本發(fā)明涉及一種純電動汽車整車控制系統(tǒng)，屬于新能源汽車技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)汽車消耗大量的石油資源，并排放尾氣產(chǎn)生環(huán)境污染，在能源危機凸顯的當今時代，電能作為一種可再生的能源受到各國青睞，在此基礎(chǔ)上，電動汽車迎來了蓬勃的發(fā)展。

整車控制器電動汽車的核心部件之一，是電動汽車的大腦，指揮車輛進行運作。整車控制器的性能優(yōu)劣直接影響到電動汽車的性能好壞。整車控制器必須具備可靠的運行狀態(tài)，合理的策略分析以及有效的驅(qū)動控制。

現(xiàn)有的純電動汽車整車控制器發(fā)展并不成熟，需要繼續(xù)研發(fā)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，提供一種純電動汽車整車控制系統(tǒng)。

本發(fā)明為達到上述目的，所采用的技術(shù)手段是：一種純電動汽車整車控制系統(tǒng)，包含整車控制器，模擬信號輸入電路，脈沖信號輸入電路，數(shù)字開關(guān)信號輸入電路，電源及復位電路，高邊開關(guān)輸出電路，低邊開關(guān)輸出電路，高速can收發(fā)電路；所述高速can收發(fā)電路采用三路獨立的隔離高速can總線，與電機控制器、電池管理單元、儀表組成電動車輛can網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)整車控制器同電機、電池、儀表的通訊，掌握車輛實時狀態(tài)，并具有多個拓展接口；整車控制器通過輸入電路采集加速、制動踏板信號輸入，采集鑰匙在各個擋的信號，采集前進、倒退、空擋的檔位信號，并控制高邊開關(guān)輸出、低邊開關(guān)輸出進而控制繼電器電路；其高邊開關(guān)輸出電路控制車輛動力系統(tǒng)主接觸器和預充電繼電器，進而控制車輛上下電；在車輛運行中，整車控制器通過采集油門踏板、制動踏板以及電池、電機的信息，進行制動策略的匹配節(jié)約電能；整車控制器采集檔位信號，根據(jù)運行狀態(tài)限定檔位的變換規(guī)則，防止檔位誤掛。

進一步的，所述整車控制器采用mc9s12xeq512單片機，控制器電源由車載12v蓄電池供電，并分為兩路，其中一路為功率12v供電，由高低邊驅(qū)動mos芯片供電；另一路為12v轉(zhuǎn)5v電源供給數(shù)字5v電路使用，包括可配置數(shù)字開關(guān)量輸入電路、脈沖信號輸入，以及給微控制器最小系統(tǒng)、看門狗電路及復位電路和eeprom使用，其中電壓模擬量輸入電路為0～5v和4～20ma電流模擬量輸入電路為數(shù)字5v經(jīng)過電容電感濾波而成的模擬5v電路，其模擬地與數(shù)字地單點連接，降低電壓擾動；

整車控制器設(shè)置接口和外圍保護電路，在可配置數(shù)字開關(guān)量輸入電路、電壓模擬量輸入電路、4～20ma電流模擬量輸入電路、脈沖信號輸入模塊進口，都設(shè)置有針對于輸入電路的電磁保護，可以抵御600w浪涌電流，防過壓，并有emc器件保證高頻噪聲不會干擾電路；在輸出端口，高邊開關(guān)輸出、低邊開關(guān)輸出設(shè)置了針對功率輸出電路的接口保護，包括采用回流二極管防止感性負載的斷負載脈沖電壓、輸出過電壓、輸出短路保護；在驅(qū)動功率芯片時，采用數(shù)字邏輯觸發(fā)器件74ahc245控制，建立了功率器件和數(shù)字電路間的隔離，保護核心控制器。

更進一步的，所述可配置數(shù)字開關(guān)量輸入電路共有18路，通過一個配置電阻是否焊接改變高有效/低有效功能；電壓模擬量輸入電路共有6路，采樣電壓范圍0～5v，精度0.02v，4～20ma電流模擬量輸入電路共2路，精度0.1ma；脈沖信號輸入2路，檢測12v的脈沖或者方波輸入；高邊開關(guān)輸出具備兩個驅(qū)動等級，有10路具備2.1a驅(qū)動能力，另有2路具備11a驅(qū)動能力；低邊開關(guān)輸出具備1.2a輸出能力；

整車控制器的can通訊模塊采用了can隔離收發(fā)器，并由can隔離電源供電，共有三路各自獨立的can線路，應用于三路獨立的can網(wǎng)絡(luò)，板上can總線收發(fā)器外端預留終端匹配電阻的位置以及共模濾波器件act45b，防止共模噪聲干擾。

