一種復(fù)合電源純電動汽車的整車控制器的制造方法
【專利摘要】一種復(fù)合電源純電動汽車的整車控制器，包括DSP控制器、鋰電池及超級電容器，鋰電池和超級電容器分別經(jīng)雙向雙輸入DC?DC變換器連接電機控制器，電機控制器連接無刷直流電機，其技術(shù)要點是：DSP控制器連接傳感器輸入單元和駕駛控制信號輸入單元，DSP控制器通過高速CANbus模塊連接雙向雙輸入DC?DC變換器、電機控制器及子系統(tǒng)控制與驅(qū)動輸出單元，通過低速CANbus模塊連接外部顯示單元，鋰電池通過電池管理系統(tǒng)連接高速CANbus模塊。本實用新型利用CANbus模塊進(jìn)行實時CAN通信，使DSP控制器可與電機控制器、雙向雙輸入DC/DC變換器進(jìn)行數(shù)據(jù)實時交換，可提高汽車行駛時的穩(wěn)定性與安全性。
【專利說明】
一種復(fù)合電源純電動汽車的整車控制器
技術(shù)領(lǐng)域
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[0001]本實用新型屬于電動汽車控制領(lǐng)域，具體涉及一種復(fù)合電源純電動汽車的整車控制器。
【背景技術(shù)】
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[0002]目前，電動汽車上電子設(shè)備日趨增多，控制系統(tǒng)越來越復(fù)雜，為了確保車輛安全可靠行駛以及提高各控制系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳遞效率，需要改進(jìn)傳統(tǒng)的整車控制結(jié)構(gòu)。然而現(xiàn)有的純電動汽車的整車控制器依舊使用類似于傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車中的發(fā)動機管理系統(tǒng)(EMS)功能，不能使純電動汽車的能量合理分配，無法最大限度地提高車載復(fù)合電源能量的利用效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0003]本實用新型為克服上述不足，提出了一種復(fù)合電源純電動汽車的整車控制器，其利用CANbus模塊進(jìn)行實時CAN通信，使DSP控制器可與電機控制器、雙輸入雙向DC/DC變換器進(jìn)行數(shù)據(jù)的實時交換，及時變換控制器與變換器的工作狀態(tài)，有效地提高汽車行駛時的穩(wěn)定性與安全性。
[0004]本實用新型的復(fù)合電源純電動汽車的整車控制器，包括DSP控制器、雙向雙輸入DC/DC變換器、電機控制器、鋰電池、超級電容器及無刷直流電機，所述鋰電池和超級電容器分別經(jīng)雙向雙輸入DC-DC變換器連接電機控制器，電機控制器連接無刷直流電機，為實現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案在于:所述DSP控制器連接傳感器輸入單元和駕駛控制信號輸入單元，DSP控制器通過高速CANbus模塊分別連接雙向雙輸入DC-DC變換器、電機控制器及子系統(tǒng)控制與驅(qū)動輸出單元，通過低速CANbus模塊連接外部顯示單元，鋰電池通過電池管理系統(tǒng)連接高速CANbus模塊。
[0005]作為本實用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述DSP控制器連接輔助電源，為控制器提供穩(wěn)定的工作電源，保證DSP控制安全可靠的運行。
[0006]作為本實用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述傳感器輸入單元和駕駛控制信號輸入單元分別通過信號調(diào)理單元連接DSP控制器，以提高信號傳遞的準(zhǔn)確性。
[0007]作為本實用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述DSP控制器連接有故障診斷單元，進(jìn)一步地，所述故障診斷單元分別連接信號調(diào)理單元和低速CANbus模塊，當(dāng)故障檢測模塊檢測到CAN總線上的故障信號時，故障檢測單元通過DSP控制器鎖定輸出，同時通過低速CANbus模塊送至外部顯示單元，方便駕駛?cè)藛T觀察故障信息，確定行車安全。
