CN102019925B - 一种基于单片机的电动汽车整车控制器的通用控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于单片机的电动汽车整车控制器的通用控制方法，包括一种基于单片机的多功能嵌入式控制器和根据控制器的控制需求搭配的适当的***芯片和信号调理电路，该控制器包含了A/D接口、PWM接口、I/O接口、CAN接口、SCI接口、SPI接口；其中PWM接口用于串联车和混联车APU***的励磁模块的驱动，也用于输出占空比0%～100%可变、幅值为+15V的PWM信号，通过PWM滤波、控制模式选择之后，对内燃机、电机油门进行控制。本发明着重于整车控制器控制方法的通用性设计，使整车控制器可以适应不同驱动***之间的控制需求。
Description
技术领域
本发明属于电动车整车控制技术领域，具体涉及一种基于单片机的电动汽车整车控制器的通用控制方法。
技术背景
随着能源的日益的稀缺，环境的日益恶化，更节能、更环保的电动汽车孕育而生。电动汽车和传统汽车比较，除了要对传统内燃机的控制外，还需要增加对电驱动***和能源存储***的控制。为能使电动汽车的正常平稳运行，内燃机、电驱动***和储能***等之间必须协调工作，整车控制器的作用正是解决以上部件之间的协作问题，总的来说，整车控制器通过尽可能多的采集到整车运行信息，再通过对信息的运算分析判断，以保证满足整车动力性和乘坐舒适性的前提下，对内燃机、电驱动***和储能***优化控制。充分发挥各个部件的优势，以提高燃油经济性和排放，达到节能环保的目地。电动汽车按驱动方式分为纯电动车和混合动力车两大类，混合动力车再可细分为串联、并联和混联三种。电动汽车在不同的动力驱动方式下对整车控制器的需求也不一样。
当前技术下，内燃机、电驱动***和储能***三大部件之间主要通过成熟、稳定的CAN网络与整车控制器联系，给整车控制器反馈当前部件的运行状态和接受来自整车控制器的控制指令。不过专用的整车控制器适应的驱动模式单一，降低了其使用灵活性，不利于整车产品的升级及产品的换代，延长了产品开发周期 。
随着人们对电动汽车的要求不断提高，运行更为平稳、乘坐更为舒适、更节能、更环保已经成为电动汽车的发展趋势，这就需要对司机的操作行为（踏板深度、档位位置等）、整车运行模式及整车其它部件的工作状态需要更细化的采样和控制，这样各部件之间跟整车控制器的信息交流势必越来越多，整车控制器的通讯接口、I/O口、A/D口、D/A口等需要接收更多信息，处理更多数据，单一的CAN总线结构已经不能满足整车控制器的功能需求。
发明内容
针对上述现有电动车整车控制器技术中存在的运行稳定性不高、使用灵活性低的缺点，本发明提供一种基于单片机的电动汽车整车控制器的通用控制方法，使整车控制器可以适应不同驱动***之间的控制需求。
本发明采用的技术方案是：所述的基于单片机的电动汽车整车控制器的通用控制方法，包括一种基于单片机的多功能嵌入式控制器和根据控制器的控制需求搭配的适当的***芯片和信号调理电路，该控制器包含了A/D接口、PWM接口、I/O接口、CAN接口、SCI接口、SPI接口；其中PWM接口用于串联车和混联车APU***的励磁模块的驱动，也用于输出占空比0%～100%可变、幅值为+15V的PWM信号，通过PWM滤波、控制模式选择之后，对内燃机、电机油门进行控制。
本发明综合分析了电动汽车上述各个驱动方式下对整车控制资源的需求，由需求进行了通用性控制方法设计，因为整车控制器硬件无需再重新开发，丰富的接口可以适应电动汽车对信号的采集和输出需求，故此，在不同驱动模式开发中可以只需要对控制策略的进行相应的修改便可运用。大大的缩短了整车控制***的开发周期，节约开发成本。
附图说明
图1为本发明的原理框图。
图2为本发明的控制流程图。
具体实施方式
下面通过附图和具体实施例来进一步阐述本发明。
附图给出了本发明的一个实施例，通过附图可以看出本发明涉及一种电动车整车控制方法，为基于单片机的电动汽车整车控制器的通用控制方法，包括一种基于单片机的多功能嵌入式控制器和根据控制器的控制需求搭配的适当的***芯片和信号调理电路，该控制器包含了A/D接口、PWM接口、I/O接口、CAN接口、SCI接口、SPI接口；其中PWM接口用于串联车和混联车APU***的励磁模块的驱动，也用于输出占空比0%～100%可变、幅值为+15V的PWM信号，通过PWM滤波、控制模式选择之后，对内燃机、电机油门进行控制。
