一種電動車動力控制系統(tǒng)及動力控制器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種電動車動力控制系統(tǒng)，包括一體化的、用于控制電動車的動力控制單元，與動力控制單元連接、用于驅(qū)動電機的驅(qū)動電路，與動力控制單元連接、用于控制電池組的本地控制裝置，與動力控制單元連接、用于給電動車進(jìn)行充電的充電站，以及與動力控制單元連接、用于進(jìn)行顯示的儀表顯示單元；本地控制裝置包括多個依次連接的本地電子控制單元，始端的本地電子控制單元與動力控制單元連接。本發(fā)明還涉及一種電動車動力控制器。實施本發(fā)明的電動車動力控制系統(tǒng)及動力控制器，具有以下有益效果：通訊的速度與可靠性大大提高、電磁干擾的影響大大減弱、汽車的整車結(jié)構(gòu)更為簡單。這樣的架構(gòu)可以推廣到整個汽車中電子線路，使整車性能得到優(yōu)化。
【專利說明】一種電動車動力控制系統(tǒng)及動力控制器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電動車領(lǐng)域，特別涉及一種電動車動力控制系統(tǒng)及動力控制器。

【背景技術(shù)】
[0002]純電動車的動力控制的主要任務(wù)是:根據(jù)駕駛員的意圖(他通過加速踏板或剎車踏板)以及動力電池的荷電狀況，對電機(通過電機控制器)發(fā)出指令。因此，這里的輸入信號就是加速踏板的角度或剎車踏板的角度，以及動力電池的荷電狀態(tài)(300，輸出信號是對電機轉(zhuǎn)速和扭矩的要求。當(dāng)然，以上只是極其簡略地介紹。實際上需要監(jiān)控的信號非常多，例如:電機和每一節(jié)電池的溫度，每一節(jié)電池的電壓，冷卻水的溫度和車速等等，這些都是輸入信號。當(dāng)電池之間的電壓差值達(dá)到一個定值時，電池管理系統(tǒng)需要啟動電池均衡功能，使這一電壓差值得以縮小，它輸出一個信號，是一個指令。目前世界上純電動車的動力控制一般都有三個主要的控制器:整車控制器…⑶)、電機控制器(1⑶)及電池管理系統(tǒng)(818)?？紤]汽車?yán)锞€束的重量和體積，它們以總線連接到一起，這是一種分布式控制架構(gòu)。圖1為傳統(tǒng)的電動車動力控制架構(gòu)圖。圖1中，電池管理系統(tǒng)由電池管理單元及數(shù)個本地電子控制單元組成；電機控制器由控制電路和驅(qū)動電路兩部分組成；電機控制器和電池管理系統(tǒng)與整車控制器之間通過總線實現(xiàn)通訊。由于電動車使用大電流(200八以上)來驅(qū)動電機，車內(nèi)的電磁干擾(￡11)非常強，比常規(guī)的燃油汽車嚴(yán)重。盡管已經(jīng)對三個控制部分做了全方位的屏蔽，但是總線仍然裸露在惡劣的電磁環(huán)境中，尤其在汽車加速階段，強大的干擾仍不能徹底消除，通訊的可靠性值得懷疑，這可能對汽車安全攸關(guān)的控制造成延遲，帶來極大的損失。
[0003]目前汽車中的電子控制單元(2⑶)一般可以由不同的供應(yīng)商獨立開發(fā)，只要公布了 0^通訊的協(xié)議⑴抓如⑶丨)，就能夠與其他交互，各之間不必知道其他內(nèi)部的算法。這種方式對供應(yīng)商開發(fā)產(chǎn)品是有利的，但是對整車的優(yōu)化顯然是不利的。例如
^￡1111)都同時對電機發(fā)指令，各 201 間互不了解，顯然不能使整車的性能達(dá)到最優(yōu)。
