新能源车辆动力系统集成控制装置的制作方法

[0001]
本实用新型涉及新能源车辆领域，特别涉及一种新能源车辆动力系统集成控制装置。


背景技术：

[0002]
电动汽车由于具有噪声低、环保无污染、可进行制动能量回收等优点，已成为国内外研究的热点。电动汽车最关键的核心技术集中在动力控制器系统上。相关技术动力系统通常采用分布式控制方式，不同的部件采用独立的控制模块，有的控制器甚至多达几十个，控制模块间通过can通信系统建立起连接。
[0003]
相关技术的电动汽车分布式控制系统由vcu(vehicle controller unit，整车控制器)、驱动五合一控制器、bms(battery management system，电池管理系统)及pdu(power distribution unit，电源分配单元)等几部分组成。控制模块间通过can(controller area network，控制器局域网络)通信系统建立起连接，其中，驱动五合一控制器包括主驱控制器、油泵控制器、气泵控制器、dc/dc(直流/直流转换器)及pdu输出部分(输出到负载继电器及接触器上电控制检测)组成；电池管理系统主要由一个bcu(battery control unit，主控单元)和多个bmu(battery monitor unit，电池检测系统)构成。


技术实现要素：

[0004]
发明人通过研发发现：分布式控制框架虽然使各个控制单元“各尽其能”，但是却增加了信号传递的时间，导致通讯时间延迟、系统稳定性差；各控制模块层级复杂，导致动力系统风险点多，安全性能低；控制器间数据完全通过can总线联系，线束过多占据空间，且该can总线无法满足车辆智能网联化的大数据传输需求。
[0005]
鉴于以上技术问题，本实用新型提供了一种新能源车辆动力系统集成控制装置，将新能源车辆动力系统的各个控制模块深度集成为一个以中央控制板为核心的中央框架结构，提高了系统的安全可靠性能。
[0006]
根据本实用新型的一个方面，提供一种新能源车辆动力系统集成控制装置，包括中央控制板、整车模块和主驱功率驱动模块，其中：
[0007]
新能源车辆动力系统集成控制装置为以中央控制板为核心的中央控制构架；
[0008]
中央控制板与整车模块连接，中央控制板与主驱功率驱动模块连接；
[0009]
新能源车辆动力系统集成控制装置的整车控制功能、主驱控制功能集成于一个中央控制板。
[0010]
在本公开的一个实施例中，所述新能源车辆动力系统集成控制装置还包括油泵功率驱动模块，其中：
[0011]
中央控制板与油泵功率驱动模块连接；油泵功率驱动模块与油泵电机连接；
[0012]
中央控制板，用于向油泵功率驱动模块发出油泵控制信号；
[0013]
油泵功率驱动模块，用于对油泵控制信号进行放大处理，驱动油泵电机的平稳运
行，实现新能源车辆的转向助力功能；
[0014]
新能源车辆动力系统集成控制装置的油泵控制功能集成于所述中央控制板。
[0015]
在本公开的一个实施例中，所述新能源车辆动力系统集成控制装置还包括气泵功率驱动模块，其中：
[0016]
中央控制板与气泵功率驱动模块连接；气泵功率驱动模块与气泵电机连接；
[0017]
中央控制板，用于向气泵功率驱动模块发出气泵控制信号；
[0018]
气泵功率驱动模块，用于对气泵控制信号进行放大处理，驱动气泵电机的平稳运行，实现新能源车辆的刹车功能、关门功能；
[0019]
新能源车辆动力系统集成控制装置的气泵控制功能集成于所述中央控制板。
[0020]
在本公开的一个实施例中，所述新能源车辆动力系统集成控制装置还包括电池检测系统，其中：
[0021]
中央控制板与电池检测系统连接，电池检测系统与电池连接；
[0022]
电池检测系统，用于采集电池相关信号，并将电池相关信号发送给中央控制板；
[0023]
中央控制板，用于根据电池相关信号进行电池管理控制；
[0024]
新能源车辆动力系统集成控制装置的电池管理控制功能集成于所述中央控制板。
[0025]
在本公开的一个实施例中，中央控制板与电池检测系统之间通过控制器局域网络通信方式连接。
[0026]
在本公开的一个实施例中，中央控制板与电池检测系统之间通过菊花链通信方式连接。
[0027]
在本公开的一个实施例中，所述新能源车辆动力系统集成控制装置还包括输入输出通道开关和电源分配控制模块，其中：
[0028]
所述电源分配控制模块包括配电开关；
[0029]
中央控制板，用于通过通道开关控制配电开关的导通关断以及上电检测；
[0030]
新能源车辆动力系统集成控制装置的电源分配控制功能集成于所述中央控制板。
[0031]
在本公开的一个实施例中，主驱功率驱动模块与主电机连接；
[0032]
中央控制板，用于向主驱功率驱动模块发送主驱控制信号；
[0033]
主驱功率驱动模块，用于进行主驱控制信号的放大，根据主驱控制信号控制主电机输出指定的扭矩和转速，实现车辆的行驶驱动。
[0034]
在本公开的一个实施例中，整车模块通过控制器局域网络通信方式与中央控制板连接；
