专利名称：用于混合动力汽车三cpu控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及汽车控制系统，特别是混合动力汽车嵌入式控制系统， 实现嵌入式系统对混合动力汽车的状态监控、控制。
背景技术：
当前普遍使用的燃油发动机汽车动力利用率低，统计表明在占80 %以上的道路条件下， 一辆普通轿车仅利用了动力潜能的40%，在市 区还会跌至25%，而且排放污染严重。以提高燃油发动机汽车动力利 用率，实现能量回收利用的混合动力汽车适应了这一趋势，混合动力 汽车以发动机和电动机作为汽车的动力源。混合动力汽车的整车控制 系统，作为混合动力心脏，控制系统性能往往直接决定了整车的性能、 安全、燃油效率等等。当前混合动力汽车控制系统多采用单CPU控制 器系统，当该CPU工作失效的情况下，控制器无法正常工作，给司机 带来很大不变。
发明内容
本发明的目的就是提供一种用于混合动力汽车三CPU控制系统， 由各控制单元完成各自的控制内容，进而实现对整车的有效、合理控 制，旨在改善整车的性能、安全、燃油效率。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案 一种用于混合动 力汽车三CPU控制系统，其特征在于控制系统包括整车控制单元HCU、 整车安全控制单元SCU和电机控制单元MCU，其中整车控制单元HCU接收 整车的启/停控制、再生制动等输入控制信号，实施整车性能的控制； 整车安全控制单元SCU对整车力矩分配和整车运行的情况进行监测，对 力矩的输出做出效验，通过对比需求力矩和实际输出力矩，对力矩的 有效性做出判断，同时将结果通过CAN传输到动力管理系统EMS和整车 控制HCU;电机控制单元MCU发出指令实施电机辅助驱动、再生制动等 性能控制。本发明主要包括三CPU构成的控制系统，其中整车控制单元HCU (Hybrid Control Unit)根据整车的输入控制信号，按着一定的控制 算法完成整车的控制性能，如启/停控制，再生制动等等；整车安全 控制单元SCU (Safety Control Unit)为整车安全芯片，安全芯片对 整车力矩分配和整车运行的异常情况进行监测，对力矩的输出做出效 验，通过对比需求力矩和实际输出力矩，对力矩的有效性做出判断， 同时将结果通过CAN传输到EMS和HCU;MCU是以DSP为处理芯片的控 制单元，由通过一定的控制算法，完成对电机的控制。其中SCU和MCU 是属于专用芯片，即它们完成或者实现特定的设计功能，同时它们又 是受控于HCU。电机控制单元MCU (Motor Control Unit)发指令让电 机完成一定的动作，从而让电机辅助驱动、再生制动等性能。HCU通 过指令来查询安全芯片的状态，安全芯片以实时监测整车的安全状态。 对于该系统内部的这三个CPU之间，它们除了完成本身的相互通讯外， 还通过整车CAN与车上的其他控制单元通讯，如ABS(Antilock Brake System), EMS (Engine Management System), ICU (Instrument Control Unit)等等。本发明采用三CPU控制系统，各控制单元首先是各自完 成适当的控制项目，并且彼此通过整车CAN与车上的其他控制单元通 讯可以实现对车辆的合理控制，改善了整车的性能、安全、燃油效率
楚坐 寸寸。
图1是本发明的系统控制原理框图。
具体实施例方式
结合图l，本发明控制系统包括整车控制单元HCU、整车安全控制 单元SCU和电机控制单元MCU，其中整车控制单元HCU接收整车的启/停 控制、再生制动等输入控制信号，实施整车性能的控制；整车安全控 制单元SCU对整车力矩分配和整车运行的情况进行监测，对力矩的输出 做出效验，通过对比需求力矩和实际输出力矩，对力矩的有效性做出 判断，同时将结果通过CAN传输到动力管理系统EMS和整车控制单元 HCU;电机控制单元MCU发出指令实施电机辅助驱动、再生制动等性能
控制。
所述的整车控制单元HCU通过指令来査询整车安全控制单元SCU 的状态，整车安全控制单元SCU实时监测整车的安全状态，整车控制 单元HCU、整车安全控制单元SCU和电机控制单元MCU通过整车C認 与车上的其他控制单元通讯，进行数据的交换。以下结合图l具体说明。
整车控制系统分成HCU、 MCU、 SCU三个功能控制单元，三个功能 控制子系统之间通过CAN (Controller Area Network)通讯，进行 数据的交换。整车控制单元(HCU)通过数字量模块实时采集车上数字 输入端口的输入状态，经过控制、运算最终控制整车的启动、怠速、 再生制动、怠速停机等等。整车控制单元同时通过模拟量模块采集电 源、传感器供电电源的电压和电流，DC—DC，以及温度等等，经过A/D 转换处理之后，交由HCU完成对上述模拟量的监测。HCU整车控制单 元与车上的其他控制单元通过CAN模块，实现数据的通讯。
