CN102902258A - 电动汽车集成控制***及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电动汽车集成控制***，包括电机控制器、整车控制器、电池管理***；所述整车控制器包括有信号采集单元、模式判断单元、扭矩计算单元及信号输出单元；所述信号采集单元，用于从车辆各个部件采集信号；所述模式判断单元，用于根据采集的信号确认车辆当前的工作模式；所述扭矩计算单元，用于计算扭矩；所述信号输出单元，用于根据车辆当前的工作模式向车辆各个部件输出控制信号。本发明还提供一种对应的控制方法。本发明通过独立的整车控制器采集各个部件的信号确认车辆工作模式，并根据车辆工作模式进行控制信号输出，从而实现了车辆各个部件的有效整合。

Description

电动汽车集成控制***及方法
技术领域
本发明涉及电动汽车领域，更具体地说，涉及一种电动汽车集成控制***及方法。
背景技术
汽车已成为当今社会不可缺少的交通工具，它对人类社会的进步产生了不可替代的巨大推动作用。但汽车发展的同时也面临着来自自然环境保护、能源短缺、道路交通事故等方面越来越严峻的挑战，并带来了一些负面效应。
由于电动汽车具有突出的优势，特别是在环保方面的优势，使得电动汽车的开发和研究成为各国开发绿色汽车的主流。目前很多汽车品牌都推出了自己的电动汽车，并已经投放市场。
然而，当前的大部分电动汽车中，电机控制器承担着很多的驾驶意图判断和整车故障处理的任务。例如，汽车的档位信号、油门和制动踏板信号等均是直接送至电机控制器进行处理，这样带来的问题是电机控制器不能成为一个通用的执行元件。
此外，现有电动汽车的整车控制很不成熟，使得整车的各个部件没有进行有效的整合，即电机控制器、BMS和仪表***等没有进行集中的信息采集和处理。由此造成***各部件间干涉太多，而且现有电动汽车的电机控制器除了电机控制，往往还需承担很多驾驶意图判断的任务，并造成整车***的响应速度慢，尤其是安全性和舒适性急待提高。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对上述电动汽车整车控制未有效整合的问题，提供一种电动汽车集成控制***及方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案是，提供一种电动汽车集成控制***，包括电机控制器、整车控制器、电池管理***，且所述整车控制器通过CAN总线连接电机控制器、电池管理***；所述整车控制器包括有信号采集单元、模式判断单元、扭矩计算单元及信号输出单元；所述信号采集单元，用于从车辆各个部件采集信号；所述模式判断单元，用于根据采集的信号确认车辆当前的工作模式；所述扭矩计算单元，用于计算扭矩；所述信号输出单元，用于根据车辆当前的工作模式向车辆各个部件输出控制信号。
在本发明所述的电动汽车集成控制***中，所述信号采集单元采集的信号包括车辆档位信号和充电开关信号；所述模式判断单元在车辆档位信号为驻车档且充电开关有效时，确认车辆当前工作模式为车辆充电模式；所述信号输出单元在车辆充电模式向电池管理***输出充电指令直到充电完成。
在本发明所述的电动汽车集成控制***中，所述信号采集单元采集的信号包括车辆档位信号和车钥匙信号；所述模式判断单元在车辆档位信号为驻车档且车钥匙信号为开启时，确认当前工作模式为整车上电模式；所述信号输出单元在整车上电模式时通过CAN总线从电机控制器获得母线电压，先控制预充电接触器吸合以对高压配电仓内的充电电容进行充电，并在母线电压到达预设值后使高压主回路接触器吸合预设时间，再控制预充电接触器断开。
在本发明所述的电动汽车集成控制***中，所述信号采集单元采集的信号包括车辆档位信号和车钥匙信号；所述模式判断单元在车辆档位信号为空挡且车钥匙信号为点火时，确认当前工作模式为整车预运行模式；所述信号输出单元在整车预运行模式时输出控制信号进行整车自检。