進一步的，所述can通訊模塊的電源采用dcp010505b芯片進行隔離。

更進一步的，所述can總線連接電機控制器、電池管理系統(tǒng)和儀表，并與這些設(shè)備按照saej1939擴展協(xié)議進行通訊。

進一步的，所述整車控制器使用tps3823芯片作為硬件看門狗芯片和復位芯片，采用12v電源兩路供電，一路經(jīng)降壓給數(shù)字電路供電，一路給功率輸出電路供電。

進一步的，所述整車控制器根據(jù)can總線在車輛obd的接口進行在線診斷監(jiān)控和控制代碼的更新，代碼更新的通訊采用can通訊方式；操作人員將can下載連接器連接至車輛obd端口，閉合連接器接口上的開關(guān)，使整車控制器數(shù)字輸入9端口與12v電平短接，此端口輸入為高電平；接著復位整車控制器，并打開上位機can程序下載軟件，選擇需要更新的文件并點擊開始下載，軟件運行會顯示下載進度，當完成時彈出下載成功；當出現(xiàn)故障導致無法成功下載時，可以重置下載軟件并復位控制器，再操作一次；整車控制器程序更新完成后，斷開下載連接器即可按照更新的程序正常工作。

進一步的，所述整車控制器所有輸入端口采用一類電路設(shè)計的保護，防止其受到esd和過電壓過電流的干擾或損壞。整車控制器接口設(shè)置抗電磁干擾、抗浪涌的保護電路；整車控制器監(jiān)控電池和電機控制器狀態(tài)，并通過功率匹配計算限制電機輸出功率，保護電池的最大輸出能力，整車控制器采集駕駛員踩踏油門踏板的頻率，并根據(jù)實時工況判斷駕駛員意圖，控制電機響應速度，降低電池瞬間輸出的大電流，從而達到保護電池的目的；整車控制器采用汽車級的接插件接口，接口具備ip67的防護等級；控制器整體具備ip65的防護等級；整車控制器監(jiān)控電池和電機控制器狀態(tài)，并通過功率匹配計算限制電機輸出功率，保護電池的最大輸出能力，進而延長電池的使用壽命；整車控制器監(jiān)控車輛上電池、電機、dcdc的狀態(tài)，并對故障進行分級處理，針對不同故障做出不同的應對方案，一級故障警告、二級故障降功率運行、三級故障停車斷電。

進一步的，所述整車控制器采用的控制策略包含車輛上下電控制、車輛驅(qū)動制動控制、車輛能源管理控制、車輛故障檢測診斷；其中車輛上電的流程是指，當鑰匙從on擰到start并達到一定時間，此時鑰匙會回彈，整車控制器成功檢測到start信號，此時將首先判斷電機、電池以及can總線是否存在故障，如果有故障則不能成功上電，整車控制器報出相應的故障，如果沒有故障則整車控制器控制閉合預充電繼電器，此時電機側(cè)電壓逐漸上升，判斷電機側(cè)電壓是否達到動力電池側(cè)電壓的±15v，如達到則控制閉合主接觸器，在短暫的延遲后確保主繼電器吸合完成，斷開預充電繼電器，完成高壓電上電過程。

本發(fā)明有益效果在于：本系統(tǒng)通過采集鑰匙信號、檔位信號、制動踏板信號、油門踏板信號、手剎信號、電機狀態(tài)信息、電池狀態(tài)信息、dcdc信息等對電動車輛進行高壓上下電、驅(qū)動、回饋制動、能量優(yōu)化管理、故障診斷控制，完成電動車功能；并能通過車輛obd接口對整車控制器的代碼進行更新。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2是本發(fā)明控制器硬件的原理框圖；

圖3是本發(fā)明控制車輛上電路程圖；

圖4是本發(fā)明在線更新代碼流程圖。

具體實施方式

如圖1所示的，整車控制器101在電動汽車各部件中處于核心的位置，其通過采樣電路采集加速、制動踏板信號輸入102，其中油門踏板信號包括踏板開度模擬值和踏板開關(guān)踩下的開關(guān)量，采集鑰匙在各個擋的信號，采集前進、倒退、空擋等檔位信號103，并控制高邊開關(guān)輸出105、低邊開關(guān)輸出106進而控制繼電器電路，通訊方面，整車控制器101通過can總線與儀表107、電池管理系統(tǒng)108、電機控制器109進行通訊，掌握車輛實時狀態(tài)，其通訊速率為250kbps，通訊協(xié)議按照saej1939擴展協(xié)議制定，can總線支持多主設(shè)備通訊，可以很方便地在總線上加入其它設(shè)備，增加車輛的功能。

