| 专利名称： | 一种用于混合动力汽车的整车控制器 | ||
| 专利名称(英文)： | For a hybrid automobile complete vehicle controller | ||
| 专利号： | CN201620093343.1 | 申请时间： | 20160129 |
| 公开号： | CN205375101U | 公开时间： | 20160706 |
| 申请人： | 武汉理工通宇新源动力有限公司 | ||
| 申请地址： | 430223 湖北省武汉市东湖新技术开发区理工大科技园 | ||
| 发明人： | 王建; 刘中林; 张子起; 曹正策; 汤治恒 | ||
| 分类号： | G05B19/042 | 主分类号： | G05B19/042 |
| 代理机构： | 北京律谱知识产权代理事务所(普通合伙) 11457 | 代理人： | 黄云铎 |
| 摘要： | 本实用新型提供了一种用于混合动力汽车的整车控制器，所述整车控制器包括：微处理器、电源模块、模拟量输入输出接口模块、数字量输入输出接口模块、非易失存储器芯片、车速检测模块、第一通信模块和第二通信模块。本实用新型通过采用高速处理器，并利用底层硬件驱动层和应用层软件紧密结合的方法来提高系统的实时性，解决了处于复杂、动态、非线性以及具有时滞的时变系统的汽车建模困难、控制策略复杂等问题，提高了整车的整体性能。本实用新型通过硬件外设的扩展，实现了有复杂功能要求的控制器基本硬件，本实用新型可广泛地向用于纯电动、尤其是混合动力汽车的控制系统上。 | ||
| 摘要(英文)： | The utility model provides for a hybrid automobile complete vehicle controller, the complete vehicle controller comprises : a microprocessor, a power supply module, an analog input/output interface module, the digital input output interface module, non-volatile memory chip, speed detection module, and communication module 1st 2nd communication module. The utility model through the use of a high-speed processor, hardware drive layer and the bottom layer and an application layer software, closely method to improve real-time performance of the system, the solution in complex, dynamic, non-linear and variable with time lag of the system when the automobile modeling difficult, complex control strategy, the overall performance of the complete vehicle is improved. The utility model relates to a hardware peripheral expansion, the controller of the complex function basic hardware requirements, this utility model can be widely used for pure electric, in particular to hybrid vehicle control system. | ||
1.一种用于混合动力汽车的整车控制器，其特征在于，所述整车控制器包括：微处理器、电源模块、模拟量输入输出接口模块、数字量输入输出接口模块、非易失存储器芯片、车速检测模块、第一通信模块和第二通信模块，所述微处理器分别与所述电源模块、模拟量输入输出接口模块、数字量输入输出接口模块、非易失存储器芯片、车速检测模块、第一通信模块和第二通信模块相连，所述第一通信模块用于连接高速的外设部件，所述第二通信模块用于连接低速的外设部件。
2.根据权利要求1所述的用于混合动力汽车的整车控制器，其特征在于，所述整车控制器还包括:离合器控制模块、换档电机控制模块、油门踏板和刹车检测模块、点火开关、风扇水泵控制模块、车门转向灯控制模块以及空调开关。
3.根据权利要求1或2所述的用于混合动力汽车的整车控制器，其特征在于，所述整车控制器通过CAN总线控制离合器相关电机及执行机构、换档相关电机及执行机构；或者所述整车控制器通过电磁阀对气压或液压介质的控制，实现对离合器或换档相关执行机构的控制。