[0035]
整车模块，用于发送车辆控制信号给中央控制板；
[0036]
中央控制板，用于根据整车模块的车辆控制信号进行车辆集中管理控制。
[0037]
在本公开的一个实施例中，整车模块包括油门踏板、档位、刹车踏板、仪表、空调系统、暖风系统、行车记录仪及全球定位系统主机中至少一个零部件系统。
[0038]
本实用新型通过将新能源车辆动力系统的各个控制模块深度集成为一个以中央控制板为核心的中央框架结构，提高了系统的安全可靠性能，节省了安装空间。
附图说明
[0039]
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例
或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0040]
图1为本公开新能源车辆动力系统集成控制装置一些实施例的示意图。
[0041]
图2为本公开一些实施例中中央控制板与电池检测系统的连接示意图。
具体实施方式
[0042]
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0043]
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。
[0044]
同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。
[0045]
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。
[0046]
在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
[0047]
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
[0048]
图1为本公开新能源车辆动力系统集成控制装置一些实施例的示意图。如图1所示，本公开新能源车辆动力系统集成控制装置可以包括中央控制板1、整车模块2和主驱功率驱动模块3，其中：
[0049]
如图1所示，新能源车辆动力系统集成控制装置为以中央控制板1为核心的中央控制构架。
[0050]
在本公开的一些实施例中，新能源车辆可以为电动汽车。
[0051]
在本公开的一些实施例中，新能源车辆可以为新能源商用车。
[0052]
在本公开的一些实施例中，所述中央控制板1为一种新能源车辆动力系统集成控制器。
[0053]
在本公开的一些实施例中，所述中央控制板1可以实现为mcu(microcontroller unit，微控制单元)。
[0054]
如图1所示，中央控制板1与整车模块2连接，中央控制板1与主驱功率驱动模块3连接。
[0055]
在本公开的一些实施例中，本公开新能源车辆动力系统集成控制装置可以用于将新能源车辆的整车控制功能、主驱控制功能集成于一个中央控制板1。
[0056]
在本公开的一些实施例中，如图1所示，本公开新能源车辆动力系统集成控制装置可以包括油泵功率驱动模块4、气泵功率驱动模块5、电池检测系统(bmu)6和电源分配控制
(pdu)模块7。
[0057]
在本公开的一些实施例中，中央控制板1还可以用于将新能源车辆的油泵控制功能、气泵控制功能、电池管理控制功能及电源分配控制功能等控制功能中的至少一项功能集成于所述中央控制板1。
[0058]
在本公开的一些实施例中，中央控制板1可以用于进行新能源车辆的集中式能量管理控制。
[0059]
在本公开的一些实施例中，中央控制板1可以用于接收和发出信号，集中进行算法处理，具备强大的数据处理运行能力。
[0060]
本公开上述实施例将相关技术中整车、主驱、油泵、气泵、pdu、bms中主控制器部分的软件算法和硬件同步深度集成化于一个中央控制板当中，无需多个独立的控制器。
[0061]
下面结合图1对中央控制板1集成的多个控制功能进行具体描述：
[0062]
第一、中央控制板1的整车控制功能。
[0063]
在本公开的一些实施例中，新能源车辆动力系统集成控制装置的整车控制功能集成于中央控制板1。
[0064]
在本公开的一些实施例中，如图1所示，整车模块2通过控制器局域网络(can)通信方式与中央控制板1连接。
[0065]
整车模块2，用于发送车辆控制信号给中央控制板1。
[0066]
中央控制板1，用于根据整车模块2的车辆控制信号进行车辆集中管理控制。
[0067]
在本公开的一些实施例中，整车模块2可以包括油门踏板、档位、刹车踏板、仪表、空调系统、暖风系统、行车记录仪及gps(global positioning system，全球定位系统)主机等零部件系统中至少一个。
[0068]
第二、中央控制板1的主驱控制功能。
[0069]
在本公开的一些实施例中，新能源车辆动力系统集成控制装置的主驱控制功能集成于中央控制板1。
[0070]
在本公开的一些实施例中，中央控制板1与主驱功率驱动模块3连接。主驱功率驱动模块3与主电机连接。
[0071]
