一种复合电源纯电动汽车的整车控制器的制造方法
【专利摘要】一种复合电源纯电动汽车的整车控制器，包括DSP控制器、锂电池及超级电容器，锂电池和超级电容器分别经双向双输入DC?DC变换器连接电机控制器，电机控制器连接无刷直流电机，其技术要点是：DSP控制器连接传感器输入单元和驾驶控制信号输入单元，DSP控制器通过高速CANbus模块连接双向双输入DC?DC变换器、电机控制器及子系统控制与驱动输出单元，通过低速CANbus模块连接外部显示单元，锂电池通过电池管理系统连接高速CANbus模块。本实用新型利用CANbus模块进行实时CAN通信，使DSP控制器可与电机控制器、双向双输入DC/DC变换器进行数据实时交换，可提高汽车行驶时的稳定性与安全性。
【专利说明】
一种复合电源纯电动汽车的整车控制器
技术领域
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[0001]本实用新型属于电动汽车控制领域，具体涉及一种复合电源纯电动汽车的整车控制器。
【背景技术】
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[0002]目前，电动汽车上电子设备日趋增多，控制系统越来越复杂，为了确保车辆安全可靠行驶以及提高各控制系统之间的数据传递效率，需要改进传统的整车控制结构。然而现有的纯电动汽车的整车控制器依旧使用类似于传统内燃机汽车中的发动机管理系统(EMS)功能，不能使纯电动汽车的能量合理分配，无法最大限度地提高车载复合电源能量的利用效率。
【发明内容】
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[0003]本实用新型为克服上述不足，提出了一种复合电源纯电动汽车的整车控制器，其利用CANbus模块进行实时CAN通信，使DSP控制器可与电机控制器、双输入双向DC/DC变换器进行数据的实时交换，及时变换控制器与变换器的工作状态，有效地提高汽车行驶时的稳定性与安全性。
[0004]本实用新型的复合电源纯电动汽车的整车控制器，包括DSP控制器、双向双输入DC/DC变换器、电机控制器、锂电池、超级电容器及无刷直流电机，所述锂电池和超级电容器分别经双向双输入DC-DC变换器连接电机控制器，电机控制器连接无刷直流电机，为实现上述目的所采用的技术方案在于:所述DSP控制器连接传感器输入单元和驾驶控制信号输入单元，DSP控制器通过高速CANbus模块分别连接双向双输入DC-DC变换器、电机控制器及子系统控制与驱动输出单元，通过低速CANbus模块连接外部显示单元，锂电池通过电池管理系统连接高速CANbus模块。
[0005]作为本实用新型的进一步改进，所述DSP控制器连接辅助电源，为控制器提供稳定的工作电源，保证DSP控制安全可靠的运行。
[0006]作为本实用新型的进一步改进，所述传感器输入单元和驾驶控制信号输入单元分别通过信号调理单元连接DSP控制器，以提高信号传递的准确性。
[0007]作为本实用新型的进一步改进，所述DSP控制器连接有故障诊断单元，进一步地，所述故障诊断单元分别连接信号调理单元和低速CANbus模块，当故障检测模块检测到CAN总线上的故障信号时，故障检测单元通过DSP控制器锁定输出，同时通过低速CANbus模块送至外部显示单元，方便驾驶人员观察故障信息，确定行车安全。
[0008]作为本实用新型的进一步改进，所述DSP控制器连接外部存储单元，为控制器提供足够的数据运算与存储空间，保证数据安全。
[0009]作为本实用新型的进一步改进，所述的外部显示单元、故障诊断单元、外部存储单元、子系统控制与驱动输出单元、电池管理系统、双向双输入DC/DC变换器及电机控制器均具有各自独立的MCU控制芯片，简化了DSP控制器控制过程，满足控制器的模块化设计的需要，同时可以有效地提高系统运行可靠性与安全性。
[0010]作为本实用新型的进一步改进，所述DSP控制器为TMS320F2812型数字信号处理器，其运行稳定、控制精准。
[0011]本实用新型的有益效果是:本实用新型通过实时检测传感器输入单元与驾驶控制信号输入单元的信号，利用CANbus模块进行实时CAN通信，使得DSP控制器可与电机控制器、双输入双向DC/DC变换器进行数据的实时交换，及时变换控制器与变换器的工作状态，有效地提高汽车行驶时的稳定性与安全性。本实用新型具有故障检测、保护等功能，实时性好、控制精度号，满足汽车控制需要。
【附图说明】
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[0012]图1为本实用新型的结构不意图；
[0013]图2为TMS320F2812的CAN收发电路图；
