CN104097586A - 电动汽车整车控制器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电动汽车控制领域，公开了一种电动汽车整车控制器，整车控制器通过整车CAN总线与安全控制器连接；整车控制器包括：主处理器和从处理器，主处理器与从处理器通过SPI总线和PWM信号通信连接，从处理器监测主处理器；主处理器和从处理器分别接收油门踏板信号、刹车踏板信号、车载电源信号和/或温度采样信号；主处理器设有主CAN通道，从处理器设有从CAN通道，从处理器设有通道切换开关，通道切换开关切换整车CAN总线与主CAN通道或者从CAN通道连接。在主处理器出现故障时，从处理器切换整车CAN总线到从处理器，由从处理器替代主处理器工作，通过双处理器的设置，提高电动汽车整车控制器的安全等级。
Description
技术领域
本发明涉及电动汽车控制领域，具体涉及一种电动汽车整车控制器。
背景技术
随着能源紧缺、环境污染的日益严重，各国对汽车排放的要求越来越高，电动汽车作为一种近似零污染的绿色交通工具越来越受到各国政府重视。整车控制器作为电动汽车的核心部件之一，其性能的好坏直接关系到电动汽车产业化进程。国内很多高校、企业也投入了很多人力与物力进行电动汽车整车控制器的设计与开发，完成了功能样件的调试或小批试制。但是，目前国内整车控制器的设计上往往只是从功能实现考虑出发，忽略了整车控制器的功能安全设计，采用单处理器、单电源供电的硬件系统方案，没有进行系统的功能安全分析，对整车控制器系统应该不能满足的安全需求。
整车控制器与其他外部控制器（如电机控制器）是通过CAN进行通讯连接的，CAN是Controller Area Network的缩写，是德国“BOSCH公司”设计的一种高速局域网络协议，并最终成为ISO国际标准化的串行通信协议。现有技术一般是控制器所有的工作通道都通过一条CAN总线与外部控制器连接，但是一条CAN总线容易出现故障，一旦发生故障，整车将整体无法工作。
发明内容
（一）要解决的技术问题
本发明的目的是提供满足电动汽车安全要求的整车控制器。
（二）技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供电动汽车整车控制器，所述整车控制器通过整车CAN总线与安全控制器连接；所述整车控制器包括：主处理器和从处理器，所述主处理器与从处理器通过SPI总线和PWM信号通信连接，所述从处理器监测主处理器；所述主处理器和从处理器分别接收油门踏板信号、刹车踏板信号、车载电源信号和/或温度采样信号；所述主处理器设有主CAN通道，所述从处理器设有从CAN通道，所述从处理器设有通道切换开关，所述通道切换开关切换整车CAN总线与主CAN通道或者从CAN通道连接。
优选的，所述整车控制器还包括主处理器电源和从处理器电源，所述主处理器电源为所述主处理器供电，所述从处理器电源为所述从处理器供电；所述从处理器设有电源开关，电源开关控制主处理器电源为主处理器供电。
优选的，所述主处理器为MPC5644芯片；所述从处理器为MC9S08DZ60芯片。
优选的，所述主处理器电源和从处理器电源分别包括TLE8366ev50电源芯片。
优选的，所述整车CAN总线包括2路10位分辨率、全温度范围相对误差为5%、负载能力为20mA/路的模拟量输出通道；所述安全控制器包括电机控制器和电池控制器。
优选的，所述整车控制器的主处理器还设有两个主处理器CAN总线。
优选的，所述整车控制器设有8路12位分辨率、全温度范围相对误差为1%的模拟量输入通道，用于输入所述油门踏板信号、刹车踏板信号、车载电源信号和/或温度采样信号。
优选的，所述整车控制器的主处理器还设有18路隔离的开关量输入通道，用于采集钥匙开关、档位开关、高压上电、ABS使能、制动开关或者巡航开关的开关信号；14路具有开路检测、短路保护和驱动能力5A/路的开关量输出通道；两路隔离、具有开路检测和短路保护的5V电源输出通道，用于给油门踏板和制动踏板供电。
