一種電動汽車集成式雙控制模塊控制系統(tǒng)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電動汽車整車控制領(lǐng)域，尤其涉及一種電動汽車集成式雙控制模塊控制系統(tǒng)及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，電動汽車的控制系統(tǒng)研發(fā)生產(chǎn)及裝配模式中，各部件的研發(fā)、生產(chǎn)以及最終的組合裝配基本上相互獨(dú)立。雖然各部件之間可以通過CAN、Lin、FlexRay等現(xiàn)場總線進(jìn)行信息交互，但這僅僅是為了傳遞某些傳感器數(shù)據(jù)從而減少傳感器數(shù)量和簡化線數(shù)。
[0003]該模式的整車性能上主要有以下三個方面的不足:其一，各零部件及其控制器主要由各個供應(yīng)商研發(fā)及生產(chǎn)，最后由主機(jī)廠裝配到整車中，各部件的性能可能參差不齊，裝配到整車中難以獲得優(yōu)越的整體性能；其二，各部件控制器之間實(shí)際上只存在傳感器數(shù)據(jù)的共享，而各自的控制策略實(shí)際上基于其他部件都不存在或者處于靜止?fàn)顟B(tài)時而設(shè)計(jì)的，也就是各部件的控制策略彼此獨(dú)立，這一定程度上限制了整車性能的提升；其三，硬件冗余，各部件設(shè)置獨(dú)立控制器實(shí)際上并未完全利用各自控制器的硬件資源，造成了不必要的成本上升。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提供一種電動汽車集成式雙控制模塊控制系統(tǒng)及其控制方法，以提高電動汽車各部件之間的協(xié)調(diào)控制及提升整車的性會泛。
[0005]本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0006]—種電動汽車集成式雙控制模塊控制系統(tǒng)，包括主控制模塊2、現(xiàn)場總線模塊3、供電模塊4、副控制模塊5、功能擴(kuò)展總線插座6、輸出接口 8、功能控制模塊、預(yù)處理電路12、數(shù)據(jù)輸入接口 13 ；
[0007]所述預(yù)處理電路12的輸入接口連接數(shù)據(jù)輸入接口 13 ;所述預(yù)處理電路12的輸出接口分別連接功能擴(kuò)展總線插座6、主控制模塊2、副控制模塊5，預(yù)處理電路12將處理后的數(shù)據(jù)傳送給主控制模塊2、副控制模塊5以及功能擴(kuò)展總線插座6，同時，副控制模塊5也監(jiān)視主控制模塊2的運(yùn)行狀態(tài)和功能控制模塊中的各子控制模塊的運(yùn)行狀態(tài)；所述主控制模塊2與副控制模塊5之間信號連接；
[0008]所述供電模塊4分別連接功能擴(kuò)展總線插座6、副控制模塊5、現(xiàn)場總線模塊3 ;現(xiàn)場總線模塊3分別連接副控制模塊5、主控制模塊2 ;
[0009]主控制t旲塊2、副控制_旲塊5還分別連接功能擴(kuò)展總線插座6 ；
[0010]通過功能擴(kuò)展總線插座6實(shí)現(xiàn)預(yù)處理電路12、主控制模塊2、副控制模塊5、供電模塊4與功能控制模塊之間通信，功能控制模塊的輸出接口 8連接電動汽車各驅(qū)動器/執(zhí)行器，以驅(qū)動其作出相應(yīng)動作。
[0011]所述功能控制模塊中的各子控制模塊，包括制動控制模塊7、自動變速器控制模塊9、動力電源控制模塊10、電機(jī)控制模塊11。
[0012]所述現(xiàn)場總線模塊3連接現(xiàn)場總線接口 1。
[0013]所述的主控制模塊2和副控制模塊5的芯片為單片機(jī)、FPGA、CPLD、DSP等微型處理器。所述功能擴(kuò)展總線插座6為805型總線插槽、NDK/TAT型總線插槽或者PCI/PC1-E插槽。主機(jī)廠商可以根據(jù)電動車上實(shí)際的零部及其布局，將對應(yīng)的控制模塊安裝在對應(yīng)功能擴(kuò)展總線插座6上。各控制模塊之間也可以通過SP1、USART、I2C、并行I/O 口等串行或并行接口直接進(jìn)行數(shù)據(jù)交互或者通過現(xiàn)場總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
