專利名稱：一種整車控制器監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及汽車控制器領(lǐng)域，尤其涉及一種整車控制器監(jiān)控系統(tǒng),適用于燃料電池 汽車整車控制器或混合動力汽車整車控制器。
背景技術(shù)：
在燃料電池或混合動力汽車里，整車控制器是新能源汽車開發(fā)中的核心控制單元，整車 控制器系統(tǒng)的可靠性和安全性直接關(guān)系車輛的安全性能。而國內(nèi)新能源汽車上的整車控制器 上一般采用單CPU對整車系統(tǒng)進行控制，如果由于外界干擾或其它因素導致CPU程序跑飛，
就會直接導致系統(tǒng)安全問題，使系統(tǒng)可靠性降低。
此外，整車控制器與其它控制器(電機控制器或電池控制器) 一般是通過CAN進行通訊， CAN是德國"BOSCH公司"設(shè)計的一種新型高速局域網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，具有傳輸速度快、抗干擾能力 強等很多優(yōu)點，是汽車局域控制網(wǎng)絡(luò)的重點發(fā)展方向之一。傳統(tǒng)汽車"CAN"網(wǎng)絡(luò)的建立是將 所有控制器都通過一條總線連接起來，這種方式結(jié)構(gòu)簡單，但由于所有控制器信息傳遞都依 賴于一條總線，因此通訊數(shù)據(jù)發(fā)生"堵塞"的幾率增加，而且一旦發(fā)生總線故障，總線上的 控制器都將無法工作從而造成整車控制"癱瘓"。

實用新型內(nèi)容
本實用新型針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種雙CPU結(jié)構(gòu)的整車控制器監(jiān)控系統(tǒng)，并設(shè)
計了安全線監(jiān)控電路，使得系統(tǒng)的穩(wěn)定性大為提高。
一種整車控制器監(jiān)控系統(tǒng)，包括外圍控制器和整車控制器，其中，所述整車控制器 包括主CPU、從CPU和安全線監(jiān)控電路；主CPU和從CPU通過SPI總線進行通訊，主CPU 和從CPU通過安全線與所述安全線監(jiān)控電路相連；所述安全線監(jiān)控電路通過安全線與外 圍控制器直接相連，所述整車控制器通過CAN總線與外圍控制器相連。
作為本實用新型的一種優(yōu)選方案，所述外圍控制器包括電池控制器和電機控制器。 作為本實用新型的另一種優(yōu)選方案，主CPU采用的是ST10單片機芯片，從CPU使用的 是MC9S08芯片。
作為本實用新型的再一種優(yōu)選方案，所述SPI總線是一種高速、全雙工、同步的通信
3總線。
作為本實用新型的再一種優(yōu)選方案，所述安全線是一個雙向的輸入輸出口。 作為本實用新型的再一種優(yōu)選方案，所述安全線監(jiān)控電路由電容、電阻、放大器構(gòu)成 輸入通道，由二極管、三極管、電阻構(gòu)成輸出通道。
本實用新型通過兩個方面來提高整車控制器的安全性和穩(wěn)定性，它的一個優(yōu)點是通過增
加一個從CPU，大大減少了由于系統(tǒng)干擾使主CPU程序跑飛而引起的系統(tǒng)安全問題；另一個優(yōu)
點是通過在整車控制器中增加安全線監(jiān)控電路，以及通過安全線與外圍控制器直接連接，避
免了由于CAN總線出現(xiàn)故障而導致的系統(tǒng)崩潰問題。
以下結(jié)合附圖對本實用新型做進一步詳細說明。


圖1為本實用新型的整車控制器監(jiān)控系統(tǒng)原理圖； 圖2為本實用新型的主CPU安全監(jiān)控子程序流程圖； 圖3為本實用新型的從CPU接收子程序流程圖； 圖4為本實用新型的從CPU主程序流程圖； 圖5為本實用新型的安全線監(jiān)控電路原理圖。
具體實施方式
如圖1所示， 一種整車控制器監(jiān)控系統(tǒng)，包括外圍控制器和整車控制器l，其中，所 述整車控制器1包括主CPU 2、從CPU 3和安全線監(jiān)控電路4;主CPU 2和從CPU 3通過 SPI總線進行通訊，主CPU2和從CPU3通過安全線5與所述安全線監(jiān)控電路4相連；所 述安全線監(jiān)控電路4通過安全線5與外圍控制器直接相連，所述整車控制器1通過CAN 總線與外圍控制器相連。所述外圍控制器包括電池控制器和電機控制器。主CPU2采用的 是ST10單片機芯片，從CPU 3使用的是MC9S08芯片。所述SPI總線是一種高速、全雙工、 同步的通信總線。所述安全線是一個雙向的輸入輸出口。所述安全線監(jiān)控電路由電容、電阻、 放大器構(gòu)成輸入通道，由二極管、三極管、電阻構(gòu)成輸出通道。
