[发明专利]一种适用于纯电动汽车的新型整车控制器

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于纯电动汽车的新型整车控制器，属于整车控制领域。

背景技术

整车控制器相当于汽车的大脑，它在汽车行驶过程中执行多项任务，具体功能包括：(1)接收、处理驾驶员的驾驶操作指令，并向各个部件控制器发送控制指令，使车辆按驾驶期望行驶；(2)与电机、DC/DC、锂离子电池组等进行可靠通讯，通过CAN总线(以及关键信息的模拟量)进行状态的采集输入及控制指令量的输出；(3)接收处理各个零部件信息，结合能源管理单元提供当前的能源状况信息；(4)系统故障的判断和存储，动态检测系统信息，记录出现的故障；(5)对整车具有保护功能，视故障的类别对整车进行分级保护，紧急情况下可以切断母线高压系统；(6)协调管理车上其他电器设备。

目前，整车控制器类似方案主要采用两种：(1)16位MCU做主控芯片，外围驱动电路使用阻容等分立元件搭建；(2)32位MCU做主控芯片，外围驱动电路使用集成芯片。

上述方案具有如下缺点：

(1)应用软件方面多数停留在功能实现，软件诊断功能、整车安全控制策略、监控功能均有待优化和提高。

(2)部分企业能根据V型开发流程(一种软件和产品开发工具)引进相关的设备和软件，普遍使用通用开发工具进行二次开发；现有工具偏重于前期开发，不利于产品的产业化发展，基础数据库不完善，影响整车控制器设计水平。

(3)集成力量比较薄弱，制造能力较差，可靠性和稳定性仍有很大的提升空间。

(4)目前各电动汽车整车企业控制器接口和网络通讯协议定义互不相同，造成控制器之间的通用性和复用性差，不利于控制器的产业化和规模化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于纯电动汽车的新型整车控制器，主要解决现有整车控制器接口资源不足，驱动能力差，静态功耗高，安全管理差，错误检测的问题。本发明有效地解决了传统整车控制器在资源，带载能力，安全监测等方面的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种适用于纯电动汽车的新型整车控制器，包括电源、主MCU、辅助MCU、第一信号处理电路、第二信号处理电路、通信模块、功率驱动电路，第一信号处理电路的输出端与主MCU的输入端连接，通信模块、功率驱动电路同时与主MCU的输出端连接，辅助MCU与主MCU连接实现双向通信，第二信号处理电路与辅助MCU的输入端连接,辅助MCU的输出端还与功率驱动电路和通信模块的输入端连接；

在工作时，主MCU采集信号并进行计算处理，然后对受控机构输出相应的控制指令，辅助MCU实时采集主MCU的心跳信号；当主MCU出现故障时，由辅助MCU执行主MCU的采集控制过程。

具体地，所述第一信号处理电路和第二信号处理电路均包括用于处理模拟信号的调理电路和用于处理数字信号的电压转换电路，功率驱动电路包括分别输出模拟信号、数字信号、数字信号的数模转换电路、低功率驱动电路、高功率驱动电路。

进一步地，所述通信模块采用CAN总线进行通信。

更进一步地，所述主MCU、辅助MCU与CAN收发器之间采用高速光隔器件4N25。

作为优选，所述主MCU选用了单片机MPC5634，辅助MCU选用单片机MC9S12XEP100。

进一步地，功率驱动电路采用4通道的智能功率开关芯片TLE6220GP。

更进一步地，所述主MCU出现故障时，辅助MCU采集信号，关闭主MCU的CAN收发器，并通过CAN总线与整车CAN网络各个节点进行安全状态下的通信，并且取代主MCU去驱动控制继电器的整车运行。

另外，所述电源由电动汽车的电源经过电源管理模块转换为整车控制器所需的电压，该电源管理模块包括24V转5V和5V转3.3V两个电路。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明的辅助MCU的主要功能是故障诊断，辅助MCU采集主MCU的心跳信号实现对主MCU运行状况的监控，在主MCU出现故障的情况下，由辅MCU继续采集信号，在保障车辆安全的情况下，关闭主MCU的CAN收发器，代替主MCU执行安全行驶功能。通过CAN总线与整车CAN网络各个节点进行安全状态下的通信，并且取代主MCU去驱动控制继电器的整车运行，最终保障车辆在整车控制器故障的状态下具有基本的行驶功能，由于辅MCU的主要作用是故障检测和主MCU出现故障情况下的安全行驶功能保障，这样的设计增加了整个系统的安全性。