mos芯片供電；另一路為12v轉(zhuǎn)5v電源供給數(shù)字5v電路使用，包括可配置數(shù)字開(kāi)關(guān)量輸入電路、脈沖信號(hào)輸入，以及給微控制器最小系統(tǒng)、看門狗電路及復(fù)位電路和eeprom使用，其中電壓模擬量輸入電路為0～5v和4～20ma電流模擬量輸入電路為數(shù)字5v經(jīng)過(guò)電容電感濾波而成的模擬5v電路，其模擬地與數(shù)字地單點(diǎn)連接，降低電壓擾動(dòng)；

整車控制器設(shè)置接口和外圍保護(hù)電路，在可配置數(shù)字開(kāi)關(guān)量輸入電路、電壓模擬量輸入電路、4～20ma電流模擬量輸入電路、脈沖信號(hào)輸入模塊進(jìn)口，都設(shè)置有針對(duì)于輸入電路的電磁保護(hù)，可以抵御600w浪涌電流，防過(guò)壓，并有emc器件保證高頻噪聲不會(huì)干擾電路；在輸出端口，高邊開(kāi)關(guān)輸出、低邊開(kāi)關(guān)輸出設(shè)置了針對(duì)功率輸出電路的接口保護(hù)，包括采用回流二極管防止感性負(fù)載的斷負(fù)載脈沖電壓、輸出過(guò)電壓、輸出短路保護(hù)；在驅(qū)動(dòng)功率芯片時(shí)，采用數(shù)字邏輯觸發(fā)器件74ahc245控制，建立了功率器件和數(shù)字電路間的隔離，保護(hù)核心控制器。

更進(jìn)一步的，所述可配置數(shù)字開(kāi)關(guān)量輸入電路共有18路，通過(guò)一個(gè)配置電阻是否焊接改變高有效/低有效功能；電壓模擬量輸入電路共有6路，采樣電壓范圍0～5v，精度0.02v，4～20ma電流模擬量輸入電路共2路，精度0.1ma；脈沖信號(hào)輸入2路，檢測(cè)12v的脈沖或者方波輸入；高邊開(kāi)關(guān)輸出具備兩個(gè)驅(qū)動(dòng)等級(jí)，有10路具備2.1a驅(qū)動(dòng)能力，另有2路具備11a驅(qū)動(dòng)能力；低邊開(kāi)關(guān)輸出具備1.2a輸出能力；

整車控制器的can通訊模塊采用了can隔離收發(fā)器，并由can隔離電源供電，共有三路各自獨(dú)立的can線路，應(yīng)用于三路獨(dú)立的can網(wǎng)絡(luò)，板上can總線收發(fā)器外端預(yù)留終端匹配電阻的位置以及共模濾波器件act45b，防止共模噪聲干擾。

進(jìn)一步的，所述can通訊模塊的電源采用dcp010505b芯片進(jìn)行隔離。

更進(jìn)一步的，所述can總線連接電機(jī)控制器、電池管理系統(tǒng)和儀表，并與這些設(shè)備按照saej1939擴(kuò)展協(xié)議進(jìn)行通訊。

進(jìn)一步的，所述整車控制器使用tps3823芯片作為硬件看門狗芯片和復(fù)位芯片，采用12v電源兩路供電，一路經(jīng)降壓給數(shù)字電路供電，一路給功率輸出電路供電。

進(jìn)一步的，所述整車控制器根據(jù)can總線在車輛obd的接口進(jìn)行在線診斷監(jiān)控和控制代碼的更新，代碼更新的通訊采用can通訊方式；操作人員將can下載連接器連接至車輛obd端口，閉合連接器接口上的開(kāi)關(guān)，使整車控制器數(shù)字輸入9端口與12v電平短接，此端口輸入為高電平；接著復(fù)位整車控制器，并打開(kāi)上位機(jī)can程序下載軟件，選擇需要更新的文件并點(diǎn)擊開(kāi)始下載，軟件運(yùn)行會(huì)顯示下載進(jìn)度，當(dāng)完成時(shí)彈出下載成功；當(dāng)出現(xiàn)故障導(dǎo)致無(wú)法成功下載時(shí)，可以重置下載軟件并復(fù)位控制器，再操作一次；整車控制器程序更新完成后，斷開(kāi)下載連接器即可按照更新的程序正常工作。