优选的，所述整车控制器的主处理器还设有4路频率/脉冲输入通道，用于采集整车的轮速信号；4路具有死区保护、开路检测、短路保护和驱动能力5A/路的PWM输出通道，用于制动能量回馈时驱动ABS阀。
优选的，所述整车CAN总线、第一主处理器CAN总线和第二主处理器CAN总线的CAN通信接口包括隔离的拓扑结构、TVS管和共模抑制模块。
（三）有益效果
本发明提供的电动汽车整车控制器，采用了主处理器和从处理器两个处理器同时监测涉及整车工作安全的信号，比如油门踏板和刹车踏板的信号，在正常工作情况下，主处理器通过整车CAN控制总线与安全控制器连接，从处理器监测主处理器的工作；当主处理器出现问题时，从处理器承担处理涉及整车安全信息的功能，并且切换整车CAN总线与从处理器连接。通过对涉及整车安全信息的双主处理器的双重监测，提高整车的安全性能等级。从处理器只监测涉及整车安全的信号，不将整车所有的信号进行监测，舍弃冗余信号，有效提高从处理器的工作效率。主处理器和从处理器各自采用独立的电源，并且从处理器设置有电源开关，在主处理器完全失效时，从处理器控制电源开关完全切断主处理器的电源，从而降低了因电源失效引起系统失效的风险。进一步的，本发明提供多条CAN总线用于与外部控制器连接。本整车控制器的主处理器还设有多路信号输入输出接口，解决现在技术中采用一条CAN总线导致的一旦该总线出现问题将危及整车安全的问题。
附图说明
图1为本发明电动汽车整车控制器与外部控制器的连接结构图；
图中，1：整车控制器；2：安全控制器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1所示，本发明电动汽车整车控制器，整车控制器1通过整车CAN总线与安全控制器2连接；整车控制器1包括：主处理器和从处理器，主处理器与从处理器通过SPI总线和PWM信号通信连接，从处理器监测主处理器；主处理器和从处理器分别接收油门踏板信号、刹车踏板信号、车载电源信号和/或温度采样信号；主处理器设有主CAN通道，从处理器设有从CAN通道，所述从处理器设有通道切换开关，通道切换开关用于切换整车CAN接口与主CAN通道或者从CAN通道连接。
主处理器和从处理器同时监控油门踏板、刹车踏板等与整车安全有关的信号，通过SPI总线和PWM信号进行对比校验，当从处理器监测到主处理器不能正常工作时，从处理器接管主处理器处理整车安全信息的核心功能，将整车CAN总线切换到从处理器的从CAN通道，利用从处理器控制安全控制器2工作。同时，在仪表上显示相应的报警信息，提示驾驶员目前车辆处于故障状态，这样能够双重保证行车安全。
进一步的，整车控制器1还包括主处理器电源和从处理器电源，主处理器电源选用TLE8366ev50电源芯片处理电源为主处理器供电，从处理器电源选用TLE8366ev50电源芯片处理电源为从处理器供电；从处理器设有电源开关，电源开关控制主处理器电源为主处理器供电。当从处理器监测到主处理器完全不能工作时，从处理器不仅接管主处理器的核心功能，还通过电源开关切断主处理器的供电，使其彻底失效，从而降低了因电源失效引起系统失效的风险。
进一步的，主处理器选用满足ASIL-D安全级别的MPC5644芯片；从处理器选用MC9S08DZ60芯片。
进一步的，整车控制器1设有8路12位分辨率、全温度范围相对误差为1%的模拟量输入通道，模拟量输入通道为主处理器和从处理器共用的输入通道，用于分别向主处理器和从处理器输入油门踏板信号、刹车踏板信号、车载电源信号和/或温度采样信号。整车CAN总线包括2路10位分辨率、全温度范围相对误差为5%、负载能力为20mA/路的模拟量输出通道；安全控制器2包括电机控制器和电池控制器。
进一步的，整车控制器1的主处理器还设有第一主处理器CAN总线和第二主处理器CAN总线。整车CAN总线、第一主处理器CAN总线和第二主处理器CAN总线包括隔离的拓扑结构、TVS管和共模抑制模块等几个部分。隔离的拓扑结构采用DCP010505芯片做成隔离电源，磁性元件进行信号隔离。通过该设置，使CAN总线具有屏蔽保护、短路保护和共模抑制保护的功能。