整车安全控制单元SCU通过数字量模块实时采集车上数字输入端 口的输入状态如3.3伏电压，逆变器错误信号，确定电机是否工作 在正常状态。整车安全控制单元SCU通过数字量模块实时采集车上数 字输入端口的输入状态，经过一定的算法计算，确定输入要求力矩是 否有效输出。整车安全控制单元SCU通过数字量模块实时采集车上数 字输入端口的输入状态，例如驾驶员门关闭信号，监测整车的安全 状态。整车安全控制单元SCU采用模拟量模块采集DC—DC电流，判断 DC—DC是否过流。整车安全控制单元SCU和HCU公用一个硬件看门狗， SCU定时的输出踢狗信号，保障软件代码的安全。整车安全控制单元 SCU可以与HCU内部CAN通讯，同时又作为一个外部节点与整车上其 他的控制子系统通讯。
电机控制单元MCU采用数字输入模块采集HCS08逆变器使能输入 信号、逆变器过热、逆变器过压信号，判断逆变器是否有使能要求和 逆变器的状态。电机控制单元MCU采用数字输入模块采集点火信号， 检测控制器上电是否正常。电机控制单元MCU采用模拟量输入模块采
集电机的位子信号、电机绕组的电流信号，作为电机控制输入信号，
经过控制运算、确定控制输出。电机控制单元MCU采用P丽输出模块， 输出P簡调整门驱动的输出电流，从而控制电机的扭矩输出。电机控 制单元MCU与HCU采用内部CAN进行数据通讯。
权利要求
1、 一种用于混合动力汽车三CPU控制系统，其特征在于控制系统包括整车控制单元HCU、整车安全控制单元SCU和电机控制单元MCU， 其中整车控制单元HCU接收整车的启/停控制、再生制动等输入控制信 号，实施整车性能的控制；整车安全控制单元SCU对整车力矩分配和整 车运行的情况进行监测，对力矩的输出做出效验，通过对比需求力矩 和实际输出力矩，对力矩的有效性做出判断，同时将结果通过CAN传输 到动力管理系统EMS和整车控制单元HCU;电机控制单元MCU发出指令实 施电机辅助驱动、再生制动等性能控制。
2、 根据权利要求1所述的用于混合动力汽车三CPU控制系统，其 特征在于所述的整车控制单元HCU通过指令来査询整车安全控制单 元SCU的状态，整车安全控制单元SCU实时监测整车的安全状态，整 车控制单元HCU、整车安全控制单元SCU和电机控制单元MCU通过整 车CAN与车上的其他控制单元通讯，进行数据的交换。
3、 根据权利要求1或2所述的用于混合动力汽车三CPU控制系统， 其特征在于整车控制单元HCU通过数字量模块实时采集车上数字输 入端口的输入状态，经过控制、运算最终控制整车的启动、怠速、再 生制动、怠速停机等等，通过模拟量模块采集电源、传感器供电电源 的电压和电流，DC—DC，以及温度等等，经过A/D转换处理之后，交 由HCU完成对上述模拟量的监测。
4、 根据权利要求1或2所述的用于混合动力汽车三CPU控制系统， 其特征在于整车安全控制单元SCU通过数字量模块实时采集车上数 字输入端口的输入状态，确定电机是否工作在正常状态；通过数字量 模块实时采集车上数字输入端口的输入状态，确定输入要求力矩是否 有效输出；通过数字量模块实时采集车上数字输入端口的输入状态， 监测整车的安全状态；整车安全控制单元SCU采用模拟量模块采集 DC—DC电流，判断DC_DC是否过流。
5、 根据权利要求1所述的用于混合动力汽车三CPU控制系统，其特征在于电机控制单元MCU采用数字输入模块采集HCS08逆变器使能输入信号、逆变器过热、逆变器过压信号，判断逆变器是否有使能要求和逆变器的状态；采用数字输入模块采集点火信号，检测控制器 上电是否正常；采用模拟量输入模块采集电机的位子信号、电机绕组 的电流信号，作为电机控制输入信号，经过控制运算、确定控制输出；采用PWM输出模块，输出P丽调整门驱动的输出电流，控制电机的扭矩输出。
全文摘要
本发明涉及一种用于混合动力汽车三CPU控制系统，控制系统的整车控制单元HCU实施整车性能的控制，整车安全控制单元SCU对整车力矩分配和整车运行的情况进行监测、判断实施控制，电机控制单元MCU发出指令实施电机辅助驱动、再生制动等性能控制，各控制单元首先是各自完成适当的控制项目，并且彼此通过整车CAN与车上的其他控制单元通讯可以实现对车辆的合理控制，改善了整车的性能、安全、燃油效率等等。
文档编号B60R16/02GK101122795SQ20071013179
公开日2008年2月13日 申请日期2007年9月3日 优先权日2007年9月3日
发明者柳士江 申请人:奇瑞汽车有限公司