[0014]電機(jī)控制模塊、動力電源控制模塊、自動變速器控制模塊、制動控制模塊具有將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為各部件驅(qū)動器/執(zhí)行器所需的模擬信號、數(shù)字信號、PWM等形式的信號的功能，同時還具有基本的對各部件的驅(qū)動器/執(zhí)行器進(jìn)行獨(dú)立控制功能。
[0015]現(xiàn)場總線模塊可以將電動汽車運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)以CAN、LIN、FlexRay等現(xiàn)場總線形式，通過現(xiàn)場總線接口 1廣播到電動汽車的其他部件中，如儀表盤等，以供其他附件使用或顯示。整車控制器的供電模塊能夠?qū)?2V的車載電源進(jìn)行降壓和升壓以供給控制器中各個控制模塊的工作運(yùn)行使用。
[0016]上述電動汽車集成式雙控制模塊控制系統(tǒng)的控制方法如下:
[0017]電動汽車在行駛過程中各項(xiàng)行駛狀態(tài)參數(shù)通過傳感器轉(zhuǎn)化為電信號，并通過數(shù)據(jù)輸入接口 13輸入到電動汽車的整車集成控制器之中，整車集成控制器中的預(yù)處理電路12夠?qū)㈦娦盘栠M(jìn)行(濾波等)預(yù)處理；經(jīng)過預(yù)處理后的電信號傳送給主控制模塊2、副控制模塊5以及功能擴(kuò)展總線插座6 ;
[0018]正常行駛狀態(tài)下，主控制模塊2中對采集到的車輛運(yùn)行行駛參數(shù)進(jìn)行(運(yùn)算)處理，得到當(dāng)前的行駛狀態(tài)；并對多輸入的耦合矩陣進(jìn)行解耦，根據(jù)設(shè)定的控制律得出優(yōu)化的控制參數(shù)以數(shù)字量的形式輸出到功能控制模塊中的各子控制模塊中；
[0019]各部件(電機(jī)、動力電源、變速器、φ慟器等)的控制模塊，如電機(jī)控制模塊11、動力電源控制模塊10、自動變速器控制模塊9、制動控制模塊7，將主控制模塊2傳輸過來的(數(shù)字量)電信號轉(zhuǎn)化為各部件的驅(qū)動器/執(zhí)行器所需要的格式的信號，并通過輸出接口 8輸出到各部件的驅(qū)動器/執(zhí)行器；
[0020]副控制模塊主要負(fù)責(zé)故障判斷以及應(yīng)急處理。預(yù)處理后的傳感器數(shù)據(jù)除了傳輸?shù)街骺刂颇K以外也傳輸?shù)礁笨刂颇K。同時，副控制模塊也監(jiān)視著主控制模塊的運(yùn)行狀態(tài)和各部件控制模塊的運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)電動汽車某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障時，副控制模塊5即對主控制模塊2或者各部件的子控制模塊作出相應(yīng)的應(yīng)急處理。當(dāng)主控制模塊2出現(xiàn)故障時，gij控制模塊5激活電機(jī)控制模塊11、動力電源控制模塊10、自動變速器控制模塊9、制動控制模塊7的獨(dú)立控制功能，并切換到應(yīng)急控制模式；此時，經(jīng)過預(yù)處理后的(傳感器數(shù)據(jù))電信號通過功能擴(kuò)展總線插座6和副控制模塊5傳遞到電機(jī)控制模塊11、動力電源控制模塊
10、自動變速器控制模塊9、制動控制模塊7;接著，電機(jī)控制模塊11、動力電源控制模塊10、自動變速器控制模塊9、制動控制模塊7中分別預(yù)置的微處理器采集到(傳感器數(shù)據(jù))電信號之后，(根據(jù)預(yù)置的控制律)完成對電機(jī)控制模塊11、動力電源控制模塊10、自動變速器控制模塊9、制動控制模塊7的(最基本)控制，使電動汽車?yán)^續(xù)行駛。
[0021]本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果:
[0022]本發(fā)明電動汽車集成式雙控制模塊控制系統(tǒng)及其控制方法，從源頭上改變了因?yàn)楝F(xiàn)有電動車各部件性能獨(dú)立而造成汽車整車性能沒有發(fā)揮到極致的缺陷。主控制模塊完成大部分工作，副控制模塊協(xié)助完成小部分工作；在控制策略上采用耦合的協(xié)調(diào)控制策略，以使整車的性能能夠最大化。通過集成化的手段，大幅消減芯片等元器件的使用量，避免了硬件上的冗余，從而降低成本。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明電動汽車集成式雙控制模塊控制系統(tǒng)示意圖。
[0024]圖2為本發(fā)明實(shí)施實(shí)例1控制流程圖。
[0025]圖3為本發(fā)明實(shí)施實(shí)例2控制流程圖。
[0026]圖4為本發(fā)明實(shí)施實(shí)例3控制流程圖。
[0027]圖5為本發(fā)明實(shí)施實(shí)例4控制流程圖。
[0028]圖6為本發(fā)明實(shí)施實(shí)例5結(jié)構(gòu)示意圖；本實(shí)施例主控制模塊2出現(xiàn)故障，應(yīng)急控制模式。
[0029]圖7為本發(fā)明實(shí)施實(shí)例5控制流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步具體詳細(xì)描述。
[0031]實(shí)施例1:
[0032]本實(shí)施例適用于安裝有電機(jī)、動力電源、自動變速器以及制動系統(tǒng)的電動汽車集成式雙控制模塊控制系統(tǒng)。
[0033]圖1、圖2所示?，F(xiàn)場總線接口 1、主控制模塊2、現(xiàn)場總線模塊3、供電模塊4、副控模塊5、功能擴(kuò)展總線插座6、制動控制模塊7、輸出接口 8、自動變速器控制模塊9、動力電源控制模塊10、電機(jī)控制模塊11、預(yù)處理電路12、(傳感器等)數(shù)據(jù)輸入接口 13。
[0034]電動汽車在行駛過程中的各項(xiàng)運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)通過傳感器轉(zhuǎn)化為電信號，并通過數(shù)據(jù)輸入接口 13輸入到整車集成控制器之中，整車集成控制器中，相適應(yīng)的預(yù)處理電路12能夠?qū)⒏鞣N形式的傳感器輸入信號進(jìn)行濾波等預(yù)處理。經(jīng)過預(yù)處理后的信號傳送給主控制模塊2、副控制_吳塊5以及功能擴(kuò)展總線插座6。
[0035]主控制模塊2對采集到的車輛運(yùn)行狀態(tài)信息進(jìn)行運(yùn)算處理，得到當(dāng)前的行駛狀態(tài)。并對多輸入的耦合矩陣進(jìn)行解耦，根據(jù)(圖2所示的)控制運(yùn)算處理得出出優(yōu)化的控制參數(shù)以數(shù)字量的形式輸出到各部件的控制模塊中。此時該副控制模塊5主要負(fù)責(zé)故障判斷以及應(yīng)急處理。
[0036]電機(jī)控制模塊11、動力電源控制模塊10、自動變速器控制模塊9、制動控制模塊7，能夠?qū)⒅骺刂颇K2傳輸過來的數(shù)字量轉(zhuǎn)化為電機(jī)控制信號、自動變速器控制信號、電流充放電信號、制動控制信號，并通過輸出接口 8輸出到各部件(電機(jī)、動力電源、變速器、制動器等)的驅(qū)動器/執(zhí)行器，以驅(qū)動各個部件。
[0037]實(shí)施例2:
[0038]本實(shí)施例適用于安裝有電機(jī)、動力電源、自動變速器以及制動系統(tǒng)的電動汽車集成式雙控制模塊控制系統(tǒng)。
[0039]圖1、圖3所示。現(xiàn)場總線接口 1、主控制模塊2、現(xiàn)場總線模塊3、供電模塊4、副控模塊5、功能擴(kuò)展總線插座6、制動控制模塊7、輸出接口 8、自動變速器控制模塊9、動力電源控制模塊10、電機(jī)控制模塊11、預(yù)處理電路12、(傳感器等)數(shù)據(jù)輸入接口 13。
[0040]電動汽車在行駛過程中的各項(xiàng)運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)通過傳感器轉(zhuǎn)化為電信號，并通過數(shù)據(jù)輸入接口 13輸入到整車集成控制器之中，整車集成控制器中，相適應(yīng)的預(yù)處理電路12能夠?qū)⒏鞣N形式的傳感器輸入信號進(jìn)行濾波等預(yù)處理。經(jīng)過預(yù)處理后的信號傳送給主控制模塊