CN103779943A - 一种电动汽车的电池管理*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电动汽车的电池管理***，其特征在于：所述的管理***为单片机与FPGA通过数据线构成冗余备份结构；单片机、FPGA分别通过主控制、检测线和备份控制、检测线接入控制I\O单元，控制I\O单元通过信号线接入被控对象。本发明以FPGA作为备份***，利用FPGA可编程、响应速度快的特点，极大的增强了***的灵活性，集成度，降低了***的故障点数目。
Description
技术领域
本发明涉及电动汽车的设计制造领域，特别涉及一种电动汽车的电池管理***。
背景技术
随着人们环保意识的增强，环境污染问题越来越受到人们的重视，电动汽车作为一种新型能源的汽车在排放方面有着传统燃油车无法企及的优势。
伴随电动汽车产量的与日俱增，其功能安全必将是评价***可靠性的重要指标，然而作为电动汽车核心零部件的电池管理***在目前形势下的功能安全设计严重落后于其他核心零部件。
针对上述问题，为电动汽车提供一种新型的电池管理***，对电池组进行安全管理，避免可能产生的事故是现有技术需要解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种电动汽车的电池管理***，对电池组进行安全管理，避免可能产生的事故。
为达到上述目的，本发明的技术方案是，一种电动汽车的电池管理***，其特征在于：所述的管理***为单片机与FPGA通过数据线构成冗余备份结构；单片机、FPGA分别通过主控制、检测线和备份控制、检测线接入控制I\O单元，控制I\O单元通过信号线接入被控对象。
所述的FPGA内设有控制算法硬线逻辑单元，控制算法硬线逻辑单元与控制I\O单元通过备份控制、检测线进行连接。
所述的单片机与FPGA之间通过辅助控制端口进行连接。
所述的单片机检测到FPGA运行异常时，通过辅助控制端口将FPGA的控制、检测端口置为高阻状态，使FPGA的控制信号无效，避免FPGA的错误输出造成被控对象的错误动作；在FPGA与单片机数据交互过程中，当FPGA检测到单片机输出数据异常时，通过FPGA内置的控制算法硬线逻辑单元由备份控制、检测线，经控制I\O单元控制被控对象。
所述的单片机实时接收电池组传感器传递过来的传感器信号。
所述的单片机设有车辆通讯端口。
所述的FPGA还可以替换为PLD、CPLD。
一种电动汽车的电池管理***，本发明以FPGA作为备份***，利用FPGA可编程、响应速度快的特点，极大的增强了***的灵活性，集成度，降低了***的故障点数目。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明；
图1为本发明一种电动汽车的电池管理***的结构示意图；
在图1中，1、被控对象；2、信号线；3、控制I\O单元；4、备份控制、检测线；5、控制算法硬线逻辑电路；6、FPGA；7、辅助控制端口；8、数据线；9、单片机；10、主控制、检测线；11、传感器；12、传感器信号；13、车辆通讯端口。
具体实施方式
如图1所示，本发明为单片机9与FPGA6通过数据线8构成冗余备份结构；单片机9、FPGA6分别通过主控制、检测线10和备份控制、检测线4接入控制I\O单元3，控制I\O单元3通过信号线2接入被控对象1。
FPGA6内设有控制算法硬线逻辑单元5，控制算法硬线逻辑单元5与控制I\O单元3通过备份控制、检测线4进行连接。单片机9与FPGA6之间通过辅助控制端口7进行连接。
单片机9实时接收电池组传感器11传递过来的传感器信号12。单片机9设有车辆通讯端口13。
本发明以FPGA6作为单片机9的硬件冗余备份***。在***运行过程中，当检测到单片机9或者其他的硬件电路出现故障时，FPGA6作为备份***，接管与功能安全相关的工作，根据车辆的运行状况，控制电池管理***进入安全的模式，避免可能产生的事故。本发明以FPGA6作为备份***，利用FPGA6可编程、响应速度快的特点，极大的增强了***的灵活性，集成度，降低了***的故障点数目。