在本发明所述的电动汽车集成控制***中，所述信号采集单元采集的信号包括车辆档位信号、踏板开度信号、运行方向信号、来自电机控制器的电机状态信号及来自电池管理***的电池状态信号；所述模式判断单元在车辆档位信号为行车或倒车时，确认当前工作模式为整车运行模式；在整车运行模式时，所述扭矩计算单元根据档位信号、踏板开度信号、来自电机控制器的电机状态信号、来自电池管理***的电池状态信号计算扭矩，所述信号输出单元将扭矩计算单元计算获得的扭矩输出到电机控制器控制电机运行。
在本发明所述的电动汽车集成控制***中，所述整车控制器还包括用于对整车各个部件进行故障诊断并将故障代码存储到非易失性存储器的故障诊断模块；所述模式判断单元在当前工作模式为整车运行模式且故障诊断模块诊断预定部件故障时，确认当前工作模式为失效保护模式；在当前工作模式为失效保护模式时，电机控制器控制电机按保护模式运行。
在本发明所述的电动汽车集成控制***中，所述扭矩计算单元通过预设的数据表查找并计算扭矩，所述数据表包括各个档位、踏板开度、电机状态、电池状态对应的最佳扭矩。
本发明还提供一种电动汽车集成控制方法，包括以下步骤：
（a）整车控制器从车辆各个部件采集信号，所述整车控制器通过CAN总线连接电机控制器、电池管理***；
（b）所述整车控制器根据采集的输入信号确认车辆当前的工作模式；
（c）所述整车控制器根据车辆当前的工作模式及采集的信号实时计算扭矩并向电机控制器及车辆各个部件输出控制信号。
在本发明所述的电动汽车集成控制方法中，所述步骤（a）中采集的信号包括车辆档位信号、充电开关信号、车钥匙信号、踏板开度信号、运行方向信号、来自电机控制器的电机状态信号及来自电池管理***的电池状态信号；
所述步骤（b）中，所述整车控制器：在车辆档位信号为驻车档且充电开关有效时，确认车辆当前工作模式为车辆充电模式；在车辆档位信号为驻车档且车钥匙信号为开启时，确认当前工作模式为整车上电模式；在车辆档位信号为空挡且车钥匙信号为点火时，确认当前工作模式为整车预运行模式；在车辆档位信号为行车或倒车时，确认当前工作模式为整车运行模式；
所述步骤（c）中，所述整车控制器：在车辆充电模式向电池管理***输出充电指令直到充电完成；在整车上电模式时通过CAN总线从电机控制器获得母线电压，先控制预充电接触器吸合以对高压配电仓内的充电电容进行充电，并在母线电压到达预设值后使高压主回路接触器吸合预设时间，再控制预充电接触器断开；在整车预运行模式时输出控制信号进行整车自检；在整车运行模式时，根据档位信号、踏板开度信号、来自电机控制器的电机状态信号、来自电池管理***的电池状态信号计算扭矩，并将扭矩输出到电机控制器控制电机运行。
在本发明所述的电动汽车集成控制方法中，所述整车控制器在当前工作模式为整车运行模式时对整车各个部件进行故障诊断并将故障代码存储到非易失性存储器，且在诊断预定部件故障时，通过电机控制器控制电机按保护模式运行。
本发明的电动汽车集成控制***及方法，通过独立的整车控制器采集各个部件的信号确认车辆工作模式，并根据车辆工作模式进行控制信号输出，从而实现了车辆各个部件的有效整合。本发明通过整车控制器，可显著提高整车***的响应速度，提高车辆的安全性和舒适性。
附图说明
图1是本发明电动汽车集成控制***实施例的示意图。
图2是图1中整车控制器的连接示意图。
图3是本发明电动汽车集成控制方法实施例的流程示意图。
图4是图3中车辆工作模式判断的示意图。
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。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1-2所示，是本发明电动汽车集成控制***实施例的示意图。本实施例中的电动汽车集成控制***包括电机控制器30、整车控制器10、电池管理***20，上述整车控制器10包括有信号采集单元11、模式判断单元12、扭矩计算单元13及信号输出单元14。上述整车控制器10为电动汽车中一个独立的部件，其连接多个信号传感器（例如充电开关、空调开关、档位、车钥匙、油门踏板、制动踏板等传感器）。该整车控制器10还通过CAN总线连接到电机控制器30、电池管理***20、DC/DC模块60、绝缘监测模块70、附件控制模块（例如仪表40、充电机50的控制模块）等，以实现对这些设备的信号采集和控制。