[0008]作為本實用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述DSP控制器連接外部存儲單元，為控制器提供足夠的數(shù)據(jù)運算與存儲空間，保證數(shù)據(jù)安全。
[0009]作為本實用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的外部顯示單元、故障診斷單元、外部存儲單元、子系統(tǒng)控制與驅(qū)動輸出單元、電池管理系統(tǒng)、雙向雙輸入DC/DC變換器及電機控制器均具有各自獨立的MCU控制芯片，簡化了DSP控制器控制過程，滿足控制器的模塊化設(shè)計的需要，同時可以有效地提高系統(tǒng)運行可靠性與安全性。
[0010]作為本實用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述DSP控制器為TMS320F2812型數(shù)字信號處理器，其運行穩(wěn)定、控制精準(zhǔn)。
[0011]本實用新型的有益效果是:本實用新型通過實時檢測傳感器輸入單元與駕駛控制信號輸入單元的信號，利用CANbus模塊進(jìn)行實時CAN通信，使得DSP控制器可與電機控制器、雙輸入雙向DC/DC變換器進(jìn)行數(shù)據(jù)的實時交換，及時變換控制器與變換器的工作狀態(tài)，有效地提高汽車行駛時的穩(wěn)定性與安全性。本實用新型具有故障檢測、保護(hù)等功能，實時性好、控制精度號，滿足汽車控制需要。
【附圖說明】
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[0012]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0013]圖2為TMS320F2812的CAN收發(fā)電路圖；
[0014]圖3為整車控制器CAN通信節(jié)點電路圖；
[0015]圖4為電源隔離電路圖；
[0016]圖5為RS232轉(zhuǎn)CAN收發(fā)電路圖。
【具體實施方式】
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[0017]參照圖1，該復(fù)合電源純電動汽車的整車控制器，包括DSP控制器7、雙向雙輸入DC/DC變換器13、電機控制器14、鋰電池15、超級電容器16及無刷直流電機17，所述鋰電池15和超級電容器16分別經(jīng)雙向雙輸入DC-DC變換器13連接電機控制器14，電機控制器14連接無刷直流電機17，所述DSP控制器7分別連接傳感器輸入單元2、駕駛控制信號輸入單元3、故障診斷單元6、輔助電源8及外部存儲單元10，所述傳感器輸入單元2和駕駛控制信號輸入單元3分別通過信號調(diào)理單元4連接DSP控制器7，且DSP控制器7通過高速CANbus模塊9分別連接雙向雙輸入DC-DC變換器13、電機控制器14及子系統(tǒng)控制與驅(qū)動輸出單元11，通過低速CANbus模塊5連接外部顯示單元I，鋰電池15通過電池管理系統(tǒng)12連接高速CANbus模塊9，從而對電池SOC進(jìn)行檢測，實時改變汽車在不同行駛狀態(tài)下的功率分配，雙向雙輸入DC/DC變換器13分別連接鋰電池15與超級電容器16，通過高速CANbus接收到的信號，改變變換器工作狀態(tài)，使復(fù)合電源能量分配合理，最大限度地提高車載復(fù)合電源能量的利用效率。
[0018]所述傳感器輸入單元2中涉及的傳感器可以是發(fā)動機速度傳感器、或車速傳感器、或溫度傳感器、或油壓傳感器等，其檢測到的信號有正弦信號、開關(guān)信號及脈沖信號等;所述駕駛控制信號輸入單元3具體可以是加速踏板或制動踏板等，其檢測到的信號可以是開關(guān)信號，其作用是改變汽車當(dāng)前的行駛狀態(tài);所述子系統(tǒng)控制與驅(qū)動輸出單元11具體可以是空調(diào)控制子系統(tǒng)、或車窗控制子系統(tǒng)、或雨刮器控制子系統(tǒng)等，用來改善汽車駕駛舒適的安全性。
