本發(fā)明涉及電動(dòng)汽車技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種實(shí)時(shí)高速以太網(wǎng)的整車控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

新能源汽車作為一種綠色的運(yùn)輸工具在環(huán)保、節(jié)能以及駕駛性能等方面具有諸多內(nèi)燃機(jī)汽車無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，其是由多個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成的一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，主要包括電池、電機(jī)、制動(dòng)等動(dòng)力系統(tǒng)以及其它附件。各子系統(tǒng)幾乎都通過自己的控制單元(ecu)來完成各自功能和目標(biāo)。為了滿足整車動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、安全性和舒適性的目標(biāo)，一方面必須具有智能化的人車交互接口，另一方面，各系統(tǒng)還必須彼此協(xié)作，優(yōu)化匹配，這項(xiàng)任務(wù)需要由控制系統(tǒng)中的整車控制器來完成?；诳偩€的分布式控制網(wǎng)絡(luò)是使眾多子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)協(xié)同控制的理想途徑。由于can總線具有造價(jià)低廉、傳輸速率高、安全性可靠性高、糾錯(cuò)能力強(qiáng)和實(shí)時(shí)性好等優(yōu)點(diǎn)，己廣泛應(yīng)用于中、低價(jià)位汽車的實(shí)時(shí)分布式控制網(wǎng)絡(luò)。隨著越來越多的汽車制造廠家采用can協(xié)議，can逐漸成為通用標(biāo)準(zhǔn)。整車控制器與各附件之間分別通過can線連接，但是這種方式下can線使用較多，接線繁瑣且接完線后比較凌亂。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種實(shí)時(shí)高速以太網(wǎng)的整車控制系統(tǒng)，用于減少各設(shè)備間的連接信號(hào)線束，并提高系統(tǒng)監(jiān)控水平。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：一種實(shí)時(shí)高速以太網(wǎng)的整車控制系統(tǒng)，其特征是，主要包括微控制器、模擬量輸入和輸出模塊、開關(guān)量調(diào)理模塊、繼電器驅(qū)動(dòng)模塊、高速以太網(wǎng)總線接口模塊以及電源模塊，所述開關(guān)量調(diào)理模塊的一端與多個(gè)開關(guān)量傳感器連接，開關(guān)量調(diào)理模塊的另一端與微控制器連接；所述繼電器驅(qū)動(dòng)模塊的一端通過光電隔離器與微控制器連接，所述繼電器驅(qū)動(dòng)模塊的另一端與多個(gè)繼電器連接；所述高速以太網(wǎng)總線接口模塊的一端通過光電隔離器與微控制器連接，所述高速以太網(wǎng)總線接口模塊的另一端與高速以太網(wǎng)總線連接；所述電源模塊與微控制器連接，為微處理器和各輸入、輸出模塊提供隔離電源，并對(duì)蓄電池電壓進(jìn)行監(jiān)控；所述模擬量輸入和輸出模塊的一端與微控制器連接，所述模擬量輸入和輸出模塊的另一端與加速踏板傳感器、制動(dòng)踏板傳感器連接。

進(jìn)一步地，所述開關(guān)量調(diào)理模塊的一端與充電開關(guān)、啟動(dòng)鑰匙、空調(diào)開關(guān)、模擬開關(guān)和制動(dòng)踏板開關(guān)連接。

進(jìn)一步地，所述高速以太網(wǎng)總線與監(jiān)控節(jié)點(diǎn)、通信節(jié)點(diǎn)、電池ecu和電機(jī)ecu連接。

進(jìn)一步地，所述繼電器驅(qū)動(dòng)模塊的另一端與主繼電器、空調(diào)繼電器、dc/dc繼電器和備用繼電器連接。

進(jìn)一步地，還包括故障和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，所述故障和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊存儲(chǔ)標(biāo)定的數(shù)據(jù)、故障碼和車輛特征參數(shù)。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提供的一種實(shí)時(shí)高速以太網(wǎng)的整車控制系統(tǒng)，采用高速以太網(wǎng)總線網(wǎng)絡(luò)可大大減少各設(shè)備間的連接信號(hào)線束，并提高系統(tǒng)監(jiān)控水平。另外，在不減少其可靠性的前提下，可以很方便地增加新的控制單元，拓展網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)功能。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的示意圖；

