CN206124777U - 一种电动汽车执行器控制*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电动汽车执行器控制***。所述***包括：嵌入式处理模块、驱动电路模块及执行器电路模块，还包括锁存电路模块；其中所述嵌入式处理模块，用于根据运行策略输出继电器控制信号和锁存使能信号；所述锁存电路模块包括锁存逻辑单元，用于将所述继电器控制信号传输给驱动电路模块，并接收到所述锁存使能信号时，将所述继电器控制信号进行锁存；所述驱动电路模块，用于根据输入的继电器控制信号产生驱动信号，并传输给所述执行器电路模块中的继电器；所述执行器电路模块，用于根据接收的驱动信号控制继电器的开启或关闭，从而控制电动机的运作状态。本实用新型公开的所述控制***提高了执行器控制的可靠性和安全性，且结构简单、成本低廉。

Description

一种电动汽车执行器控制***

技术领域

本实用新型实施例涉及电动汽车技术领域，尤其涉及一种电动汽车执行器控制***。

背景技术

电动汽车一般由锂离子电池组向电动机等用电设备进行供电，从而由电动机驱动汽车行驶。高压继电器作为锂离子电池组和用电设备之间的桥梁，具有重要的安全意义。高压继电器控制一般由微控制单元(Microcontroller Unit，MCU，也称为嵌入式处理模块)，通用输入输出端口(General Purpose Input Output，GPIO)与继电器的驱动电路模块进行直接控制。MCU根据运行策略产生控制信号，通过GPIO传输给驱动电路模块，进而由驱动电路模块转换成继电器的驱动信号。继电器和发动机构成执行器电路模块，驱动信号被传输给执行器电路模块中的继电器，控制其开启或关闭，以便连通锂离子电池组向电动机等用电设备的供电回路。

在电动汽车启动的过程中，有相应的安全策略对高压继电器进行控制，保证电动汽车安全启动。但是，在电动汽车行驶过程中，MCU受到外部干扰或其他原因而产生复位现象，无法正常的输出控制信号，导致此时各高压继电器状态无法确定(可能是断开也可能是闭合)，容易导致无法预知的故障，进而引发设备和人员安全事故。

现有技术通过增加逻辑门控制模块，包括相连的串行输入并行输出芯片和异或逻辑门阵列。串行输入并行输出芯片与所述MCU模块连接，异或逻辑门阵列与所述继电器控制驱动模块连接。异或逻辑门阵列提供状态控制，下拉电阻确保初始状态稳定，串行输入并行输出芯片提供扩展输出通道。通过串行输入并行输出芯片转换MCU发送的指令来控制输出电平的高低，再通过异或逻辑门阵列进行逻辑判断，继而完成相应继电器的开关操作。一旦发生上电步骤异常和MCU复位，则统一断开各高压继电器，等待下次指令，此现有技术解决了传统高压继电器控制方法在***上电和复位过程中开关状态不确定的问题，但同时由于各高压继电器统一一直处于断开状态，导致了电动汽车动力的突然中断，将引起极大的安全隐患。

实用新型内容

本实用新型提供一种电动汽车执行器控制***，以解决MCU复位过程中动力中断的问题。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种电动汽车执行器控制***，包括嵌入式处理模块、驱动电路模块及执行器电路模块，其特征在于，还包括：锁存电路模块，其中：

所述嵌入式处理模块，用于根据运行策略输出继电器控制信号和锁存使能信号；

所述锁存电路模块包括锁存逻辑单元，与所述嵌入式处理模块相连，用于将所述继电器控制信号通过输出端传输给驱动电路模块，并接收到所述锁存使能信号时，将所述输出端输出的继电器控制信号进行锁存；

所述驱动电路模块，与所述锁存逻辑单元相连，用于根据输入的继电器控制信号产生驱动信号，并传输给所述执行器电路模块中的继电器；

所述执行器电路模块，与所述驱动电路模块相连，用于根据接收的驱动信号控制继电器的开启或关闭，从而控制电动机的运作状态。

进一步地，所述控制***中，所述嵌入式处理模块具体用于在***上电时，输出控制所述执行器电路模块进行预充操作的继电器控制信号和锁存使能信号，且在预充结束时，输出控制所述执行器电路模块进行正常操作的继电器控制信号和锁存使能信号。