[0019]其中，所述故障診斷單元6分別連接信號調(diào)理單元4和低速CANbus模塊5，當(dāng)故障檢測模塊檢測到CAN總線上的故障信號時，故障檢測單元通過DSP控制器鎖定輸出，同時通過低速CANbus模塊送至外部顯示單元，方便駕駛?cè)藛T觀察故障信息，確定行車安全;所述DSP控制器7只作為控制器中信號檢測與處理的控制部件，所述的外部顯示單元1、故障診斷單元6、外部存儲單元1、子系統(tǒng)控制與驅(qū)動輸出單元11、電池管理系統(tǒng)12、雙向雙輸入DC/DC變換器13及電機控制器14均具有各自獨立的M⑶控制芯片，同時DSP控制器7以高速CANbus模塊9為中介，通過與電機控制器14、雙向雙輸入DC/DC變換器13、電池管理系統(tǒng)12以及子系統(tǒng)控制與驅(qū)動輸出單元11等模塊內(nèi)部的獨立MCU控制器進(jìn)行CAN通信，交換數(shù)據(jù)信息，實現(xiàn)了安全、快速地控制，并有效地簡化了控制器的結(jié)構(gòu)，利于控制器維護(hù)，提高了控制系統(tǒng)的可靠性、實時性與安全性。
[0020]DSP控制器7通過傳感器輸入單元2接收到整車各個部件的信號，再結(jié)合駕駛控制信號輸入單元3檢測駕駛員的駕駛輸入信號，經(jīng)過信號調(diào)理單元4將采集檢測到的信號輸入DSP控制器7處理，并產(chǎn)生相應(yīng)輸出數(shù)據(jù)信號。DSP控制器7利用高速CANbus模塊9將輸出數(shù)據(jù)信號發(fā)送到電池管理系統(tǒng)12，雙向雙輸入DC/DC變換器13、電機控制器14、子控制系統(tǒng)與驅(qū)動輸出單元11以及故障診斷單元6，改變各單元的工作狀態(tài)，同時，DSP控制器7通過低速CANbus模塊5將采集檢測到的數(shù)據(jù)信號發(fā)送給外部顯示單元1，實時顯示當(dāng)前各個單元的運行狀態(tài)。
[0021]本實用新型采用TI公司的數(shù)字信號處理器TMS320F2812為DSP控制器7的主控芯片，對于CAN驅(qū)動器則統(tǒng)一采用TI公司最新的SN65HVD232D ASP控制器7以數(shù)字信號處理器TMS320F2812為控制核心CAN通信主節(jié)點，通過實時接收經(jīng)傳感器輸入單元2與駕駛控制信號輸入單元3的輸入的控制信號，將信號經(jīng)過DSP控制器7內(nèi)部處理，再分別經(jīng)過高速CANbus模塊9與低速CANbus模塊5進(jìn)行CAN通信，與電機控制器14、雙輸入雙向DC/DC變換器13等子控制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，改變子控制系統(tǒng)工作狀態(tài)，同時將當(dāng)前工作狀態(tài)與數(shù)據(jù)經(jīng)外部顯示單元I顯示出來，供駕駛?cè)藛T觀測。
[0022]參照圖5，由于TMS320F2812芯片只集成了具有CAN控制功能的eCAN模塊，不具有CAN收發(fā)功能，因此使用SN65HVD232D作為收發(fā)器，因其具有高速性(最高可達(dá)IMbps)，具有抗瞬間干擾保護(hù)總線的能力，具有降低射頻干擾的斜率控制。此外，它可以與110個節(jié)點相連，防止電池與地之間發(fā)生短路，當(dāng)某一個節(jié)點掉電時，不會影響總線。由于很多情況下，總線工作環(huán)境惡劣，為了進(jìn)一步提高系統(tǒng)的抗干擾能力，在TMS320F2812與SN65HVD232D之間增加汽車應(yīng)用級高速光耦隔離器件ADuM1201W構(gòu)成隔離電路。參照圖2，在CANH和CANL上各串聯(lián)電阻R2、R3限流，再通過一組上拉電阻R4與下拉電阻R6，有效抑制反射波干擾，保持總線處于高阻狀態(tài)，接收端收到的電平始終是高電平，這樣可以拉高信號的幅度，減少誤碼率。另外在CANH和CANL之間并聯(lián)一對方向相反的瞬態(tài)二極管VSl、VS2，可有效地防止總線上其他瞬變干擾。同時在CANH和CANL輸出引腳間并聯(lián)一個120歐姆的電阻R5，解決近遠(yuǎn)端阻抗不匹配的影響，有助于降低信號反射，并提高數(shù)據(jù)通信的抗干擾性與可靠性。
[0023]參照圖3，為了更好地構(gòu)建整車控制器CAN通信網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)對汽車控制器各子控制系統(tǒng)分別的CAN通信的要求，提高通訊效率，在各子控制系統(tǒng)中構(gòu)建CAN通信節(jié)點，以滿足汽車對控制子系統(tǒng)的通訊需求，從而有效地提高整車控制器控制實時性，同時，為了滿足子系統(tǒng)中使用的未具有SPI接口的單片機芯片的CAN通信需要，采用獨立式控制SJA1000作為CAN控制器，其支持CAN2.0A與CAN2.0B協(xié)議，支持I Ibit和29bit的標(biāo)識符，支持標(biāo)準(zhǔn)幀和擴展幀的報文的收發(fā)，可與不同的微處理器接口滿足實際控制通訊需求。