為了系統(tǒng)安全性和穩(wěn)定性，本實用新型在整車控制器1中增加了一片輔助CPU (即本實 用新型的從CPU3)，用來監(jiān)控主CPU 2的運行。圖1表示了采用雙CPU結(jié)構(gòu)的整車控制器的基本原理，設(shè)計中必須注意兩個CPU控制線之間的隔離。
在整車控制器監(jiān)控系統(tǒng)中，油門踏板位置信號和剎車踏板信號同時進入主CPU 2和從CPU 3,主CPU2與從CPU3通過SPI接口 (串行外圍設(shè)備接口)通信。在正常工作模式下，從CPU 3與主CPU 2通訊監(jiān)控。主從CPU通過安全線5與外圍控制器(電池控制器，電機控制器等) 直接相連。當從CPU 3檢測到主CPU 2發(fā)生故障時，使安全線5拉低，通知電池控制器、電 機控制器進入安全模式，避免故障進一步擴大，保證整車的安全。
本實用新型是通過以下技術(shù)實現(xiàn)的
(1) 在整車控制器1開發(fā)中增加了一片從CPU 3監(jiān)控主CPU 2的運行。在正常工作模式 下，從CPU 3對主CPU 2進行通訊監(jiān)控。當主CPU 2出現(xiàn)異常時，從CPU 3代替主CPU 2通 過拉低安全線5直接通知外圍控制器(電池控制器，電機控制器等)，使整車系統(tǒng)進入安全模 式，從而增強系統(tǒng)的可靠性。
(2) 主從CPU共同采集剎車和油門踏板信號，并通過安全線5和安全線監(jiān)控電路4直接 與外圍控制器IO口直接相連。
(3) 主CPU 2和從CPU 3通過SPI總線(串行外圍設(shè)備接口)進行通訊，SPI是一種高 速的，全雙工，同步的通信總線，節(jié)約了芯片的管腳，同時為PCB的布局上節(jié)省空間，提供 方便。
(4) 本實用新型S提供了一種裝在整車控制器1中的安全線監(jiān)控電路4,整車控制器1 通過安全線5與外圍控制器(電機控制器或電池控制器)相連。
下面就實現(xiàn)的細節(jié)作以介紹
一、主CPU 2和從CPU 3通過SPI總線連接，通信協(xié)議約定如下
主CPU 2每隔時間T (如50ms)發(fā)送給從CPU 3數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)格式見下表，通訊計數(shù)器在 每次發(fā)送前自動加一，結(jié)合采集到的油門踏板數(shù)據(jù)和剎車踏板數(shù)據(jù)，通過中斷方式完成發(fā)送 過程，并查詢接收緩沖區(qū)數(shù)據(jù)，判斷SPI通訊是否正常，主CPU2安全監(jiān)控子程序流程如圖2 所示。
前導符油門踏板數(shù)據(jù)剎車踏板數(shù)據(jù)通訊計數(shù)器
OxFF(lByte)2 Byte1Byte0-0x0f
二、從CPU 3采用査詢方式接收來自主CPU 2的數(shù)據(jù)，如附圖3所示:
51) 若從CPU 3收到當前通訊計數(shù)器比前一次的通訊計數(shù)器數(shù)值加一，則判定主從CPU通訊 運行正常，本次數(shù)據(jù)傳輸有效。
2) 若連續(xù)5次收到數(shù)據(jù)沒有遵循第一條約定，則判定主從CPU通訊運行異常，進入異常處 理模式。
3) 若收到的油門踏板和剎車踏板數(shù)據(jù)與從CPU 3所采集到的油門踏板和剎車踏板數(shù)據(jù)相 比有較大的差異，則判定系統(tǒng)狀態(tài)為異常，進入異常處理模式。
三、 用從CPU 3的主程序周期性査詢狀態(tài)標志，來判斷系統(tǒng)是否進入異常狀態(tài)，從而進行 異常模式操作，圖4表示了從CPU 3主程序流程。
四、 安全線監(jiān)控電路設(shè)計
在整車控制器1中，安全線5是一個雙向的輸入輸出口 ，正常情況下，安全線5維持高電 平，當整車控制器1檢測到某些故障時，主CPU 2或是從CPU 3將會通過圖5電路將安全線5 變?yōu)榈碗娖?，并維持一定的驅(qū)動能力。如果外圍控制器(電機控制器或電池控制器)出現(xiàn)某 些故障而拉低安全線5時，主從CPU也能檢測到這個變化，進一步采取一定的措施，使系統(tǒng) 損失減小到最低程度。