4.根据权利要求3所述的用于混合动力汽车的整车控制器，其特征在于，所述整车控制器通过硬线控制发动机，并通过交互接口将CAN总线传递的信息及所述整车控制器输入量缓冲到整车控制器的SRAM内存的全局变量中；将所述整车控制器的控制策略及相关汽车零部件的部分参数，存储于非易失存储器中。
5.根据权利要求1或2所述的用于混合动力汽车的整车控制器，其特征在于，所述整车控制器通过模拟量输入输出接口模块中的非接触式线性位移传感器，间接获取混合动力汽车变速器上的档位信息，从而实现电机驱动的选换档或电磁阀驱动的气动、液压选换档机构的闭环控制。
6.根据权利要求5所述的用于混合动力汽车的整车控制器，其特征在于，所述整车控制器通过按键切换汽车的控制模式，使混合动力或纯电动汽车可以在自动档或手动档两种工作模式工作，并且能够实时切换工作模式。
7.根据权利要求1所述的用于混合动力汽车的整车控制器，其特征在于，所述第一通信模块和所述第二通信模块均采用CAN总线，所述整车控制器通过CAN总线分别与混合动力汽车的电机控制器、离合器以及变速器相连。
8.根据权利要求1所述的用于混合动力汽车的整车控制器，其特征在于，所述模拟量输入输出接口模块包括模拟输入模块和模拟输出模块，所述数字量输入输出接口模块包括数字输入模块和数字输出模块。
1.一种用于混合动力汽车的整车控制器，其特征在于，所述整车控制器包括：微处理器、电源模块、模拟量输入输出接口模块、数字量输入输出接口模块、非易失存储器芯片、车速检测模块、第一通信模块和第二通信模块，所述微处理器分别与所述电源模块、模拟量输入输出接口模块、数字量输入输出接口模块、非易失存储器芯片、车速检测模块、第一通信模块和第二通信模块相连，所述第一通信模块用于连接高速的外设部件，所述第二通信模块用于连接低速的外设部件。
2.根据权利要求1所述的用于混合动力汽车的整车控制器，其特征在于，所述整车控制器还包括:离合器控制模块、换档电机控制模块、油门踏板和刹车检测模块、点火开关、风扇水泵控制模块、车门转向灯控制模块以及空调开关。
3.根据权利要求1或2所述的用于混合动力汽车的整车控制器，其特征在于，所述整车控制器通过CAN总线控制离合器相关电机及执行机构、换档相关电机及执行机构；或者所述整车控制器通过电磁阀对气压或液压介质的控制，实现对离合器或换档相关执行机构的控制。
4.根据权利要求3所述的用于混合动力汽车的整车控制器，其特征在于，所述整车控制器通过硬线控制发动机，并通过交互接口将CAN总线传递的信息及所述整车控制器输入量缓冲到整车控制器的SRAM内存的全局变量中；将所述整车控制器的控制策略及相关汽车零部件的部分参数，存储于非易失存储器中。
5.根据权利要求1或2所述的用于混合动力汽车的整车控制器，其特征在于，所述整车控制器通过模拟量输入输出接口模块中的非接触式线性位移传感器，间接获取混合动力汽车变速器上的档位信息，从而实现电机驱动的选换档或电磁阀驱动的气动、液压选换档机构的闭环控制。
6.根据权利要求5所述的用于混合动力汽车的整车控制器，其特征在于，所述整车控制器通过按键切换汽车的控制模式，使混合动力或纯电动汽车可以在自动档或手动档两种工作模式工作，并且能够实时切换工作模式。
7.根据权利要求1所述的用于混合动力汽车的整车控制器，其特征在于，所述第一通信模块和所述第二通信模块均采用CAN总线，所述整车控制器通过CAN总线分别与混合动力汽车的电机控制器、离合器以及变速器相连。
8.根据权利要求1所述的用于混合动力汽车的整车控制器，其特征在于，所述模拟量输入输出接口模块包括模拟输入模块和模拟输出模块，所述数字量输入输出接口模块包括数字输入模块和数字输出模块。
翻译：技术领域
本实用新型涉及汽车电子控制领域，尤其涉及一种用于混合动力汽车的整车控制器，其能够实现汽车的自动离合、自动换档。
背景技术
在混合动力车辆中，电控系统主要由电机控制器、电池管理系统以及整车控制器三大单元组成。三大电控单元的可靠性直接关系到车辆的稳定和可靠，其中整车控制器负责整车控制策略的实现，以及部分安全保护策略的运行，需要较高的可靠性。
混合动力车辆，变速器执行机构的动力源主要有三种，包括气动、液压及电机，这三种动力源的结构和工作方式均彼此不同。
由于现有的混合动力车辆中，采用了多种不同的动力源，所以，其控制起来会存在一定的协调问题，并且，结构也更加复杂，维修和更换都比较困难。
发明内容
本实用新型的目的是实现一种混合动力汽车整车控制器，并利用工业控制领域成熟的电机应用技术，代替换档执行机构现有的气压、液压动力源，以达到简化机械结构体积，解决传统液压动力源需要经常维护的问题。
为实现以上目的，本实用新型的技术方案如下：