[0004]目前國外一輛高檔轎車?yán)锏臄?shù)量至少達(dá)到40個。一般轎車的尺寸不會超過4米X 2米。在這樣的空間距離范圍內(nèi)，采用分布式控制的必要性并不令人信服，而每個都需要配備獨立的通訊及電源，造成在結(jié)構(gòu)和線路上的復(fù)雜性，這正是故障的來源。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述通訊的速度不高、通訊的可靠性不高、整車結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜、電磁干擾的影響比較大、不能使整車的性能達(dá)到最優(yōu)的缺陷，提供一種通訊的速度較高、通訊的可靠性較高、整車結(jié)構(gòu)較為簡單、電磁干擾的影響大大減弱、使整車性能得到充分優(yōu)化的電動車動力控制系統(tǒng)及動力控制器。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:構(gòu)造一種電動車動力控制系統(tǒng)，包括一體化的、用于控制所述電動車的動力控制單元，與所述動力控制單元連接、用于驅(qū)動電機的驅(qū)動電路，與所述動力控制單元連接、用于控制電池組的本地控制裝置，與所述動力控制單元連接、用于給所述電動車進(jìn)行充電的充電站，以及與所述動力控制單元連接、用于進(jìn)行顯示的儀表顯示單元；所述本地控制裝置包括多個依次連接的本地電子控制單元，始端的本地電子控制單元與所述動力控制單元連接。
[0007]在本發(fā)明所述的電動車動力控制系統(tǒng)中，所述動力控制單元的輸入信號和輸出信號米用光纖進(jìn)行傳輸。
[0008]在本發(fā)明所述的電動車動力控制系統(tǒng)中，所述動力控制單元其軟件包括用于執(zhí)行電動車控制任務(wù)的任務(wù)管理模塊，分別與所述任務(wù)管理模塊和驅(qū)動電路連接、用于管理電機的逆變器控制模塊，分別與所述任務(wù)管理模塊和本地控制裝置連接、用于管理電池組的電池控制模塊，分別與所述任務(wù)管理模塊和充電站連接的充電接口模塊，以及分別與所述任務(wù)管理模塊和儀表顯示單元連接的儀表接口模塊。
[0009]在本發(fā)明所述的電動車動力控制系統(tǒng)中，所述電池控制模塊與所述逆變器控制模塊分別與所述任務(wù)管理模塊通過程序調(diào)用進(jìn)行交互。
[0010]在本發(fā)明所述的電動車動力控制系統(tǒng)中，所述電動車動力控制系統(tǒng)還包括電機，所述電機與所述驅(qū)動電路連接。
[0011]在本發(fā)明所述的電動車動力控制系統(tǒng)中，所述電動車動力控制系統(tǒng)還包括電池組，所述電池組與所述多個本地電子控制單元連接。
[0012]本發(fā)明還涉及廣義的一體化汽車電子控制器，其集中了大部分的分立式控制器，覆蓋整個汽車，摒棄了大部分總線而代之以光纖，使得汽車的總體性能在單一的軟件系統(tǒng)中得以最徹底的優(yōu)化。
[0013]實施本發(fā)明的電動車動力控制系統(tǒng)及動力控制器，具有以下有益效果:動力控制單元采用一體化設(shè)計，所以汽車的整車結(jié)構(gòu)更為簡單，另外，由于程序調(diào)用(口皿0^118)在毫微秒數(shù)量級(取決于微處理器的時鐘頻率)，而總線通訊一般在微秒量級，與傳統(tǒng)的總線通訊相比，這對于安全攸關(guān)的功能(如防撞)來說是極大的改進(jìn)，所以通訊的速度大大提高；由于消除了暴露在電磁干擾中的大部分總線，所以電磁干擾的影響大大減弱、所以通訊的可靠性大大提高；由于設(shè)計者對所有控制器的算法都掌握，這樣的架構(gòu)可以推廣到整個汽車中電子線路，因此使整車性能得到充分優(yōu)化。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0015]圖1為傳統(tǒng)的電動車動力控制架構(gòu)圖；
圖2為本發(fā)明電動車動力控制系統(tǒng)及動力控制器一個實施例中控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為所述實施例中動力控制單元的軟件結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0016]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0017]在本發(fā)明電動車動力控制系統(tǒng)及動力控制器實施例中,其電動車動力控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。