在本公开的一些实施例中，如图1所示，中央控制板1与主驱功率驱动模块3通过pwm(pulse width modulation，脉冲宽度调制)控制方式连接。
[0072]
中央控制板1，用于向主驱功率驱动模块3发送主驱控制信号，其中，所述主驱控制信号可以为pwm信号。
[0073]
主驱功率驱动模块3，用于进行主驱控制信号的信号放大处理，然后根据此行车指令(主驱控制信号)，控制主电机输出指定的扭矩和转速，实现车辆的行驶驱动。
[0074]
第三、中央控制板1的油泵控制功能。
[0075]
在本公开的一些实施例中，新能源车辆动力系统集成控制装置的油泵控制功能集成于所述中央控制板1。
[0076]
在本公开的一些实施例中，中央控制板1与油泵功率驱动模块4连接；油泵功率驱动模块4与油泵电机连接。
[0077]
在本公开的一些实施例中，如图1所示，中央控制板1与油泵功率驱动模块4可以通过pwm控制方式连接。
[0078]
中央控制板1，用于向油泵功率驱动模块4发出油泵控制信号，其中，所述油泵控制信号可以为pwm信号。
[0079]
油泵功率驱动模块4，用于对油泵控制信号进行放大处理，驱动油泵电机的平稳运行，实现新能源车辆的转向助力功能。
[0080]
第四、中央控制板1的油泵控制功能。
[0081]
在本公开的一些实施例中，新能源车辆动力系统集成控制装置的气泵控制功能集成于所述中央控制板1。
[0082]
在本公开的一些实施例中，中央控制板1与气泵功率驱动模块5连接；气泵功率驱动模块5与气泵电机连接。
[0083]
在本公开的一些实施例中，如图1所示，中央控制板1与气泵功率驱动模块5可以通过pwm控制方式连接。
[0084]
中央控制板1，用于向气泵功率驱动模块5发出气泵控制信号，其中，所述气泵控制信号可以为pwm信号。
[0085]
气泵功率驱动模块5，用于对气泵控制信号进行放大处理，驱动气泵电机的平稳运行，实现新能源车辆的刹车功能、关门等气泵控制功能。
[0086]
第五、中央控制板1的电池管理控制功能。
[0087]
在本公开的一些实施例中，新能源车辆动力系统集成控制装置的电池管理控制功能集成于所述中央控制板1。
[0088]
在本公开的一些实施例中，中央控制板1与电池检测系统6连接，电池检测系统6与电池连接。
[0089]
在本公开的一些实施例中，如图1所示，中央控制板1与气泵功率驱动模块5可以通过控制器局域网络can通信方式连接。
[0090]
电池检测系统(bmu)6，用于采集电池相关信号，并将电池相关信号发送给中央控制板1。
[0091]
在本公开的一些实施例中，电池检测系统6可以用于电池包pack电池电压、电流状态采集及监控等工作。
[0092]
在本公开的一些实施例中，电池相关信号可以包括电池单体电压、温度以及母线电压、电流等信号。
[0093]
中央控制板1，用于根据电池相关信号进行电池管理控制。
[0094]
在本公开的一些实施例中，电池管理控制可以包括电池soc(state of charge，荷电状态)状态估算、均衡管理、充放电管理等管理控制功能。
[0095]
在本公开的一些实施例中，中央控制板1与电池检测系统6之间通过菊花链通信方式连接。
[0096]
图2为本公开一些实施例中中央控制板与电池检测系统的连接示意图。如图2所示，在内部通讯方式菊花链通讯的bms系统中，包括多个电池检测系统61、62、
…
、6n，每个电池检测系统61、62、
…
、6n之间通过隔离变压器相连，头尾两个电池检测系统(第一个电池检测系统61和最后一个电池检测系统6n)分别通过一个隔离变压器和一个信号转换器与中央主控板1相连，形成一个环路。在本公开菊花链环形架构中，中央主控板1能够周期性地改变通讯方向。
[0097]
因此相对于can总线，本公开上述实施例的菊花链通信方式的优点是：如果菊花链中间断开，后面的bmu照样可以继续通讯，传递数据。本公开上述实施例使用菊花链通讯不仅能支持模块之间的通讯，而且比其他隔离方法节省成本。
[0098]
第六、中央控制板1的电源分配控制功能。
[0099]
在本公开的一些实施例中，新能源车辆动力系统集成控制装置的电源分配控制功能集成于所述中央控制板1。
[0100]
在本公开的一些实施例中，所述新能源车辆动力系统集成控制装置还包括电源分配控制模块7，其中：
[0101]
所述电源分配控制模块7包括配电开关。
[0102]
在本公开的一些实施例中，配电开关可以为接触器、继电器等配电开关。
[0103]
中央控制板1，用于通过io(input/output，输入/输出)通道开关控制配电开关的导通关断以及上电检测。
[0104]
基于本公开上述实施例提供的新能源车辆动力系统集成控制装置，将整车、主驱、油泵、气泵、pdu、bms中主控制器部分的软件算法和硬件同步深度集成化设计，同时可以进行精细化集中式能量管理控制，形成以中央控制板1为核心的中央控制构架，便于开展精细化节能优化，节省了安装空间，大幅度降低了成本，提高了系统的安全可靠性能；同时满足了车辆网联化、智能化数据快速通信传输需求。
[0105]