信号采集单元11用于从车辆各个部件采集信号，其具体包括输入信号采集（例如采集充电开关、空调开关、档位、车钥匙、油门踏板、制动踏板信号等）以及CAN总线数据接收信号（例如电机控制器30和电池管理***20的信号反馈）。
模式判断单元12用于根据采集的信号确认车辆当前的工作模式。具体地，该模式判断单元12可通过查询参照表实现工作模式判断，该参照表中存储有汽车的所有工作模式以及对应的输入信号（例如充电开关、空调开关、档位、车钥匙、油门踏板、制动踏板等信号）。
扭矩计算单元13用于根据踏板信号（加速踏板或制动踏板的开度）、来自电机控制器的电机状态（例如电机转速、电机温度）、电池管理***状态（例如电池的总电压、电池的荷电状态和电池的温度状态），实时计算出当前能够输出的最大转矩。具体地，该扭矩计算单元13通过预设的数据表查找当前应该输出的扭矩，该数据表包括各个档位、踏板开度、电机状态、电池状态对应的扭矩计算公式。
信号输出单元14用于根据车辆当前的工作模式向车辆各个部件输出控制信号。在工作模式发生切换时，信号输出单元14按照切换后的工作模式输出控制信号。该信号输出单元14也可按照一个参照表进行控制信号输出，该参照表中存储有各个工作模式对应的控制信号。
本上述电动汽车整车控制***通过在整车上搭载整车控制器（VCU）10，能够将电机控制器从驾驶意图判断等任务中解脱出来，使得电机控制器只需要单纯的接收整车控制指令和反馈当前电机状态。并且，整车控制器10通过采集电池管理***（BMS）的相关信息，能更好的计算出当前整车需要的目标扭矩或转速，改变当前电机控制器还需要与电池管理***进行交互来实现限功率及故障处理的现状。
在本发明的一个实施例中，上述信号采集单元11采集的信号包括车辆档位信号和充电开关信号。模式判断单元12在车辆档位信号为驻车档且充电开关有效（即充电线被连接）时，确认车辆当前工作模式为车辆充电模式。信号输出单元14在车辆充电模式向电池管理***输出充电指令直到充电完成（信号采集单元11将从电池管理***采集的电池状态直接反馈给该信号输出单元14），并向仪表输出控制信号进行充电状态显示。在充电开关信号有效时，信号采集单元11可仅采集电池状态信号，而忽略其他信号（例如车钥匙信号等）。并且，在充电开关信号有效时，可限制挂档等操作。
在本发明的另一实施例中，信号采集单元11采集的信号包括车辆档位信号和车钥匙信号（此时充电开关信号无效）。模式判断单元12在车辆档位信号为驻车档且车钥匙信号为开启时，确认当前工作模式为整车上电模式。信号输出单元14在整车上电模式时通过CAN总线从电机控制器30获得母线电压，先控制预充电接触器吸合以对高压配电仓内的充电电容进行充电，并在母线电压到达预设值后使高压主回路接触器吸合预设时间，再控制预充电接触器断开，从而完成整车上电。
在本发明的又一实施例中，信号采集单元11采集的信号包括车辆档位信号和车钥匙信号。模式判断单元12在车辆档位信号为空挡且车钥匙信号为点火时，确认当前工作模式为整车预运行模式。信号输出单元14在整车预运行模式时输出控制信号进行整车自检。
在本发明的又一实施例中，信号采集单元11采集的信号包括车辆档位信号、踏板开度信号（油门踏板及刹车踏板）、运行方向信号、来自电机控制器的电机状态信号及来自电池管理***的电池状态信号等。模式判断单元12在车辆档位信号为行车或倒车时，确认当前工作模式为整车运行模式。在整车运行模式，扭矩计算单元13根据档位信号、踏板开度信号、来自电机控制器的电机状态信号、来自电池管理***的电池状态信号计算扭矩。信号输出单元14将扭矩计算单元13计算获得的扭矩输出到电机控制器30控制电机运行。