一种用于混合动力汽车的整车控制器，所述整车控制器包括：微处理器、电源模块、模拟量输入输出接口模块、数字量输入输出接口模块、非易失存储器芯片、车速检测模块、第一通信模块和第二通信模块，所述微处理器分别与所述电源模块、模拟量输入输出接口模块、数字量输入输出接口模块、非易失存储器芯片、车速检测模块、第一通信模块和第二通信模块相连，所述第一通信模块用于连接高速的外设部件，所述第二通信模块用于连接低速外设部件。
进一步地，所述整车控制器还包括:离合器控制模块、换档电机控制模块、油门踏板和刹车检测模块、点火开关、风扇水泵控制模块、车门转向灯控制模块以及空调开关。
进一步地，所述整车控制器通过CAN总线控制离合器相关电机及执行机构、换档相关电机及执行机构；或者所述整车控制器通过电磁阀对气压或液压介质的控制，实现对离合器或换档相关执行机构的控制；
进一步地，所述整车控制器通过数字量输入输出接口模块中的专用功率输出模块，控制2-3A电流的电磁阀，从而实现气压、液压驱动的离合器的控制。
进一步地，所述整车控制器通过硬线控制发动机，并通过交互接口将CAN总线传递的信息及所述整车控制器输入量缓冲到整车控制器的SRAM内存的全局变量中；整车控制器的控制策略及相关汽车零部件的部分参数，存储于非易失存储器中。
进一步地，所述整车控制器通过模拟量输入输出接口模块中的非接触式线性位移传感器，间接获取混合动力汽车变速器上的档位信息，从而实现电机驱动的选换档或电磁阀驱动的气动、液压选换档机构的闭环控制。
进一步地，所述整车控制器通过按键切换汽车的控制模式，使混合动力或纯电动汽车可以在自动档或手动档两种工作模式工作，并且能够实时切换工作模式。
进一步地，所述第一通信模块和所述第二通信模块均采用CAN总线，所述整车控制器通过CAN总线分别与混合动力汽车的电机控制器、离合器以及变速器相连。
进一步地，所述模拟量输入输出接口模块包括模拟输入模块和模拟输出模块，所述数字量输入输出接口模块包括数字输入模块和数字输出模块。
离合器控制模块、换档电机控制模块、油门踏板和刹车检测模块、点火开关、风扇水泵控制模块、车门转向灯控制模块以及空调开关每个模块用于控制一个或多个相应的独立部件。
本发明的自动换档的硬件设计，适用于混合动力汽车变速器的气动、液压或电机自动换档的变速器及其执行机构，尤其适用于电机自动换档的变速器及其执行机构。其电机自动换档实现方案，适用车型包含混合动力客车及乘用车。
本实用新型实现的整车控制器，除电阻电容外，所有IC均采用进口，硬件上依靠国外芯片技术，软件为自主开发。
附图说明
图1是本实用新型的整车控制器的电路原理示意图；
图2是本实用新型的整车控制器中自动离合、自动换档控制原理框图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，本实施例中的混合动力汽车整车控制器，包括用作主控芯片的单片机STM32F4/F7、电源及EMI处理模块、非易失存储器芯片、模拟输入模块、车速检测模块、电源监控模块、CAN通讯接口电路、数字量隔离输入模块、数字量输出模块(高速隔离)、数字量输出模块(低速隔离)、模拟输出模块(高速隔离)。此外，在本实施例中，该整车控制器上还预留的批量生产接口(RS232)和开发调试接口。
其中CAN通信模块主要连接电池管理系统、主电机、换档相关电机。数字量输出部分包含专用功率输出，主要用于离合器控制。模拟输出电路的信号可用于发动机的控制。其中模拟信号输入输出模块除了采集油门踏板和刹车信号外，还采集换档执行机构的档位信息，换档电机通过CAN通信部件和整车控制器连接。整车控制器实时监测车速，在一定的车速或特定工况下，发指令给换档相关电机，同时检测档位信息，通过位置PID算法，完成换档动作。
本实用新型所述的整车控制器，相比同类产品，在电路设计的改进如下：
(1)使用隔离电源模块对芯片供电，相比同类产品，减少了元件数量提高了可靠性。
(2)模拟输出使用隔离电源和高速DA芯片，相比同类产品，在减少干扰的同时提高了DA的速度。
(3)使用汽车级电源监控芯片，相比同类产品，更有力地保证主控芯片的可靠复位。
(4)功率输出部分使用了发动机上专用的芯片，相比同类产品，提高了可靠性。
(5)使用168MHz高速处理器(协处理器带单精度浮点运算)，相比同类产品，速度提高40％以上，可升级为216MHz的处理器。
本实用新型所述的整车控制器，利用芯片内部的DMA功能来检测转速信号，节省了外扩硬件。利用芯片内部电路直接生成1Hz-1MHz硬件PWM，同时也减少了CPU的占用时间。
通过预留的调试接口(RS485)，进行整车参数标定、故障诊断及实时信息查询。
虽然上面结合本发明的优选实施例对本发明的原理进行了详细的描述，本领域技术人员应该理解，上述实施例仅仅是对本发明的示意性实现方式的解释，并非对本发明包含范围的限定。实施例中的细节并不构成对本发明范围的限制，在不背离本发明的精神和范围的情况下，任何基于本发明技术方案的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均落在本发明保护范围之内。