[0014]图3为整车控制器CAN通信节点电路图；
[0015]图4为电源隔离电路图；
[0016]图5为RS232转CAN收发电路图。
【具体实施方式】
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[0017]参照图1，该复合电源纯电动汽车的整车控制器，包括DSP控制器7、双向双输入DC/DC变换器13、电机控制器14、锂电池15、超级电容器16及无刷直流电机17，所述锂电池15和超级电容器16分别经双向双输入DC-DC变换器13连接电机控制器14，电机控制器14连接无刷直流电机17，所述DSP控制器7分别连接传感器输入单元2、驾驶控制信号输入单元3、故障诊断单元6、辅助电源8及外部存储单元10，所述传感器输入单元2和驾驶控制信号输入单元3分别通过信号调理单元4连接DSP控制器7，且DSP控制器7通过高速CANbus模块9分别连接双向双输入DC-DC变换器13、电机控制器14及子系统控制与驱动输出单元11，通过低速CANbus模块5连接外部显示单元I，锂电池15通过电池管理系统12连接高速CANbus模块9，从而对电池SOC进行检测，实时改变汽车在不同行驶状态下的功率分配，双向双输入DC/DC变换器13分别连接锂电池15与超级电容器16，通过高速CANbus接收到的信号，改变变换器工作状态，使复合电源能量分配合理，最大限度地提高车载复合电源能量的利用效率。
[0018]所述传感器输入单元2中涉及的传感器可以是发动机速度传感器、或车速传感器、或温度传感器、或油压传感器等，其检测到的信号有正弦信号、开关信号及脉冲信号等;所述驾驶控制信号输入单元3具体可以是加速踏板或制动踏板等，其检测到的信号可以是开关信号，其作用是改变汽车当前的行驶状态;所述子系统控制与驱动输出单元11具体可以是空调控制子系统、或车窗控制子系统、或雨刮器控制子系统等，用来改善汽车驾驶舒适的安全性。
[0019]其中，所述故障诊断单元6分别连接信号调理单元4和低速CANbus模块5，当故障检测模块检测到CAN总线上的故障信号时，故障检测单元通过DSP控制器锁定输出，同时通过低速CANbus模块送至外部显示单元，方便驾驶人员观察故障信息，确定行车安全;所述DSP控制器7只作为控制器中信号检测与处理的控制部件，所述的外部显示单元1、故障诊断单元6、外部存储单元1、子系统控制与驱动输出单元11、电池管理系统12、双向双输入DC/DC变换器13及电机控制器14均具有各自独立的M⑶控制芯片，同时DSP控制器7以高速CANbus模块9为中介，通过与电机控制器14、双向双输入DC/DC变换器13、电池管理系统12以及子系统控制与驱动输出单元11等模块内部的独立MCU控制器进行CAN通信，交换数据信息，实现了安全、快速地控制，并有效地简化了控制器的结构，利于控制器维护，提高了控制系统的可靠性、实时性与安全性。
[0020]DSP控制器7通过传感器输入单元2接收到整车各个部件的信号，再结合驾驶控制信号输入单元3检测驾驶员的驾驶输入信号，经过信号调理单元4将采集检测到的信号输入DSP控制器7处理，并产生相应输出数据信号。DSP控制器7利用高速CANbus模块9将输出数据信号发送到电池管理系统12，双向双输入DC/DC变换器13、电机控制器14、子控制系统与驱动输出单元11以及故障诊断单元6，改变各单元的工作状态，同时，DSP控制器7通过低速CANbus模块5将采集检测到的数据信号发送给外部显示单元1，实时显示当前各个单元的运行状态。
[0021]本实用新型采用TI公司的数字信号处理器TMS320F2812为DSP控制器7的主控芯片，对于CAN驱动器则统一采用TI公司最新的SN65HVD232D ASP控制器7以数字信号处理器TMS320F2812为控制核心CAN通信主节点，通过实时接收经传感器输入单元2与驾驶控制信号输入单元3的输入的控制信号，将信号经过DSP控制器7内部处理，再分别经过高速CANbus模块9与低速CANbus模块5进行CAN通信，与电机控制器14、双输入双向DC/DC变换器13等子控制系统进行数据交换，改变子控制系统工作状态，同时将当前工作状态与数据经外部显示单元I显示出来，供驾驶人员观测。
[0022]参照图5，由于TMS320F2812芯片只集成了具有CAN控制功能的eCAN模块，不具有CAN收发功能，因此使用SN65HVD232D作为收发器，因其具有高速性(最高可达IMbps)，具有抗瞬间干扰保护总线的能力，具有降低射频干扰的斜率控制。此外，它可以与110个节点相连，防止电池与地之间发生短路，当某一个节点掉电时，不会影响总线。由于很多情况下，总线工作环境恶劣，为了进一步提高系统的抗干扰能力，在TMS320F2812与SN65HVD232D之间增加汽车应用级高速光耦隔离器件ADuM1201W构成隔离电路。参照图2，在CANH和CANL上各串联电阻R2、R3限流，再通过一组上拉电阻R4与下拉电阻R6，有效抑制反射波干扰，保持总线处于高阻状态，接收端收到的电平始终是高电平，这样可以拉高信号的幅度，减少误码率。另外在CANH和CANL之间并联一对方向相反的瞬态二极管VSl、VS2，可有效地防止总线上其他瞬变干扰。同时在CANH和CANL输出引脚间并联一个120欧姆的电阻R5，解决近远端阻抗不匹配的影响，有助于降低信号反射，并提高数据通信的抗干扰性与可靠性。