在上述的整车控制器10中，还可包括一个用于对整车各个部件进行故障诊断的故障诊断模块。该故障诊断模块将诊断获得的故障代码存储到非易失性存储器，以便于车辆维修。模式判断单元12在当前工作模式为整车运行模式且故障诊断模块诊断预定部件故障（例如整车控制器10和电机控制器30之间的CAN总线断线，导致通讯中断）时，确认当前工作模式为失效保护模式。在当前工作模式为失效保护模式时，电机控制器控制电机按保护模式运行，使车辆可运行到安全的区域进行维护。
如图3所示，是本发明电动汽车集成控制方法实施例的流程示意图。该方法包括以下步骤：
步骤S31：整车控制器从车辆各个部件采集信号。上述整车控制器为电动汽车中独立于电机控制器的设备。具体地，整车控制器通过传感器采集各个输入信号采集（例如采集充电开关、空调开关、档位、车钥匙、油门踏板、制动踏板信号等）并通过CAN总线数据接收信号（例如电机控制器30和电池管理***20的信号反馈）。
步骤S32：整车控制器根据采集的输入信号确认车辆当前的工作模式。具体地，整车控制器可通过查询参照表实现工作模式判断，该参照表中存储有汽车的所有工作模式以及对应的输入信号（例如充电开关、空调开关、档位、车钥匙、油门踏板、制动踏板等信号）。
步骤S33：整车控制器根据车辆当前的工作模式、来自电机控制器的电机状态、电池管理***状态实时计算扭矩并向电机控制器及车辆各个部件输出控制信号，上述整车控制器通过CAN总线连接电机控制器、电池管理***。
在上述步骤S31中，整车控制器采集的信号包括车辆档位信号、充电开关信号、车钥匙信号、踏板开度信号、运行方向信号、来自电机控制器的电机状态信号（例如电机转速、电机温度等）及来自电池管理***的电池状态信号（例如电池的总电压、电池的荷电状态和电池的温度状态）等。相应地，如图4所示，上述步骤S32可进一步包括：
步骤S41：整车控制器判断车辆档位信号是否为驻车档及充电开关是否有效，并在车辆档位信号为驻车档且充电开关有效时执行步骤S42，否则执行步骤S43。
步骤S42：整车控制器确认车辆当前工作模式为车辆充电模式，并返回步骤S41，重新根据采集的信号进行模式判断。
步骤S43：整车控制器判断车钥匙信号是否开启，并在车钥匙信号未开启时执行步骤S44，否则执行步骤S45。
步骤S44：整车控制器确认当前工作模式为车辆停止模式，并返回步骤S41，重新根据采集的信号进行模式判断。
步骤S45：整车控制器判断上电是否完成，若上电完成则执行步骤S47，否则执行步骤S46。
步骤S46：整车控制器确认当前工作模式为整车上电模式（此时车辆档位信号为空挡且车钥匙开启），并返回步骤S41，重新根据采集的信号进行模式判断。
步骤S47：整车控制器判断车辆运行是否准备就绪（车辆档位信号是否为行车或倒车档且车钥匙是否为点火），并在车辆运行准备就绪时执行步骤S49，否则执行步骤S48。
步骤S48：整车控制器确认当前工作模式为整车预运行模式（此时车辆档位信号为空挡），并返回步骤S41，重新根据采集的信号进行模式判断。
步骤S49：整车控制器确认当前工作模式为整车运行模式，并返回步骤S41，循环进行模式判断。
在上述方法中，整车控制器在当前工作模式为整车运行模式时对整车各个部件进行故障诊断并将故障代码存储到非易失性存储器，并在诊断预定部件故障时，通过电机控制器控制电机按保护模式运行。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种电动汽车集成控制***，其特征在于：包括电机控制器、整车控制器、电池管理***，且所述整车控制器通过CAN总线连接电机控制器、电池管理***；所述整车控制器包括有信号采集单元、模式判断单元、扭矩计算单元及信号输出单元；所述信号采集单元，用于从车辆各个部件采集信号；所述模式判断单元，用于根据采集的信号确认车辆当前的工作模式；所述扭矩计算单元，用于计算扭矩；所述信号输出单元，用于根据车辆当前的工作模式向车辆各个部件输出控制信号。 
2.根据权利要求1所述的电动汽车集成控制***，其特征在于：所述信号采集单元采集的信号包括车辆档位信号和充电开关信号；所述模式判断单元在车辆档位信号为驻车档且充电开关有效时，确认车辆当前工作模式为车辆充电模式；所述信号输出单元在车辆充电模式向电池管理***输出充电指令直到充电完成。 