具體電路參考圖5，電路由電容C1， C2，電阻Rl, R2， R4,R5， R6， R7， R8，放大器A1， A2， D4構(gòu)成輸入通道，其中R1，R2，R4,C1,C2起到分壓，濾波作用，+12V的電平信號通過分 壓后分別進入由放大器Al, A2， R5， R6， R7， R8構(gòu)成的比較器后，進入主從CPU的輸入口； 二極管D1， D2，三極管Q1，電阻R3構(gòu)成輸出通道，電阻R4起上拉作用使安全線保持高電平。
本實用新型的一個有益效果是通過增加一個從CPU，大大減少了由于系統(tǒng)干擾使主CPU程 序跑飛而引起的系統(tǒng)安全問題；
本實用新型的另一個有益效果是通過在整車控制器中增加安全線監(jiān)控電路，以及通過安 全線與外圍控制器直接連接，避免了由于CAN總線出現(xiàn)故障而導致的系統(tǒng)崩潰問題。
權(quán)利要求1、一種整車控制器監(jiān)控系統(tǒng)，包括外圍控制器和整車控制器，其特征在于所述整車控制器包括主CPU、從CPU和安全線監(jiān)控電路；主CPU和從CPU通過SPI總線進行通訊，主CPU和從CPU通過安全線與所述安全線監(jiān)控電路相連；所述安全線監(jiān)控電路通過安全線與外圍控制器直接相連，所述整車控制器通過CAN總線與外圍控制器相連。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的整車控制器監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述外圍控制器包括電池控制器和電機控制器。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的整車控制器監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于主CPU采用的是ST10單片 機芯片，從CPU使用的是MC9S08芯片。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的整車控制器監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述SPI總線是一種高速、 全雙工、同步的通信總線。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的整車控制器監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述安全線是一個雙向的輸入輸出口 。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的整車控制器監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述安全線監(jiān)控電路由電容、電阻、放大器構(gòu)成輸入通道，由二極管、三極管、電阻構(gòu)成輸出通道。
專利摘要本實用新型提供了一種雙CPU結(jié)構(gòu)的整車控制器監(jiān)控系統(tǒng)，并設(shè)計了安全線監(jiān)控電路，主CPU負責整車控制，從CPU負責對主CPU的監(jiān)控，并在主CPU出現(xiàn)異常時，能及時替代主CPU，通過安全線使整車系統(tǒng)進入安全模式，提高系統(tǒng)的可靠性。本實用新型的一個有益效果是通過增加一個從CPU，大大減少了由于系統(tǒng)干擾使主CPU程序跑飛而引起的系統(tǒng)安全問題；另一個有益效果是通過在整車控制器中增加安全線監(jiān)控電路，以及通過安全線與外圍控制器直接連接，避免了由于CAN總線出現(xiàn)故障而導致的系統(tǒng)崩潰問題。
文檔編號G05B19/418GK201262707SQ20082015216
公開日2009年6月24日 申請日期2008年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月19日
發(fā)明者嚴洪江, 俞開元, 張劍鋒, 李卓陽, 樊曉松, 蔣新華 申請人:上海汽車集團股份有限公司