一种电机控制和整车控制的集成装置的制作方法

本发明涉及汽车控制领域，特别涉及一种电机控制和整车控制的集成装置。

背景技术：

如图1，目前在新能源车辆应用领域，电机控制器MCU、整车控制器VCU、高压电源DCDC、充电机OBC、空调控制器等零部件，一般都是以分离式零部件的方式，分别出现在车辆上面，其最大的优势就是设计、加工、维护等比较方便。当然也有对应的缺点，就是各个零部件体积较大，硬件成本高，维护麻烦，集成度不高等。

而现在，在新能源车辆领域，现在有一个趋势就是，随着电子技术水平的发展，零部件集成化的趋势越来越明显，特别是在结构体积、电路和软件等具体方面，都在走集成化的技术路线；这样可以明显的节约产品在整车的结构空间，也可以减少硬件成本，也便于今后维护。

当然，集成化的新能源零部件，对应的硬件电路设计、结构设计、软件程序设计、以及试验验证方面会复杂一些，再就是对应的产品设计标准、产验证标准会严格一些，这个是他的技术难度。

但是，汽车零部件的集成化是未来的一个趋势。为此，我们为了解决新能源车辆的这个技术问题，我们提出了一种电机控制器和整车控制器一体化集成的技术方案。

技术实现要素：

本发明提供一种电机控制和整车控制的集成装置，旨在把电机控制器和整车控制器集成在一个双核芯片里，并采用了硬件电路、零部件的结构也高度集成的方案

本发明提供一种电机控制与整车控制的集成装置，包括控制板、双核芯片、输出模块、外围部件，所述双核芯片包括有由MCU控制的第一核芯、VCU控制的第二核芯组成，所述第一核芯与第二核芯连接，所述双核芯片设置在控制板内，所述控制板包括给第一核芯输入信号的MCU信号采集模块、给第二核芯输入信号的VCU信号采集模块，所述MCU信号采集模块、VCU信号采集模块分别采集外围信号，所述双核芯片通过输出模块连接并控制外围部件。

本发明的有益效果是：本发明把整车控制器的结构件全部去掉，仅保留一个电路功能，而且和电机控制器的低压功能合并，然后外围的电气件全部和电机控制器的结构件、电气件、电路等一起集成，而VCU本身的结构直接按照MCU的结构来设计，直接省掉VCU结构件，把整车控制器和电机控制器的结构设计一起集成，直接节约了VCU的硬件成本。

附图说明

图1是本发明中现有技术电机控制器和整车控制器在车辆里的位置示意图；

图2是本发明中集成装置的结构拓扑图；

图3是本发明中高压主回路的展开电路框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

如图2和图3所示，本发明的电机控制与整车控制的集成装置，包括控制板、双核芯片、输出模块、外围部件，双核芯片包括有由MCU控制的第一核芯、VCU控制的第二核芯组成，第一核芯与第二核芯连接，双核芯片设置在控制板内，控制板包括给第一核芯输入信号的MCU信号采集模块、给第二核芯输入信号的VCU信号采集模块， MCU信号采集模块、VCU信号采集模块分别采集外围信号，双核芯片通过输出模块连接并控制外围部件。

MCU信号采集模块、VCU信号采集模块分别连接有一个信号转接板，信号转接板接收外围信号并转送到MCU信号采集模块或VCU信号采集模块。MCU信号采集模块采集的外围信号包括母线电压信号、相电流信号、电机位置信号、电机控制信号。VCU信号采集模块采集的外围信号包括BMS状态信号、空调状态信号、油门信号、刹车信号、助力转向信号。

输出模块包括VCU信号输出电路板，该VCU信号输出电路板直接与第二核芯连接并接收第二核芯输出的信号，外围部件包括外围执行机构， VCU信号输出电路板连接外围执行机构并输出执行信号。

输出模块包括驱动板、高压主回路，外围部件包括永磁同步电机，驱动板直接与第一核芯连接，第一核芯输出信号到驱动板，驱动板将信号转化为电压并通过高压主回路输出到永磁同步电机，第一核芯输出PWM波信号到驱动板，高压主回路包括薄膜电容、IGBT逆变回路、吸收回路、泄放回路以及继电器回路。

优选的，第二核芯合并在第一核芯内，第一核芯通过输出模块与外围部件连接，第一核芯内设有MCU控制分区和VCU控制分区，输出模块设有MCU输出部和VCU输出部，外围部件设有MCU输入分部和VCU输入分部，MCU控制分区通过MCU输出部与MCU输入分部连接，VCU控制分区通过VCU输出部与VCU输入分部连接。

其中，VCU信号采集模块通过CAN总线与外围部件连接，外围部件包括PDU、BMS部件等。

电机控制器MCU的主电路，主要包含了薄膜电容、IGBT逆变回路、吸收回路、泄放回路以及继电器回路等，主要实现电池、控制器以及电机间的能量交换。

整车控制器VCU主要就是采集车辆的一些状态信息，同时输出一些指令，然后给各个零部件（如MCU、BMS、PDU等）分配对应的控制指令，他是整个车辆的大脑，是指挥系统，处于最高优先级。

MCU和VCU周围都需要使用一些电气部件，如：

MCU：IGBT功率模块、电流霍尔、薄膜电容、三相铜排、叠层母排、高压接插件、防爆透气阀、低压接插件等；

VCU：输出继电器、低压接插件等。

本发明中选择一个至少双核的芯片，如TI公司的DSP芯片、飞思卡尔的芯片、英飞凌公司的芯片，一般的双核或多核芯片。

本发明硬件中，控制板、驱动板、输出电路板、信号转接板的设计方案如下：

A）控制板，负责MCU和VCU的低压信号的采集、参数的计算等功能，设计方案：

1.MCU控制必须使用的信号，如相电流、母线电压、电机位置下等，控制板直接采集后，送到MCU信号采集电路，给双核芯片中的第一核芯使用；

2.其他的输入信号，如空调、油门、刹车、档位、启动、使能、水泵、风扇等各种信号，送到控制板的VCU信号采集电路；

3.VCU输出的很多信号电路，也属于控制板；

4. MCU的信号处理和软件算法采用双核芯片的第一核芯；VCU的信号采集和软件算法采用双核芯片的第二核芯；

5. 控制板的电源电路，也是把MCU和VCU的电源集中设计。

B）驱动板的设计方案：

1. 按照传统的MCU驱动板来设计，只供MCU使用；

2 . 驱动电源单独设计；

3. 驱动信号和保护电路单独设计。

C）输出信号电路板，设计方案：

1.按照传统的VCU的输出电路来设计，主要是信号的隔离和放大电路；

2.风扇控制；

3. 水泵的控制等等。

D）信号转接板：外围的信号，经过电路转接板，然后送到控制板，作为信号转接使用，方便结构的布局。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。