進(jìn)一步的，所述整車控制器所有輸入端口采用一類電路設(shè)計(jì)的保護(hù)，防止其受到esd和過(guò)電壓過(guò)電流的干擾或損壞。整車控制器接口設(shè)置抗電磁干擾、抗浪涌的保護(hù)電路；整車控制器監(jiān)控電池和電機(jī)控制器狀態(tài)，并通過(guò)功率匹配計(jì)算限制電機(jī)輸出功率，保護(hù)電池的最大輸出能力，整車控制器采集駕駛員踩踏油門踏板的頻率，并根據(jù)實(shí)時(shí)工況判斷駕駛員意圖，控制電機(jī)響應(yīng)速度，降低電池瞬間輸出的大電流，從而達(dá)到保護(hù)電池的目的；整車控制器采用汽車級(jí)的接插件接口，接口具備ip67的防護(hù)等級(jí)；控制器整體具備ip65的防護(hù)等級(jí)；整車控制器監(jiān)控電池和電機(jī)控制器狀態(tài)，并通過(guò)功率匹配計(jì)算限制電機(jī)輸出功率，保護(hù)電池的最大輸出能力，進(jìn)而延長(zhǎng)電池的使用壽命；整車控制器監(jiān)控車輛上電池、電機(jī)、dcdc的狀態(tài)，并對(duì)故障進(jìn)行分級(jí)處理，針對(duì)不同故障做出不同的應(yīng)對(duì)方案，一級(jí)故障警告、二級(jí)故障降功率運(yùn)行、三級(jí)故障停車斷電。

進(jìn)一步的，所述整車控制器采用的控制策略包含車輛上下電控制、車輛驅(qū)動(dòng)制動(dòng)控制、車輛能源管理控制、車輛故障檢測(cè)診斷；其中車輛上電的流程是指，當(dāng)鑰匙從on擰到start并達(dá)到一定時(shí)間，此時(shí)鑰匙會(huì)回彈，整車控制器成功檢測(cè)到start信號(hào)，此時(shí)將首先判斷電機(jī)、電池以及can總線是否存在故障，如果有故障則不能成功上電，整車控制器報(bào)出相應(yīng)的故障，如果沒(méi)有故障則整車控制器控制閉合預(yù)充電繼電器，此時(shí)電機(jī)側(cè)電壓逐漸上升，判斷電機(jī)側(cè)電壓是否達(dá)到動(dòng)力電池側(cè)電壓的±15v，如達(dá)到則控制閉合主接觸器，在短暫的延遲后確保主繼電器吸合完成，斷開(kāi)預(yù)充電繼電器，完成高壓電上電過(guò)程。

本發(fā)明有益效果在于：本系統(tǒng)通過(guò)采集鑰匙信號(hào)、檔位信號(hào)、制動(dòng)踏板信號(hào)、油門踏板信號(hào)、手剎信號(hào)、電機(jī)狀態(tài)信息、電池狀態(tài)信息、dcdc信息等對(duì)電動(dòng)車輛進(jìn)行高壓上下電、驅(qū)動(dòng)、回饋制動(dòng)、能量?jī)?yōu)化管理、故障診斷控制，完成電動(dòng)車功能；并能通過(guò)車輛obd接口對(duì)整車控制器的代碼進(jìn)行更新。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2是本發(fā)明控制器硬件的原理框圖；

圖3是本發(fā)明控制車輛上電路程圖；

圖4是本發(fā)明在線更新代碼流程圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示的，整車控制器101在電動(dòng)汽車各部件中處于核心的位置，其通過(guò)采樣電路采集加速、制動(dòng)踏板信號(hào)輸入102，其中油門踏板信號(hào)包括踏板開(kāi)度模擬值和踏板開(kāi)關(guān)踩下的開(kāi)關(guān)量，采集鑰匙在各個(gè)擋的信號(hào)，采集前進(jìn)、倒退、空擋等檔位信號(hào)103，并控制高邊開(kāi)關(guān)輸出105、低邊開(kāi)關(guān)輸出106進(jìn)而控制繼電器電路，通訊方面，整車控制器101通過(guò)can總線與儀表107、電池管理系統(tǒng)108、電機(jī)控制器109進(jìn)行通訊，掌握車輛實(shí)時(shí)狀態(tài)，其通訊速率為250kbps，通訊協(xié)議按照saej1939擴(kuò)展協(xié)議制定，can總線支持多主設(shè)備通訊，可以很方便地在總線上加入其它設(shè)備，增加車輛的功能。

如圖2所示的，本實(shí)施例中，整車控制器構(gòu)成核心控制器采用mc9s12xeq512單片機(jī)，控制器電源由車載12v蓄電池供電，并分為兩路，其中一路為功率12v供電212，即為高低邊驅(qū)動(dòng)mos芯片供電；另一路為12v轉(zhuǎn)5v電源211，主要為供給數(shù)字5v電路使用，包括可配置數(shù)字開(kāi)關(guān)量輸入電路202、脈沖信號(hào)輸入205，以及給微控制器最小系統(tǒng)207、看門狗電路及復(fù)位電路208和eeprom209使用，其中電壓模擬量輸入電路203為0～5v和4～20ma電流模擬量輸入電路204為數(shù)字5v經(jīng)過(guò)電容電感濾波而成的模擬5v電路，其模擬地與數(shù)字地單點(diǎn)連接，降低電壓擾動(dòng)。