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本發(fā)明主要包括微控制器、模擬量輸入和輸出模塊、開關(guān)量調(diào)理模塊、繼電器驅(qū)動(dòng)模塊、高速以太網(wǎng)總線接口模塊和電源模塊。整車控制器對(duì)新能源汽車動(dòng)力鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行管理、協(xié)調(diào)和監(jiān)控，以提高整車能量利用效率，確保安全性和可靠性。該整車控制器采集司機(jī)駕駛信號(hào)，通過高速以太網(wǎng)總線獲得電機(jī)和電池系統(tǒng)的相關(guān)信息，進(jìn)行分析和運(yùn)算，通過高速以太網(wǎng)總線給出電機(jī)控制和電池管理指令，實(shí)現(xiàn)整車驅(qū)動(dòng)控制、能量?jī)?yōu)化控制和制動(dòng)回饋控制。該整車控制器還具有綜合儀表接口功能，可顯示整車狀態(tài)信息；具備完善的故障診斷和處理功能；具有整車網(wǎng)關(guān)及網(wǎng)絡(luò)管理功能。

下面對(duì)每個(gè)模塊功能進(jìn)行簡(jiǎn)要的說明：

1、開關(guān)量調(diào)理模塊

開關(guān)量調(diào)理模塊，用于開關(guān)輸入量的電平轉(zhuǎn)換和整型，其一端與多個(gè)開關(guān)量傳感器相連，開關(guān)量傳感器包括充電開關(guān)、啟動(dòng)鑰匙、空調(diào)開關(guān)、模擬開關(guān)和制動(dòng)踏板開關(guān)，另一端與微控制器相接；

2、繼電器驅(qū)動(dòng)模塊

繼電器驅(qū)動(dòng)模塊，用于驅(qū)動(dòng)多個(gè)繼電器，其一端通過光電隔離器與微控制器相連，另一端與多個(gè)繼電器相接，繼電器包括主繼電器、空調(diào)繼電器、dc/dc繼電器和備用繼電器；

3、高速以太網(wǎng)總線接口模塊

高速以太網(wǎng)總線接口模塊，用于提供高速以太網(wǎng)總線接口，其一端通過光電隔離器與微控制器相連，另一端與高速以太網(wǎng)總線相接；

高速以太網(wǎng)總線與電機(jī)ecu、電池ecu、通信節(jié)點(diǎn)、監(jiān)控節(jié)點(diǎn)等連接；

4、電源模塊

電源模塊，可為微處理器和各輸入、輸出模塊提供隔離電源，并對(duì)蓄電池電壓進(jìn)行監(jiān)控，與微控制器相連；

5、模擬量輸入和輸出模塊

模擬量輸入和輸出模塊，可采集0～5v模擬信號(hào)，并可輸出0～4.095v的模擬電壓信號(hào)，模擬量輸入和輸出模塊的一端與微控制器連接，模擬量輸入和輸出模塊的另一端與加速踏板傳感器和制動(dòng)踏板傳感器連接。

6、脈沖信號(hào)輸入和輸出模塊

可采集脈沖信號(hào)并調(diào)理，范圍1hz—20khz，幅度6---50v；輸出pwm信號(hào)，范圍1hz—10khz，幅度0—14v。

7、故障和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊

鐵電存儲(chǔ)器可以存儲(chǔ)標(biāo)定的數(shù)據(jù)和故障碼，車輛特征參數(shù)等，容量32k。該新能源汽車整車控制系統(tǒng)具有以下幾項(xiàng)功能：

1.對(duì)汽車行駛控制的功能

新能源汽車的動(dòng)力電機(jī)必須按照駕駛員意圖輸出驅(qū)動(dòng)或制動(dòng)扭矩。當(dāng)駕駛員踩下加速踏板或制動(dòng)踏板，動(dòng)力電機(jī)要輸出一定的驅(qū)動(dòng)功率或再生制動(dòng)功率。踏板開度越大，動(dòng)力電機(jī)的輸出功率越大。因此，整車控制器要合理解釋駕駛員操作；接收整車各子系統(tǒng)的反饋信息，為駕駛員提供決策反饋；對(duì)整車各子系統(tǒng)的發(fā)送控制指令，以實(shí)現(xiàn)車輛的正常行駛。