圖2中，該電動車動力控制系統(tǒng)包括動力控制單元1、驅(qū)動電路2、本地控制裝置3、充電站4、儀表顯示單元5、電機6和電池組7 ;其中，動力控制單元I為一體化設(shè)計，用于控制電動車，驅(qū)動電路2與動力控制單元I連接、用于驅(qū)動電機6，本地控制裝置3與動力控制單元I連接、用于控制電池組7，充電站4與動力控制單元I連接、用于給電動車進(jìn)行充電，儀表顯示單元5與動力控制單元I連接、用于進(jìn)行顯示；電機6與驅(qū)動電路2連接。本實施例中，本地控制裝置3包括多個依次連接的本地電子控制單元，始端的本地電子控制單元與動力控制單元I連接。電池組7與多個本地電子控制單元連接。
[0018]本實施例中，給出了四個本地電子控制單元，為了進(jìn)行區(qū)分，將這個四個本地電子控制單元分別稱為第一本地電子控制單元31、第二本地電子控制單元32、第三本地電子控制單元33和第四本地電子控制單元34。與傳統(tǒng)的動力控制架構(gòu)進(jìn)行比較，動力控制單元I取代傳統(tǒng)動力控制架構(gòu)中的整機控制器、電池管理單元、電機控制電路，以及充電器和儀表的接口電路。動力控制單元I為一個一體化的控制器，其使用一個強大的多核微處理器，將之前在單獨的三個電子控制單元中分別運行的程序用一組多過程/多線程的軟件模塊代替。
[0019]對于現(xiàn)今常見的分布式動力控制來講，其實際上是將這樣一個一體化的大程序中的幾個模塊(圖3)，分別包裝成一個個電子控制單元(硬件)，然后用CAN總線(硬件)連接起來。因此，分布式動力控制在實際使用中，是用硬件代替了軟件，用CAN通訊代替了程序調(diào)用，所以本實施例中的動力控制單元I與常規(guī)的分布式動力控制相比，在技術(shù)上有重大進(jìn)步。由于動力控制單元I采用一體化設(shè)計，其好處是程序調(diào)用(Funct1n calls)在毫微秒數(shù)量級(取決于微處理器的時鐘頻率)，而CAN總線通訊一般在微秒量級。與傳統(tǒng)的CAN總線通訊相比，這對于安全攸關(guān)的功能(如防撞)來說是極大的改進(jìn)，所以通訊的速度大大提高；由于消除了暴露在電磁干擾中的大部分CAN總線，所以通訊可靠性大大提高。
[0020]本實施例中，動力控制單元I的輸入信號和輸出信號采用光纖進(jìn)行傳輸，光信號對于電磁干擾有特別好的免疫力，適合電動汽車。在集中式架構(gòu)中，一般的輸入信號和輸出信號無非是從傳感器輸入的信號以及輸出到執(zhí)行器的指令信號。在本實施例的一些情況下，如果想降低連線的復(fù)雜性，這時還可考慮使用CAN總線，也可以采用在光纖中傳輸CAN信號。
[0021]圖3為本實施例中動力控制單元的結(jié)構(gòu)示意圖，也是動力控制單元內(nèi)部的軟件架構(gòu)圖。圖3中，該動力控制單元I包括任務(wù)管理模塊11、逆變器控制模塊12、電池控制模塊13、充電接口模塊14和儀表接口模塊15 ;其中，任務(wù)管理模塊11用于執(zhí)行電動車控制任務(wù)，電動車的全部任務(wù)在一個回路中不斷循環(huán)執(zhí)行。逆變器控制模塊12分別與任務(wù)管理模塊11和驅(qū)動電路2連接、用于管理電機6，電池控制模塊13分別與任務(wù)管理模塊11和本地控制裝置3連接、用于管理電池組7，電池控制模塊13與逆變器控制模塊12分別與任務(wù)管理模塊11通過程序調(diào)用進(jìn)行交互，而不是采用CAN通訊，軟件技術(shù)的程序調(diào)用完全避免了 EMI對硬件的干擾，比CAN通訊可靠的多，所以其可靠性較高。充電接口模塊14分別與任務(wù)管理模塊11和充電站4連接，儀表接口模塊15分別與任務(wù)管理模塊11和儀表顯示單元5連接。值得一提的是，為了更加直觀地表示動力控制單元I的結(jié)構(gòu)，圖3中將驅(qū)動電路
2、本地控制裝置3和充電站4畫了出來，但動力控制單元I不包括驅(qū)動電路2、本地控制裝置3和充電站4。