进一步地，所述控制***中，所述锁存电路模块还包括：

缓启动控制单元，与所述锁存逻辑单元相连，用于当***快速上下电时，延时输出控制所述锁存逻辑单元进行正常输出的输出使能信号；

所述锁存逻辑单元，还用于在接收到输出使能信号时，将输入的继电器控制信号从输出端输出。

进一步地，所述控制***中，所述锁存逻辑单元包括锁存器，所述锁存器包括：

至少一个继电器信号输入端和至少一个继电器信号输出端，分别与所述嵌入式处理模块的控制输出端和所述驱动电路模块的控制输入端相连，用于传输继电器控制信号；

锁存使能输入端，与所述嵌入式处理模块的锁存使能输出端相连，用于接收所述锁存使能信号；

输出使能输入端，与所述缓启动控制单元的输出使能输出端相连，用于接收所述输出使能信号。

进一步地，所述控制***中，所述缓启动控制单元包括：

串联在***电源和地线之间的第一电阻和NMOS管，所述第一电阻和NMOS管之间的连接点处与所述锁存逻辑单元相连，用于输出所述输出使能信号；

串联的第二电阻和第一电容，与所述第一电阻和NMOS管并联；

第三电阻，与所述第一电容并联，且并联连接点与所述NMOS管的控制端相连，用于通过所述第一电容的充放电改变所述并联连接点的电位值，从而控制所述NMOS管的导通或断开。

其中，所述锁存器为多通道锁存器。

进一步地，所述控制***中，所述执行器电路模块包括三个继电器，分别为主正继电器、主负继电器和预充继电器，所述预充继电器串联限流电阻，且与所述主正继电器并联；

所述预充操作的继电器控制信号包括主正继电器断开信号、主负继电器闭合信号和预充继电器闭合信号；

所述正常操作的继电器控制信号包括主正继电器闭合信号、主负继电器闭合信号和预充继电器断开信号。

本实用新型通过使用锁存电路模块控制，能够锁存执行器的状态，解决了电动汽车在行车过程因为MCU受干扰复位产生动力中断的问题，提高了执行器控制的可靠性和安全性，且结构简单、成本低廉。

附图说明

图1为本实用新型实施例一提供的一种电动汽车执行器控制***的示意图；

图2为本实用新型实施例一提供的执行器电路模块的示意图；

图3为本实用新型实施例二提供的一种电动汽车执行器控制***的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1是本实用新型实施例一提供的一种电动汽车执行器控制***的***示意图。如图1所示，本实用新型实施例提供一种电动汽车执行器控制***，通过***中锁存电路模块控制，能够锁存执行器的状态，解决了电动汽车在行车过程因为MCU受干扰复位产生动力中断的问题。

所述控制***，包括嵌入式处理模块10、驱动电路模块30及执行器电路模块40，还包括：锁存电路模块20，其中：

所述嵌入式处理模块10，用于根据运行策略输出继电器控制信号和锁存使能信号；所述锁存电路模块20包括锁存逻辑单元201，与所述嵌入式处理模块10相连，用于将所述继电器控制信号通过输出端传输给驱动电路模块30，并接收到所述锁存使能信号时，将所述输出端输出的继电器控制信号进行锁存；所述驱动电路模块30，与所述锁存逻辑单元201相连，用于根据输入的继电器控制信号产生驱动信号，并传输给所述执行器电路模块40中的继电器；所述执行器电路模块40，与所述驱动电路模块30相连，用于根据接收的驱动信号控制继电器的开启或关闭，从而控制电动机的运作状态。

上述方案中，所述嵌入式处理单元10是以MCU或ARM等处理器及其嵌入式软件为核心的，其***电路可以根据需要灵活配置，如必要的模数转换器，晶振，EEPROM，外部看门狗(外部监控芯片)等等，都属于嵌入式***常见的配置技术。优选为MCU。

所述锁存逻辑单元201是以具有记忆功能的二进制存储器件，如锁存器或触发器为核心，配置必要的***电路器件构成。本实施例中优选的多通道锁存器，其型号为德州仪器(TI)的SN74HC573A-Q1。

所述开关驱动电路单元30是以智能MOS开关，如高边开关或低边开关为核心，配置必要的***电路构成。本实施例优选为多通道的高边开关。

所述执行器电路单元40可以是继电器，电磁阀等等控制装置。本实施例优选为继电器。

为了更加清晰的展现本实用新型实施例一的方案实施过程，下面以一具体电动汽车高压上电实例进行详细介绍：

信号说明：H表示高电平，L表示低电平。LE_EN为锁存控制信号,LE_EN＝L时锁存执行器状态；PRE_EN为预充继电器控制信号；NEG_EN为主负继电器控制信号；CHG_EN为充电继电器控制信号；POS_EN为主正继电器控制信号。DC5V为嵌入式处理模块10与锁存电路模块20的工作电压，第二电容C2为锁存逻辑单元201VCC端提供更稳定的电压，电阻R4和R5串联分压，电阻R6、R7、R8和R9限流输入电流。

初始状态，***未上电阶段，嵌入式处理模块10的所有输出信号(PRE_EN/NEG_EN/POS_EN)均为低电平；锁存电路模块20的所有输出信号(PRE/NEG/POS)均为低电平；开关驱动电路模块30及执行器电路模块40均不工作，预充继电器K1断开，主负继电器K2断开，主正继电器K3断开