如圖2所示的，本實施例中，整車控制器構(gòu)成核心控制器采用mc9s12xeq512單片機，控制器電源由車載12v蓄電池供電，并分為兩路，其中一路為功率12v供電212，即為高低邊驅(qū)動mos芯片供電；另一路為12v轉(zhuǎn)5v電源211，主要為供給數(shù)字5v電路使用，包括可配置數(shù)字開關(guān)量輸入電路202、脈沖信號輸入205，以及給微控制器最小系統(tǒng)207、看門狗電路及復位電路208和eeprom209使用，其中電壓模擬量輸入電路203為0～5v和4～20ma電流模擬量輸入電路204為數(shù)字5v經(jīng)過電容電感濾波而成的模擬5v電路，其模擬地與數(shù)字地單點連接，降低電壓擾動。

整車控制器設(shè)計了接口和外圍保護電路201，在可配置數(shù)字開關(guān)量輸入電路202、電壓模擬量輸入電路203、4～20ma電流模擬量輸入電路204、脈沖信號輸入205模塊進口，都設(shè)置有針對于輸入電路的電磁保護，可以抵御600w浪涌電流，防過壓，并有emc器件保證高頻噪聲不會干擾電路；在輸出端口，高邊開關(guān)輸出213、低邊開關(guān)輸出214設(shè)置了針對功率輸出電路的接口保護，包括采用回流二極管防止感性負載的斷負載脈沖電壓、輸出過電壓、輸出短路保護；在驅(qū)動功率芯片時，采用數(shù)字邏輯觸發(fā)器件74ahc245控制，建立了功率器件和數(shù)字電路間的隔離，保護核心控制器。

具體的，可配置數(shù)字開關(guān)量輸入電路202共有18路，通過一個配置電阻是否焊接改變高有效/低有效功能；電壓模擬量輸入電路203共有6路，采樣電壓范圍0～5v，精度約0.02v、4～20ma電流模擬量輸入電路204共兩路，精度約0.1ma；脈沖信號輸入205有兩路，檢測12v的脈沖或者方波輸入；高邊開關(guān)輸出213具備兩個驅(qū)動等級，有10路具備2.1a驅(qū)動能力，另有2路具備11a驅(qū)動能力；低邊開關(guān)輸出214具備1.2a輸出能力；

整車控制器的can通訊模塊采用了can隔離收發(fā)器206，并由can隔離電源210供電，共有三路各自獨立的can線路，可以應用于三路獨立的can網(wǎng)絡(luò)。板上can總線收發(fā)器外端預留了終端匹配電阻的位置以及共模濾波器件act45b，防止共模噪聲干擾。

整車控制器控制策略包含車輛上下電控制、車輛驅(qū)動制動控制、車輛能源管理控制、車輛故障檢測診斷等。

如圖3所示的車輛上電的流程：當鑰匙從on擰到start并達到一定時間，此時鑰匙會回彈，整車控制器成功檢測到start信號，此時將首先判斷電機、電池以及can總線是否存在故障，如果有故障則不能成功上電，整車控制器報出相應的故障，如果沒有故障則整車控制器控制閉合預充電繼電器，此時電機側(cè)電壓逐漸上升，判斷電機側(cè)電壓是否達到動力電池側(cè)電壓的±15v，如達到則控制閉合主接觸器，在短暫的延遲后確保主繼電器吸合完成，斷開預充電繼電器，完成高壓電上電過程。

整車控制器通過控制策略控制車輛運行的狀態(tài)，以達到最佳的運行效率。整車控制器可以通過監(jiān)測電機轉(zhuǎn)矩需求、當前轉(zhuǎn)速、駕駛員駕駛意圖捕捉，匹配電池的最佳工作電流區(qū)間，采用分段匹配的策略限制電機的最大輸出功率，進而保護電池工作在低損耗區(qū)域，增加電池的續(xù)航能力，增加電池的工作壽命。

整車控制器具備在線監(jiān)控、診斷、代碼更新功能，上位機可利用can轉(zhuǎn)接連接器接入車輛obd接口，使用匹配的上位機軟件在線監(jiān)控、診斷車輛故障；同樣可以通過obd接口進行整車控制器代碼的更新，其更新過程如圖4所示：操作人員將特殊的can下載連接器連接至車輛obd端口，閉合連接器接口上的開關(guān)，使整車控制器數(shù)字輸入9端口與12v電平短接，此端口輸入為高電平；接著復位整車控制器，并打開上位機can程序下載軟件，選擇需要更新的文件并點擊開始下載，軟件運行會顯示下載進度，當完成時彈出下載成功；當出現(xiàn)故障導致無法成功下載時，可以重置下載軟件并復位控制器，再操作一次。整車控制器程序更新完成后，斷開下載連接器即可按照更新的程序正常工作。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。