FPGA6为现场可编程逻辑门阵列，是一个含有可编辑元件的半导体设备，可供使用者现场程序化的逻辑门阵列元件。而电池管理***是为了能够提高电池的利用率，防止电池出现过充电和过放电，延长电池的使用寿命，监控电池状态的***。
FPGA6是可编程器件，PLD、CPLD也属于可编程器件，虽然相互间有差别，但是PLD、CPLD也可用于本发明所描述的***。
CPLD是一种整合性较高的逻辑元件。由于具有高整合性的特点，故其有性能提升，可靠度增加，PCB面积减少及成本下降等优点。PLD是做为一种通用集成电路，它的逻辑功能按照用户对器件编程来决定。
通过单片机9加FPGA6的结构形式，指的是以FPGA6或者其他的可编程逻辑器件作为备份冗余***，用于提高***的可靠性，所有这种架构的电池管理***都在此专利的保护范围内。
单片机9通过检测到传感器11传输的传感器信号12，经过处理后控制被控对象1执行相应的动作。
单片机9在运行过程中与FPGA6进行数据的通讯，通过特定数据的传输相互检测与监控。一旦单片机9检测到FPGA6运行异常时，通过辅助控制端口7将FPGA6的控制、检测端口置为高阻状态，使FPGA6的控制信号无效，避免FPGA6的错误输出造成被控对象的错误动作。
在FPGA6与单片机9数据交互过程中，当FPGA6检测到单片机9输出数据异常时，通过FPGA6内置的控制算法硬线逻辑电路由备份控制、检测线4，经控制I\O单元3控制被控对象。
在本发明中，单片机9和FPGA6都可以通过控制、检测电路检测被控对象1的状态，作为备份电路，FPGA6将检测的数据通过数据线8传输给单片机9，单片机9将主控制、检测线10和备份控制、检测线4的检测数据进行比较，一旦检测的数据不相同，则单片机9通过自身状态、整车状态、与整车交互的数据，综合分析数据的合理性，进一步对被控对象1进行控制，并将故障记录在非易失性存储器中，便于诊断设备进行诊断。
由于FPGA6具有可编程的特性，使得FPGA6所负责的功能有很多优化的可能性，通过编程，易于优化FPGA6中电路的功能，随着产品的发布，不用通过硬件的升级，即可以达到优化硬件电路的目的，极大的减少了产品升级的周期及费用，对于注重功能安全的电池管理***而言，本专利所述的***架构有很强的的灵活性、可靠性和实用性。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种电动汽车的电池管理***，其特征在于：所述的管理***为单片机（9）与FPGA（6）通过数据线（8）构成冗余备份结构；单片机（9）、FPGA（6）分别通过主控制、检测线（10）和备份控制、检测线（4）接入控制I\O单元（3），控制I\O单元（3）通过信号线（2）接入被控对象（1）。
2.根据权利要求1所述的一种电动汽车的电池管理***，其特征在于：所述的FPGA（6）内设有控制算法硬线逻辑单元（5），控制算法硬线逻辑单元（5）与控制I\O单元（3）通过备份控制、检测线（4）进行连接。
3.根据权利要求1所述的一种电动汽车的电池管理***，其特征在于：所述的单片机（9）与FPGA（6）之间通过辅助控制端口（7）进行连接。
4.根据权利要求1所述的一种电动汽车的电池管理***，其特征在于：所述的单片机（9）检测到FPGA（6）运行异常时，通过辅助控制端口（7）将FPGA（6）的控制、检测端口置为高阻状态，使FPGA（6）的控制信号无效，避免FPGA（6）的错误输出造成被控对象（1）的错误动作；在FPGA（6）与单片机（9）数据交互过程中，当FPGA（6）检测到单片机（9）输出数据异常时，通过FPGA（6）内置的控制算法硬线逻辑单元（5）由备份控制、检测线（4）经控制I\O单元（3）控制被控对象（1）。
5.根据权利要求1所述的一种电动汽车的电池管理***，其特征在于：所述的单片机（9）实时接收电池组传感器（11）传递过来的传感器信号（12）。
6.根据权利要求1所述的一种电动汽车的电池管理***，其特征在于：所述的单片机（9）设有车辆通讯端口（13）。
7.根据权利要求1或4所述的一种电动汽车的电池管理***，其特征在于：所述的FPGA（6）还可以替换为PLD、CPLD。
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