***上电预充阶段，预充条件满足时，嵌入式处理模块10启动预充过程，控制LE_EN＝H→PRE_EN＝H，NEG_EN＝H，POS_EN＝L→LE_EN＝L，即控制闭合预充继电器K1与主负继电器K2，断开主正继电器K3，并通过锁存使能输入端接收锁存使能信号锁存继电器状态。

预充结束阶段，闭合主正继电器K3，即：LE_EN＝H→PRE_EN＝H，NEG_EN＝H，POS_EN＝H→LE_EN＝L，即控制闭合预充继电器K1与主负继电器K2，闭合主正继电器K3。延迟一定时间后，断开预充继电器K1，即：LE_EN＝H→NEG_EN＝H，POS_EN＝H，PRE_EN＝L→LE_EN＝L。至此，电动汽车完成高压上电状态，可以正常的驾驶运行。同时通过锁存使能输入端接收锁存使能信号，执行器状态被锁存，即使在行车过程中，嵌入式处理模块10中的处理器受干扰复位，在复位的过程中，执行器也能保持闭合状态，即电动汽车仍然能维持动力正常行驶，避免了突然的动力缺失导致的行驶安全隐患。

***下电阶段，嵌入式处理模块10所有输出信号(PRE_EN/NEG_EN/POS_EN)均为低电平；锁存电路模块20的所有输出信号(PRE/NEG/POS)均为低电平；开关驱动电路模块30及执行器电路模块40停止工作，预充继电器K1断开，主负继电器K2断开，主正继电器K3断开。

图2为本实用新型实施例一提供的执行器电路模块的示意图，包括三个继电器，分别为预充继电器K1、主负继电器K2和主正继电器K3，所述预充继电器K1串联限流电阻R10，且与所述主正继电器K3并联；

***上电预充阶段，预充操作的继电器控制信号包括主正继电器K3断开信号、主负继电器K2闭合信号和预充继电器K1闭合信号；

***预充结束阶段，正常操作的继电器控制信号包括主正继电器K3闭合信号、主负继电器K2闭合信号和预充继电器K1断开信号。

需要说明的是，需要进行预充操作的原因在于电机内的电容，在电路闭合瞬间，电容内如果没有充满能量，则电路中电容的充电电流会非常大，会引起过流现象，所以通常会有一个预充过程，就是通过一个限流电阻来给电容进行预充电(即本实用新型实施例中的预充操作)，过一段时间电路正常工作时再将限流电阻短路即可(即本实用新型实施例中的正常操作)。

本实用新型实施例通过使用锁存逻辑单元201，能够锁存执行器的状态，解决了电动汽车在行车过程因为MCU受干扰复位产生动力中断的问题，提高了执行器控制的可靠性和安全性，且结构简单、成本低廉。

实施例二

图3为本实用新型实施例二提供的一种电动汽车执行器控制***的示意图。

所述锁存电路模块20包括锁存逻辑单元201，还包括缓启动控制单元202。

缓启动控制单元202，与所述锁存逻辑单元201相连，用于当***快速上下电时，延时输出控制所述锁存逻辑单元201进行正常输出的输出使能信号；

所述锁存逻辑单元201，还用于在接收到输出使能信号时，将输入的继电器控制信号从输出端输出。

所述锁存电路单元201和缓启动控制单元202通过输出使能端连接，有共同的工作电源和工作地。

所述缓启动控制单元202包括：

串联在***电源和地线之间的第一电阻R3和NMOS管Q1，所述第一电阻R3和NMOS管Q1之间的连接点OE端与所述锁存逻辑单元201相连，用于输出所述输出使能信号；

串联的第二电阻R1和第一电容C1，与所述第一电阻R3和NMOS管Q1并联；

第三电阻R2，与所述第一电容C1并联，且并联连接点OE端与所述NMOS管Q1的控制端相连，用于通过所述第一电容C1的充放电改变所述并联连接点OE端的电位值，从而控制所述NMOS管Q1的导通或断开。

OE端的引脚输入低电平时，锁存逻辑单元201才处于工作状态，否则处于高阻态，也就是锁存逻辑单元201不工作，也就是说和上一级电路处于脱离关系。

某些应用场合下，如***快速上下电过程中，即***刚下电立即又上电(下电与上电间隔时间小于1秒)，此时由于时间太短，DC5V无法快速由正常的工作电压如5V，直接下降至0V，一般电源的下降过程，因为电路储能电容等器件存在，DC5V会快速下降至1V左右，然后才缓慢地下降至0。而现有的锁存器或触发器等记忆功能器件在电源电压在0.5V左右时，其内部逻辑电路会处于混乱状态，此时若快速上电，将产生错误的输出，如主正继电器和主负继电器会同时闭合，导致未经过预充过程就直接上高压，从而产生较大的浪涌电流，损坏继电器。为避免该情况，缓启动控制单元202所起的作用就是在快速上下电过程中，延时控制启动锁存逻辑单元201。