如图1所示，以freescale的16位微处理器为核心，根据整车控制器的控制需求搭配了适当的***芯片和信号调理电路。这款控制器具备主从两个独立的内核。两个内核可独立对各个模块进行操作，由内存管理实现双核之间数据共享。在具体的运用中，主处理器主要用于做控制算法的运算，从处理器用于接口模块管理如A/D结果扫描、CAN收发、SPI读写等。灵活的软件触发中断功能，可以随时让主处理器触发协处理器辅助做相应的接口管理。主从处理器的运用大大提高了整车控制程序的运行效率。如图中所示，整车踏板信号、电压电流信号和温度信号的输入接口连接至微处理器的A/D数据转换口；PWM励磁控制信号和内燃机、电机油门控制信号由微控制器PWM接口匹配外部调理电路输出，其中根据内燃机对控制信号要求的不同，由跳线选择相应的输出方式；接触器控制、风扇热管理控制、状态指示控制、接触器状态、司机台操作指令及各个部件的启停状态等IO信号输入至微处理器的I/O数据转换口，根据输入输出信号的不同类型，也可以方便的通过跳线的选择相应的检测方式和输出方式；4路独立的CAN通道，由图中所示，可以灵活的构成点对点或一点对多点的网络通讯方式，完成控制参数的有效传递和传感器信号的共享，同时，根据运用场合的不同，可以选择采用光纤方式或电缆方式进行通讯，确保整车控制***的安全稳定运行；SCI接口通过RS232芯片的电平转换与PC通讯，完成基于bootloader的程序更新和基于freemaster的在线参数监控和在线数据修改；SPI接口通过片选信号选择是对实时时钟芯片操作还是对存储器操作，实现在整车发生故障时当时时间的读取和故障前10秒内的整车运行状态信息的记录。
如图2所示,整车控制器完成外设初始化操作后，由周期定时器产生周期为1ms的控制时基。控制流程如图中所示，整车控制器由信号输入模块采集到当前司机踏板的深度、方向信号、电机转速、电压电流及各部件运行状态等控制参数，由故障处理模块判断当前整车运行是否正常，如不正常给出故障类别和故障等级，再根据当前故障等级给出警告、限功和停车三种运行模式。matlab控制程序模块根据运行模式，由司机踏板解析出当前整车的功率需求。在满足内燃机和电机的外特性的条件下，根据当前储能***的荷电量，充分考虑内燃机的燃油经济性和排放性，发挥内燃机和电机的各自的优势，将解析出来的整车功率需求合理的分配给内燃机和电机。最后由信号输出模块输出各个部件的控制指令。
Claims (1)
1.一种基于单片机的电动汽车整车控制器的通用控制方法，包括一种基于单片机的多功能嵌入式控制器和根据控制器的控制需求搭配的适当的***芯片和信号调理电路，该控制器包含了A/D接口、PWM接口、I/O接口、CAN接口、SCI接口，其中PWM接口用于串联车和混联车APU***的励磁模块的驱动，也用于输出占空比0%～100%可变、幅值为+15V的PWM信号，通过PWM滤波、控制模式选择之后，对内燃机、电机油门进行控制，其特征在于，还包括SPI接口和matlab控制程序模块，所述SPI接口通过片选信号选择是对实时时钟芯片操作还是对存储器操作，实现在整车发生故障时当时时间的读取和故障前10秒内的整车运行状态信息的记录，整车控制器由信号输入模块采集到当前司机踏板的深度、方向信号、电机转速、电压电流及各部件运行状态等控制参数，由故障处理模块判断当前整车运行是否正常，如不正常给出故障类别和故障等级，再根据当前故障等级给出警告、限功和停车三种运行模式；matlab控制程序模块根据运行模式，由司机踏板解析出当前整车的功率需求；在满足内燃机和电机的外特性的条件下，根据当前储能***的荷电量，充分考虑内燃机的燃油经济性和排放性，发挥内燃机和电机的各自的优势，将解析出来的整车功率需求合理的分配给内燃机和电机，最后由信号输出模块输出各个部件的控制指令。
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