整車控制器設(shè)計(jì)了接口和外圍保護(hù)電路201，在可配置數(shù)字開(kāi)關(guān)量輸入電路202、電壓模擬量輸入電路203、4～20ma電流模擬量輸入電路204、脈沖信號(hào)輸入205模塊進(jìn)口，都設(shè)置有針對(duì)于輸入電路的電磁保護(hù)，可以抵御600w浪涌電流，防過(guò)壓，并有emc器件保證高頻噪聲不會(huì)干擾電路；在輸出端口，高邊開(kāi)關(guān)輸出213、低邊開(kāi)關(guān)輸出214設(shè)置了針對(duì)功率輸出電路的接口保護(hù)，包括采用回流二極管防止感性負(fù)載的斷負(fù)載脈沖電壓、輸出過(guò)電壓、輸出短路保護(hù)；在驅(qū)動(dòng)功率芯片時(shí)，采用數(shù)字邏輯觸發(fā)器件74ahc245控制，建立了功率器件和數(shù)字電路間的隔離，保護(hù)核心控制器。

具體的，可配置數(shù)字開(kāi)關(guān)量輸入電路202共有18路，通過(guò)一個(gè)配置電阻是否焊接改變高有效/低有效功能；電壓模擬量輸入電路203共有6路，采樣電壓范圍0～5v，精度約0.02v、4～20ma電流模擬量輸入電路204共兩路，精度約0.1ma；脈沖信號(hào)輸入205有兩路，檢測(cè)12v的脈沖或者方波輸入；高邊開(kāi)關(guān)輸出213具備兩個(gè)驅(qū)動(dòng)等級(jí)，有10路具備2.1a驅(qū)動(dòng)能力，另有2路具備11a驅(qū)動(dòng)能力；低邊開(kāi)關(guān)輸出214具備1.2a輸出能力；

整車控制器的can通訊模塊采用了can隔離收發(fā)器206，并由can隔離電源210供電，共有三路各自獨(dú)立的can線路，可以應(yīng)用于三路獨(dú)立的can網(wǎng)絡(luò)。板上can總線收發(fā)器外端預(yù)留了終端匹配電阻的位置以及共模濾波器件act45b，防止共模噪聲干擾。

整車控制器控制策略包含車輛上下電控制、車輛驅(qū)動(dòng)制動(dòng)控制、車輛能源管理控制、車輛故障檢測(cè)診斷等。

如圖3所示的車輛上電的流程：當(dāng)鑰匙從on擰到start并達(dá)到一定時(shí)間，此時(shí)鑰匙會(huì)回彈，整車控制器成功檢測(cè)到start信號(hào)，此時(shí)將首先判斷電機(jī)、電池以及can總線是否存在故障，如果有故障則不能成功上電，整車控制器報(bào)出相應(yīng)的故障，如果沒(méi)有故障則整車控制器控制閉合預(yù)充電繼電器，此時(shí)電機(jī)側(cè)電壓逐漸上升，判斷電機(jī)側(cè)電壓是否達(dá)到動(dòng)力電池側(cè)電壓的±15v，如達(dá)到則控制閉合主接觸器，在短暫的延遲后確保主繼電器吸合完成，斷開(kāi)預(yù)充電繼電器，完成高壓電上電過(guò)程。

整車控制器通過(guò)控制策略控制車輛運(yùn)行的狀態(tài)，以達(dá)到最佳的運(yùn)行效率。整車控制器可以通過(guò)監(jiān)測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)矩需求、當(dāng)前轉(zhuǎn)速、駕駛員駕駛意圖捕捉，匹配電池的最佳工作電流區(qū)間，采用分段匹配的策略限制電機(jī)的最大輸出功率，進(jìn)而保護(hù)電池工作在低損耗區(qū)域，增加電池的續(xù)航能力，增加電池的工作壽命。

整車控制器具備在線監(jiān)控、診斷、代碼更新功能，上位機(jī)可利用can轉(zhuǎn)接連接器接入車輛obd接口，使用匹配的上位機(jī)軟件在線監(jiān)控、診斷車輛故障；同樣可以通過(guò)obd接口進(jìn)行整車控制器代碼的更新，其更新過(guò)程如圖4所示：操作人員將特殊的can下載連接器連接至車輛obd端口，閉合連接器接口上的開(kāi)關(guān)，使整車控制器數(shù)字輸入9端口與12v電平短接，此端口輸入為高電平；接著復(fù)位整車控制器，并打開(kāi)上位機(jī)can程序下載軟件，選擇需要更新的文件并點(diǎn)擊開(kāi)始下載，軟件運(yùn)行會(huì)顯示下載進(jìn)度，當(dāng)完成時(shí)彈出下載成功；當(dāng)出現(xiàn)故障導(dǎo)致無(wú)法成功下載時(shí)，可以重置下載軟件并復(fù)位控制器，再操作一次。整車控制器程序更新完成后，斷開(kāi)下載連接器即可按照更新的程序正常工作。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。