为了更加清晰的展现本实用新型实施例的方案实施过程，下面以一具体实例(***快速上下电)进行详细介绍：

当***快速下电时，DC5V掉电至2V左右，第二电阻R1与第三电阻R2的分压小于NMOS管Q1的开启电压，从而NMOS管Q1关断，OE端电压被第一电阻R3上拉至供电电源电压，处于高电平，从而锁存逻辑单元201输出端被关闭；当***在1S内快速上电，DC5V快速上升至正常的工作电压如5V，由于缓启动控制单元201存在，NMOS管Q1保持关断，OE处于高电平，锁存逻辑单元201的输出端被保持关闭；NMOS管Q1的驱动电压经由地位电阻R1与第一电容C1构成的充电电路逐渐上升，缓启动的时间由第二电阻R1与第一电容C1的时间常数决定，优选地，本实施例第二电阻R1＝100KΩ，第一电容C1＝4.7uF。当第一电容C1充电电压达到NMOS管Q1的开启电压时，NMOS管Q1导通，从而OE处于低电平，允许锁存逻辑单元201受控输出。

本实用新型实施例通过使用缓启动控制单元202，延时控制启动锁存逻辑模块201，解决了在***快速上下电过程中，锁存逻辑模块201错误输出的情况发生，提高了锁存电路模块20的可靠性和安全性。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (7)

1.一种电动汽车执行器控制***，包括嵌入式处理模块、驱动电路模块及执行器电路模块，其特征在于，还包括：锁存电路模块，其中：

所述嵌入式处理模块，用于根据运行策略输出继电器控制信号和锁存使能信号；

所述锁存电路模块包括锁存逻辑单元，与所述嵌入式处理模块相连，用于将所述继电器控制信号通过输出端传输给驱动电路模块，并接收到所述锁存使能信号时，将所述输出端输出的继电器控制信号进行锁存；

所述驱动电路模块，与所述锁存逻辑单元相连，用于根据输入的继电器控制信号产生驱动信号，并传输给所述执行器电路模块中的继电器；

所述执行器电路模块，与所述驱动电路模块相连，用于根据接收的驱动信号控制继电器的开启或关闭，从而控制电动机的运作状态。

2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述嵌入式处理模块具体用于在***上电时，输出控制所述执行器电路模块进行预充操作的继电器控制信号和锁存使能信号，且在预充结束时，输出控制所述执行器电路模块进行正常操作的继电器控制信号和锁存使能信号。

3.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述锁存电路模块还包括：

缓启动控制单元，与所述锁存逻辑单元相连，用于当***快速上下电时，延时输出控制所述锁存逻辑单元进行正常输出的输出使能信号；

所述锁存逻辑单元，还用于在接收到输出使能信号时，将输入的继电器控制信号从输出端输出。

4.根据权利要求3所述的***，其特征在于，所述锁存逻辑单元包括锁存器，所述锁存器包括：

至少一个继电器信号输入端和至少一个继电器信号输出端，分别与所述嵌入式处理模块的控制输出端和所述驱动电路模块的控制输入端相连，用于传输继电器控制信号；

锁存使能输入端，与所述嵌入式处理模块的锁存使能输出端相连，用于接收所述锁存使能信号；

输出使能输入端，与所述缓启动控制单元的输出使能输出端相连，用于接收所述输出使能信号。

5.根据权利要求3所述的***，其特征在于，所述缓启动控制单元包括：

串联在***电源和地线之间的第一电阻和NMOS管，所述第一电阻和NMOS管之间的连接点处与所述锁存逻辑单元相连，用于输出所述输出使能信号；

串联的第二电阻和第一电容，与所述第一电阻和NMOS管并联；

第三电阻，与所述第一电容并联，且并联连接点与所述NMOS管的控制端相连，用于通过所述第一电容的充放电改变所述并联连接点的电位值，从而控制所述NMOS管的导通或断开。

6.根据权利要求3所述的***，其特征在于，所述锁存器为多通道锁存器。

7.根据权利要求2所述的***，其特征在于，所述执行器电路模块包括三个继电器，分别为主正继电器、主负继电器和预充继电器，所述预充继电器串联限流电阻，且与所述主正继电器并联；

所述预充操作的继电器控制信号包括主正继电器断开信号、主负继电器闭合信号和预充继电器闭合信号；

所述正常操作的继电器控制信号包括主正继电器闭合信号、主负继电器闭合信号和预充继电器断开信号。