[0022]隨著微處理器的內(nèi)存做得越來越大，速度越來越快，很多在IT行業(yè)運用成熟的編程技術(shù)如00P(0bject Oriented Programming)、并行計算技術(shù)將都可以運用到落后的汽車電子嵌入式編程中來，這樣可大大提高汽車電子的水平。本實施例中的一體化的動力控制單元I的架構(gòu)可以推廣到覆蓋整個電動車的電控。
[0023]總之，在本實施例中，通過改變傳統(tǒng)動力控制的架構(gòu)中整車控制器、電源管理系統(tǒng)的部分結(jié)構(gòu)及電機控制器的部分結(jié)構(gòu)，也即將過去實施動力控制的三個控制器(整車控制器、電源管理系統(tǒng)和電機控制器)的全部或部分做成一體化，從而合成一個動力控制單元
I?？刂破?在本實施例中為動力控制單元I)與外界的交互(傳感器及執(zhí)行器)利用光纖，消除了各控制部分之間的CAN總線，所以通訊的可靠性較高，能消除電磁干擾，通過用光纖來實現(xiàn)與傳感器和執(zhí)行器的交互，這樣對于電磁干擾有特別好的免疫力，同時更利于整車性能的優(yōu)化。當(dāng)然，這要求動力控制單元I的供應(yīng)商都要完全掌握整車控制器、電源管理系統(tǒng)及電機控制器的算法。
[0024]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種電動車動力控制系統(tǒng)，其特征在于，包括一體化的、用于控制所述電動車的動力控制單元，與所述動力控制單元連接、用于驅(qū)動電機的驅(qū)動電路，與所述動力控制單元連接、用于控制電池組的本地控制裝置，與所述動力控制單元連接、用于給所述電動車進(jìn)行充電的充電站，以及與所述動力控制單元連接、用于進(jìn)行顯示的儀表顯示單元；所述本地控制裝置包括多個依次連接的本地電子控制單元，始端的本地電子控制單元與所述動力控制單元連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動車動力控制系統(tǒng)，其特征在于，所述動力控制單元的輸入信號和輸出信號米用光纖進(jìn)行傳輸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電動車動力控制系統(tǒng)，其特征在于，所述動力控制單元的軟件包括用于執(zhí)行電動車控制任務(wù)的任務(wù)管理模塊，分別與所述任務(wù)管理模塊和驅(qū)動電路連接、用于管理電機的逆變器控制模塊，分別與所述任務(wù)管理模塊和本地控制裝置連接、用于管理電池組的電池控制模塊，分別與所述任務(wù)管理模塊和充電站連接的充電接口模塊，以及分別與所述任務(wù)管理模塊和儀表顯示單元連接的儀表接口模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電動車動力控制系統(tǒng)，其特征在于，所述電池控制模塊與所述逆變器控制模塊分別與所述任務(wù)管理模塊通過程序調(diào)用進(jìn)行交互。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電動車動力控制系統(tǒng)，其特征在于，所述電動車動力控制系統(tǒng)還包括電機，所述電機與所述驅(qū)動電路連接，而將控制電路集成于動力控制器之中，即將常規(guī)電機控制器分成兩部分，以光纖相連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電動車動力控制系統(tǒng)，其特征在于，所述電動車動力控制系統(tǒng)還包括電池組，所述電池組與所述多個本地電子控制單元連接。
7.一種電動車動力控制器，其特征在于，包括如權(quán)利要求1至6任意一項所述的電動車動力控制系統(tǒng)中的動力控制單元。
【文檔編號】B60L15/00GK104309497SQ201410515941
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月29日
【發(fā)明者】王俊毅 申請人:王俊毅