[0023]参照图3，为了更好地构建整车控制器CAN通信网络，实现对汽车控制器各子控制系统分别的CAN通信的要求，提高通讯效率，在各子控制系统中构建CAN通信节点，以满足汽车对控制子系统的通讯需求，从而有效地提高整车控制器控制实时性，同时，为了满足子系统中使用的未具有SPI接口的单片机芯片的CAN通信需要，采用独立式控制SJA1000作为CAN控制器，其支持CAN2.0A与CAN2.0B协议，支持I Ibit和29bit的标识符，支持标准帧和扩展帧的报文的收发，可与不同的微处理器接口满足实际控制通讯需求。SJA1000是低电平复位，因此复位信号要通过一个反相器与SJA1000的复位端相连。另外SJA1000的11脚MODE接高电平，选择Intel二分频模式。SJA1000的16脚是中断信号输出端，在中断允许情况下，有中断发生时，16脚出现由高电平到低电平的跳变，因此16脚可以直接与子控制系统中的控制芯片的外部中断输入脚相连接。为了避免CAN总线可能对子系统带来的干扰和损害，采用高速光耦HCPL2601进行总线隔离，为了进一步提高系统可靠性，在CAN总线CANH和CANL间增加瞬态抑制器LCDA15对总线进行保护。CAN收发器电源电路与CAN控制器电源电路的隔离不彻底引起网络中各CAN通讯节点在进行通讯时稳定性较差。参照图4，为了更好地解决电源干扰所引起的CAN总线与控制电路通讯稳定性问题，电源电路采用了 5V/5V的DC/DC电源隔离器B0505S-1W进行各供电电源间的隔离。芯片B0505S-1W隔离电压高达1500VDC，开关频率为100kHz，最大输入输出电流分别为261mA、200mA，效率为75%。采用电源隔离电路后可有效地提高系统各CAN节点间通讯时的稳定性与可靠性。
【主权项】
1.一种复合电源纯电动汽车的整车控制器，包括DSP控制器(7)、双向双输入DC/DC变换器(13)、电机控制器(14)、锂电池(15)、超级电容器(16)及无刷直流电机(17)，所述锂电池(15)和超级电容器(I6)分别经双向双输入DC-DC变换器(13)连接电机控制器(I4)，电机控制器(14)连接无刷直流电机(17)，其特征在于:所述DSP控制器(7)连接传感器输入单元(2)和驾驶控制信号输入单元(3)，DSP控制器(7)通过高速CANbus模块(9)分别连接双向双输入DC-DC变换器(13)、电机控制器(14)及子系统控制与驱动输出单元(11)，通过低速CANbus模块(5)连接外部显示单元(I)，锂电池(15)通过电池管理系统(12)连接高速CANbus模块(9)。2.如权利要求1所述的一种复合电源纯电动汽车的整车控制器，其特征在于:所述DSP控制器(7)连接辅助电源(8)。3.如权利要求1所述的一种复合电源纯电动汽车的整车控制器，其特征在于:所述传感器输入单元(2)和驾驶控制信号输入单元(3)分别通过信号调理单元(4)连接DSP控制器(7)。4.如权利要求3所述的一种复合电源纯电动汽车的整车控制器，其特征在于:所述DSP控制器(7)连接有故障诊断单元(6)。5.如权利要求4所述的一种复合电源纯电动汽车的整车控制器，其特征在于:所述故障诊断单元(6)分别连接信号调理单元(4)和低速CANbus模块(5)。6.如权利要求1所述的一种复合电源纯电动汽车的整车控制器，其特征在于:所述DSP控制器(7)连接外部存储单元(10)。7.如权利要求4或6所述的一种复合电源纯电动汽车的整车控制器，其特征在于:所述的外部显示单元(I)、故障诊断单元(6)、外部存储单元(10)、子系统控制与驱动输出单元(11)、电池管理系统(12)、双向双输入DC/DC变换器(13)及电机控制器(14)均具有各自独立的MCU控制芯片。8.如权利要求1所述的一种复合电源纯电动汽车的整车控制器，其特征在于:所述DSP控制器(7)为TMS320F2812型数字信号处理器。
【文档编号】B60L11/18GK205553953SQ201620346610
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年4月22日
【发明人】周美兰, 吴磊磊, 张小明, 胡玲玲, 刘占华
【申请人】哈尔滨理工大学