本公开上述实施例的整车电气构架较相关技术分布式方案大幅简化，将各个控制模块深度集成为一个以中央控制板为核心的中央框架结构。与相关技术传统分布式控制模块相比，具有以下优势：
[0106]
1、安全可靠性高：硬件减少30％，中央控制构架便于进行集中安全监控。
[0107]
2、节省安装空间：较目前方案控制器安装控件节省50％。
[0108]
3、便于节能设计：多任务中央集成软件设计，系统响应速度提升10倍以上，便于开展精细化节能优化。
[0109]
4、整车应用方便：大幅减少动力系统电气构架，整车装配及调试时间可缩短至目前的1/3。
[0110]
5、满足了车辆网联化、智能化数据快速通信传输需求。
[0111]
图1实施例还公开了一种中央控制板1，其中，所述中央控制板1为新能源车辆动力系统集成控制器。
[0112]
中央控制板1可以用于将新能源车辆的整车控制功能、主驱控制功能集成于一个中央控制板1。
[0113]
在本公开的一些实施例中，中央控制板1可以用于将新能源车辆的油泵控制功能、气泵控制功能、电池管理控制功能及电源分配控制功能中的至少一项功能集成于所述中央控制板1。
[0114]
在本公开的一些实施例中，中央控制板1可以用于进行新能源车辆的集中式能量管理控制。
[0115]
基于本公开上述实施例提供的中央控制板，是一种商用车动力系统高度集成控制器，将整车控制器(vcu)、主驱控制器、油泵控制器、气泵控制器、电池管理控制器(bcu)及pdu主控制部分的功能深度集成为一体，形成以中央控制板为核心的中央控制构架。
[0116]
本公开上述实施例中央控制板可以通过整车能量运算，发出pwm信号经过主驱功率驱动模块信号放大处理，控制电机输出指定的扭矩和转速，实现整车的行驶驱动；中央控制板发出pwm信号，经过油泵功率驱动模块信号放大处理，实现电动汽车的转向驻力功能；中央控制板发出pwm信号，经过气泵功率驱动模块信号放大处理，实现电动汽车的刹车、关门等功能。bmu通过采集电池单体电压、温度以及母线电压、电流等信号，发送指令给中央控制板，进行电池soc状态估算、均衡管理、充放电管理等。
[0117]
本公开上述实施例针对相关技术电动汽车中分布式控制模块导致系统结构复杂、低可靠性、高成本的问题，提出一种商用车动力系统高度集成控制器，即将动力系统控制器进行软硬件同步集成化设计，集中能量控制，形成动力系统集成控制器，由此本公开整车电气构架较相关技术分布式方案大幅简化，节省了安装空间，大幅度降低了成本，提高了系统的安全可靠性能，同时满足了车辆网联化、智能化数据快速通信传输需求。
[0118]
发明人通过研究发现：相关技术中驱动五合一控制器除了包含电机控制器(电机控制器具体指主驱控制器/油泵控制器/气泵控制器)以外，还包括dc/dc、pdu输出部分，驱动五合一控制器在背景技术里有具体介绍，指的以往的方案，五合一控制器实质上还是由几个独立的控制器构成，各个模块采用各自的控制器分别控制，只是结构上聚集到一起。
[0119]
本公开上述实施例中控制器的集成不仅涉及弱电部分的集成，还涉及到了强电部分的集成，本公开上述实施例首次实现了整车强电结构的集成控制。
[0120]
本公开上述实施例首次将pdu电源分配单元与驱动五合一控制器中的pdu输出部分集成一体，实现电池充电。
[0121]
本公开上述实施例的emc电磁兼容可以达到高性能等级。
[0122]
本公开上述实施例将整车、主驱、油泵、气泵、pdu、bms中主控制器部分的软件算法和硬件同步深度集成化于一个中央控制板当中，无需多个独立的控制器。
[0123]
相比相关技术方案不同控制器之间主要采用can通讯，本公开上述实施例方案采用中央控制板，用一块mcu控制，有效减少了通讯，提升响应速度。
[0124]
相比相关技术方案整车can通讯的线束过多，占据空间大，本公开上述实施例方案能节省安装空间。
[0125]
本公开上述实施例方案的提出更改了传统新能源汽车动力域控制器的架构，为下一代整车动力域控制技术打下铺垫。
[0126]
在上面所描述的中央控制板可以实现为用于执行本申请所描述功能的通用处理器、可编程逻辑控制器(plc)、数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件或者其任意适当组合。
[0127]
至此，已经详细描述了本实用新型。为了避免遮蔽本实用新型的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
[0128]
本实用新型的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本实用新型限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本实用新型的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本实用新型从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。