SJA1000是低電平復(fù)位，因此復(fù)位信號要通過一個反相器與SJA1000的復(fù)位端相連。另外SJA1000的11腳MODE接高電平，選擇Intel二分頻模式。SJA1000的16腳是中斷信號輸出端，在中斷允許情況下，有中斷發(fā)生時，16腳出現(xiàn)由高電平到低電平的跳變，因此16腳可以直接與子控制系統(tǒng)中的控制芯片的外部中斷輸入腳相連接。為了避免CAN總線可能對子系統(tǒng)帶來的干擾和損害，采用高速光耦HCPL2601進(jìn)行總線隔離，為了進(jìn)一步提高系統(tǒng)可靠性，在CAN總線CANH和CANL間增加瞬態(tài)抑制器LCDA15對總線進(jìn)行保護(hù)。CAN收發(fā)器電源電路與CAN控制器電源電路的隔離不徹底引起網(wǎng)絡(luò)中各CAN通訊節(jié)點在進(jìn)行通訊時穩(wěn)定性較差。參照圖4，為了更好地解決電源干擾所引起的CAN總線與控制電路通訊穩(wěn)定性問題，電源電路采用了 5V/5V的DC/DC電源隔離器B0505S-1W進(jìn)行各供電電源間的隔離。芯片B0505S-1W隔離電壓高達(dá)1500VDC，開關(guān)頻率為100kHz，最大輸入輸出電流分別為261mA、200mA，效率為75%。采用電源隔離電路后可有效地提高系統(tǒng)各CAN節(jié)點間通訊時的穩(wěn)定性與可靠性。
【主權(quán)項】
1.一種復(fù)合電源純電動汽車的整車控制器，包括DSP控制器(7)、雙向雙輸入DC/DC變換器(13)、電機控制器(14)、鋰電池(15)、超級電容器(16)及無刷直流電機(17)，所述鋰電池(15)和超級電容器(I6)分別經(jīng)雙向雙輸入DC-DC變換器(13)連接電機控制器(I4)，電機控制器(14)連接無刷直流電機(17)，其特征在于:所述DSP控制器(7)連接傳感器輸入單元(2)和駕駛控制信號輸入單元(3)，DSP控制器(7)通過高速CANbus模塊(9)分別連接雙向雙輸入DC-DC變換器(13)、電機控制器(14)及子系統(tǒng)控制與驅(qū)動輸出單元(11)，通過低速CANbus模塊(5)連接外部顯示單元(I)，鋰電池(15)通過電池管理系統(tǒng)(12)連接高速CANbus模塊(9)。2.如權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合電源純電動汽車的整車控制器，其特征在于:所述DSP控制器(7)連接輔助電源(8)。3.如權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合電源純電動汽車的整車控制器，其特征在于:所述傳感器輸入單元(2)和駕駛控制信號輸入單元(3)分別通過信號調(diào)理單元(4)連接DSP控制器(7)。4.如權(quán)利要求3所述的一種復(fù)合電源純電動汽車的整車控制器，其特征在于:所述DSP控制器(7)連接有故障診斷單元(6)。5.如權(quán)利要求4所述的一種復(fù)合電源純電動汽車的整車控制器，其特征在于:所述故障診斷單元(6)分別連接信號調(diào)理單元(4)和低速CANbus模塊(5)。6.如權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合電源純電動汽車的整車控制器，其特征在于:所述DSP控制器(7)連接外部存儲單元(10)。7.如權(quán)利要求4或6所述的一種復(fù)合電源純電動汽車的整車控制器，其特征在于:所述的外部顯示單元(I)、故障診斷單元(6)、外部存儲單元(10)、子系統(tǒng)控制與驅(qū)動輸出單元(11)、電池管理系統(tǒng)(12)、雙向雙輸入DC/DC變換器(13)及電機控制器(14)均具有各自獨立的MCU控制芯片。8.如權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合電源純電動汽車的整車控制器，其特征在于:所述DSP控制器(7)為TMS320F2812型數(shù)字信號處理器。
【文檔編號】B60L11/18GK205553953SQ201620346610
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年4月22日
【發(fā)明人】周美蘭, 吳磊磊, 張小明, 胡玲玲, 劉占華
【申請人】哈爾濱理工大學(xué)