进一步的，整车控制器1的主处理器还设有18路隔离的开关量输入通道，用于采集钥匙开关、档位开关、高压上电、ABS使能、制动开关或者巡航开关的开关信号；14路具有开路检测、短路保护和驱动能力5A/路的开关量输出通道，用于驱动冷却风扇；两路隔离、具有开路检测和短路保护的5V电源输出通道，用于给油门踏板和制动踏板供电；4路频率／脉冲信号输入通道，用于采集整车的轮速信号；4路具有死区保护、开路检测、短路保护和驱动能力5A/路的PWM输出通道，用于制动能量回馈时驱动ABS阀。
本发明的电动汽车整车控制器具有各类（CAN通信、开关输入、脉冲/频率、模拟信号、PWM）输入输出处理功能，系统自检（控制器内部自检、外部自检与仲裁)，上下电管理(低压上、下电管理、高压上、下电管理），车辆行驶控制（驾驶员意图识别、档位模式识别及管理、行驶模式、巡航控制、前进或者倒车行驶控制），整车能量管理（制动回馈控制、能量管理、扭矩仲裁），整车安全管理（整车系统保护、绝缘保护、漏电保护），充电管理，故障诊断与记录，故障处理，CAN通信网络管理等各种功能，满足电动汽车安全需求。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电动汽车整车控制器，其特征在于，所述整车控制器通过整车CAN总线与安全控制器连接；所述整车控制器包括：主处理器和从处理器，所述主处理器与从处理器通过SPI总线和PWM信号通信连接，所述从处理器监测主处理器；所述主处理器和从处理器分别接收油门踏板信号、刹车踏板信号、车载电源信号和/或温度采样信号；所述主处理器设有主CAN通道，所述从处理器设有从CAN通道，所述从处理器设有通道切换开关，所述通道切换开关切换整车CAN总线与主CAN通道或者从CAN通道连接。
2.如权利要求1所述的电动汽车整车控制器，其特征在于，所述整车控制器还包括主处理器电源和从处理器电源，所述主处理器电源为所述主处理器供电，所述从处理器电源为所述从处理器供电；所述从处理器设有电源开关，电源开关控制主处理器电源为主处理器供电。
3.如权利要求1或2所述的电动汽车整车控制器，其特征在于，所述主处理器为MPC5644芯片；所述从处理器为MC9S08DZ60芯片。
4.如权利要求1或2所述的电动汽车整车控制器，其特征在于，所述主处理器电源和从处理器电源分别包括TLE8366ev50电源芯片。
5.如权利要求1或2所述的电动汽车整车控制器，其特征在于，所述整车CAN总线包括2路10位分辨率、全温度范围相对误差为5%、负载能力为20mA/路的模拟量输出通道；所述安全控制器包括电机控制器和电池控制器。
6.如权利要求1或2所述的电动汽车整车控制器，其特征在于，所述整车控制器的主处理器还设有两个主处理器CAN总线。
7.如权利要求1或2所述的电动汽车整车控制器，其特征在于，所述整车控制器设有8路12位分辨率、全温度范围相对误差为1%的模拟量输入通道，用于输入所述油门踏板信号、刹车踏板信号、车载电源信号和/或温度采样信号。
8.如权利要求1或2所述的电动汽车整车控制器，其特征在于，所述整车控制器的主处理器还设有18路隔离的开关量输入通道，用于采集钥匙开关、档位开关、高压上电、ABS使能、制动开关或者巡航开关的开关信号；14路具有开路检测、短路保护和驱动能力5A/路的开关量输出通道；两路隔离、具有开路检测和短路保护的5V电源输出通道，用于给油门踏板和制动踏板供电。
9.如权利要求1或2所述的电动汽车整车控制器，其特征在于，所述整车控制器的主处理器还设有4路频率/脉冲输入通道，用于采集整车的轮速信号；4路具有死区保护、开路检测、短路保护和驱动能力5A/路的PWM输出通道，用于制动能量回馈时驱动ABS阀。
10.如权利要求6所述的电动汽车整车控制器，其特征在于，所述整车CAN总线、第一主处理器CAN总线和第二主处理器CAN总线的CAN通信接口包括隔离的拓扑结构、TVS管和共模抑制模块。
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