3.根据权利要求1所述的电动汽车集成控制***，其特征在于：所述信号采集单元采集的信号包括车辆档位信号和车钥匙信号；所述模式判断单元在车辆档位信号为驻车档且车钥匙信号为开启时，确认当前工作模式为整车上电模式；所述信号输出单元在整车上电模式时通过CAN总线从电机控制器获得母线电压，先控制预充电接触器吸合以对高压配电仓内的充电电容进行充电，并在母线电压到达预设值后使高压主回路接触器吸合预设时间，再控制预充电接触器断开。
4.根据权利要求1所述的电动汽车集成控制***，其特征在于：所述信号采集单元采集的信号包括车辆档位信号和车钥匙信号；所述模式判断单元在车辆档位信号为空挡且车钥匙信号为点火时，确认当前工作模式为整车预运行模式；所述信号输出单元在整车预运行模式时输出控制信号进行整车自检。
5.根据权利要求1所述的电动汽车集成控制***，其特征在于：所述信号采集单元采集的信号包括车辆档位信号、踏板开度信号、运行方向信号、来自电机控制器的电机状态信号及来自电池管理***的电池状态信号；所述模式判断单元在车辆档位信号为行车或倒车时，确认当前工作模式为整车运行模式；在整车运行模式，所述扭矩计算单元根据档位信号、踏板开度信号、来自电机控制器的电机状态信号、来自电池管理***的电池状态信号计算扭矩，所述信号输出单元将扭矩计算单元计算获得的扭矩输出到电机控制器控制电机运行。
6.根据权利要求5所述的电动汽车集成控制***，其特征在于：所述整车控制器还包括用于对整车各个部件进行故障诊断并将故障代码存储到非易失性存储器的故障诊断模块；所述模式判断单元在当前工作模式为整车运行模式且故障诊断模块诊断预定部件故障时，确认当前工作模式为失效保护模式；在当前工作模式为失效保护模式时，电机控制器控制电机按保护模式运行。
7.根据权利要求5所述的电动汽车集成控制***，其特征在于：所述扭矩计算单元通过预设的数据表查找并计算扭矩，所述数据表包括各个档位、踏板开度、电机状态、电池状态对应的最佳扭矩。
8.一种电动汽车集成控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
（a）整车控制器从车辆各个部件采集信号，所述整车控制器通过CAN总线连接电机控制器、电池管理***；
（b）所述整车控制器根据采集的输入信号确认车辆当前的工作模式；
（c）所述整车控制器根据车辆当前的工作模式及采集的信号实时计算扭矩并向电机控制器及车辆各个部件输出控制信号。 
9.根据权利要求8所述的电动汽车集成控制方法，其特征在于：所述步骤（a）中采集的信号包括车辆档位信号、充电开关信号、车钥匙信号、踏板开度信号、运行方向信号、来自电机控制器的电机状态信号及来自电池管理***的电池状态信号；
所述步骤（b）中，所述整车控制器：在车辆档位信号为驻车档且充电开关有效时，确认车辆当前工作模式为车辆充电模式；在车辆档位信号为驻车档且车钥匙信号为开启时，确认当前工作模式为整车上电模式；在车辆档位信号为空挡且车钥匙信号为点火时，确认当前工作模式为整车预运行模式；在车辆档位信号为行车或倒车时，确认当前工作模式为整车运行模式；
所述步骤（c）中，所述整车控制器：在车辆充电模式向电池管理***输出充电指令直到充电完成；在整车上电模式时通过CAN总线从电机控制器获得母线电压，先控制预充电接触器吸合以对高压配电仓内的充电电容进行充电，并在母线电压到达预设值后使高压主回路接触器吸合预设时间，再控制预充电接触器断开；在整车预运行模式时输出控制信号进行整车自检；在整车运行模式时，根据档位信号、踏板开度信号、来自电机控制器的电机状态信号、来自电池管理***的电池状态信号计算扭矩，并将扭矩输出到电机控制器控制电机运行。
10.根据权利要求9所述的电动汽车集成控制方法，其特征在于：所述整车控制器在当前工作模式为整车运行模式时对整车各个部件进行故障诊断并将故障代码存储到非易失性存储器，且在诊断预定部件故障时，通过电机控制器控制电机按保护模式运行。
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