2.整車的網(wǎng)絡(luò)化管理

在現(xiàn)代汽車中，有眾多電子控制單元和測(cè)量?jī)x器，它們之間存在著數(shù)據(jù)交換，如何讓這種數(shù)據(jù)交換快捷、有效、無故障的傳輸成為一個(gè)問題，為了解決這個(gè)問題，德國(guó)bosch公司于20世紀(jì)80年代研制出了控制器局域網(wǎng)(can)。在電動(dòng)汽車中，電子控制單元比傳統(tǒng)燃油車更多更復(fù)雜，因此，can總線的應(yīng)用勢(shì)在必行。整車控制器是電動(dòng)汽車眾多控制器中的一個(gè)，是can總線中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)。在整車網(wǎng)絡(luò)管理中，整車控制器是信息控制的中心，負(fù)責(zé)信息的組織與傳輸，網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的監(jiān)控，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的管理以及網(wǎng)絡(luò)故障的診斷與處理。

3.制動(dòng)能量回饋控制

新能源汽車以電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的輸出機(jī)構(gòu)。電動(dòng)機(jī)具有回饋制動(dòng)的性能，此時(shí)電動(dòng)機(jī)作為發(fā)電機(jī)，利用電動(dòng)汽車的制動(dòng)能量發(fā)電，同時(shí)將此能量存儲(chǔ)在儲(chǔ)能裝置中，當(dāng)滿足充電條件時(shí)，將能量反充給動(dòng)力電池組。在這一過程中，整車控制器根據(jù)加速踏板和制動(dòng)踏板的開度以及動(dòng)力電池的soc值來判斷某一時(shí)刻能否進(jìn)行制動(dòng)能量回饋，如果可以進(jìn)行，整車控制器向電機(jī)控制器發(fā)出制動(dòng)指令，回收部分能量。

4.整車能量管理和優(yōu)化

在純電動(dòng)汽車中，電池除了給動(dòng)力電機(jī)供電以外，還要給電動(dòng)附件供電，因此，為了獲得最大的續(xù)駛里程，整車控制器將負(fù)責(zé)整車的能量管理，以提高能量的利用率。在電池的soc值比較低的時(shí)候，整車控制器將對(duì)某些電動(dòng)附件發(fā)出指令，限制電動(dòng)附件的輸出功率，來增加續(xù)駛里程。

5.車輛狀態(tài)的監(jiān)測(cè)和顯示

整車控制器應(yīng)該對(duì)車輛的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，并且將各個(gè)子系統(tǒng)的信息發(fā)送給車載信息顯示系統(tǒng)，其過程是通過傳感器和高速以太網(wǎng)總線，檢測(cè)車輛狀態(tài)及其各子系統(tǒng)狀態(tài)信息，驅(qū)動(dòng)顯示儀表，將狀態(tài)信息和故障診斷信息經(jīng)過顯示儀表顯示出來。顯示內(nèi)容包括：電機(jī)的轉(zhuǎn)速、車速，電池的電量，故障信息等。

6.故障診斷與處理

連續(xù)監(jiān)視整車電控系統(tǒng)，進(jìn)行故障診斷。故障指示燈指示出故障類別和部分故障碼。根據(jù)故障內(nèi)容，及時(shí)進(jìn)行相應(yīng)安全保護(hù)處理。對(duì)于不太嚴(yán)重的故障，能做到低速行駛到附近維修站進(jìn)行檢修。

7.外接充電管理

實(shí)現(xiàn)充電的連接，監(jiān)控充電過程，報(bào)告充電狀態(tài)，充電結(jié)束。

8.診斷設(shè)備的在線診斷和下線檢測(cè)

負(fù)責(zé)與外部診斷設(shè)備的連接和診斷通訊，實(shí)現(xiàn)uds診斷服務(wù)，包括數(shù)據(jù)流讀取，故障碼的讀和清除，控制端口的調(diào)試。