一種電動汽車行車狀態上下電控制系統及電動汽車的制作方法

本實用新型涉及汽車技術領域，特別是指一種電動汽車行車狀態上下電控制系統及電動汽車。

背景技術：

面對日趨嚴峻的能源與環境問題，節能與新能源汽車正成為當前各國研究的熱點。在我國節能與新能源汽車得到了政府和工業界的高度重視，并將其定為戰略性新興產業之一。作為節能與新能源汽車的一種，純電動汽車在行駛過程中具有無尾氣排放、能量效率高、噪聲低、可回收利用能量等多項優點，因此大力發展純電動汽車對能源安全、環境保護具有重大意義。

隨著純電動汽車的快速發展，集成控制成為純電動汽車當前發展的趨勢。集成控制，顧名思義，依托現階段微處理器強大的計算能力，豐富的功能及外部資源，將負責不同功能的單獨控制器有效的集為一體，通過共用硬件資源，實現原先由多個獨立控制器完成的所有功能。集成控制不僅能夠節約硬件資源、降低控制器成本，與此同時由于系統得到了整合，從另一方面提高了整體的穩定性。在純電動汽車中，為保證驅動電機的高速穩定運行，對電機控制器的實時性要求較高，其控制周期一般在微妙級；而整車控制器，其實時性要求較電機控制器低，控制周期一般在毫秒級，在這樣的背景下，由電機控制器整合整車控制器所實現的功能成為當前純電動汽車集成控制發展的方向。

上下電控制是純電動汽車控制的重要組成部分，與傳統燃油車不同，純電動汽車存在大量高、低壓零部件，如動力電池，電池管理系統BMS，高低壓直流電源轉換裝置DC/DC，空調暖風加熱系統PTC等高壓部件和儀表，中控，車身控制模塊BCM，電子助力轉向系統EPS，制動助力系統等低壓系統，為此需要制定詳細策略保證這些高低壓零部件上下電過程的正常工作及合理配合。當前純電動汽車上下電過程大多由整車控制器直接對各個高低壓零部件進行主動控制來實現，過程復雜，受外界因素及零部件狀態影響較大，若其中一個環節出現問題將影響車輛的上下電過程。

技術實現要素：

本實用新型的目的在于提供一種電動汽車行車狀態上下電控制系統及電動汽車，解決了現有技術中由整車控制器對各個高低壓零部件進行主動控制來實現上下電導致過程復雜，不易檢錯的問題。

為了達到上述目的，本實用新型實施例提供一種電動汽車行車狀態上下電控制系統，包括：

集成控制器；

多個高低壓零部件；

所述集成控制器分別與各個高低壓零部件連接；

所述集成控制器通過與高低壓零部件之間的連接，向高低壓零部件發送用于標識所述集成控制器自身狀態的第一信號；

所述高低壓零部件通過與所述集成控制器之間的連接，向所述集成控制器發送用于標識所述高低壓零部件自身狀態的第二信號。

其中，多個所述高低壓零部件包括：

電池管理系統BMS、高低壓直流電源轉換裝置DC/DC、空調暖風加熱系統PTC、空調壓縮機EAS、電動助力轉向系統EPS以及車輛儀表系統ICM。

其中，所述上下電控制系統還包括：

狀態跳轉機；所述狀態跳轉機與所述集成控制器連接；或者所述狀態跳轉機集成于所述集成控制器內。

本實用新型實施例還提供一種電動汽車，包括如上所述的電動汽車行車狀態上下電控制系統。

本實用新型的上述技術方案至少具有如下有益效果：

本實用新型實施例的電動汽車行車狀態上下電控制系統及電動汽車中，通過設置一集成控制器并通過該集成控制器與高低壓零部件之間的信號傳遞來控制車輛的上下電；該控制系統簡化了控制器的控制邏輯，使得復雜的上下電過程清晰化，提高車輛的整體效率。

附圖說明

圖1表示本實用新型的第一實施例提供的電動汽車行車狀態上下電控制系統的組成結構圖；

圖2表示本實用新型的第一實施例提供的電動汽車行車狀態上下電控制系統中電動汽車的上下電過程中的狀態跳轉框圖之一；

圖3表示本實用新型的第一實施例提供的電動汽車行車狀態上下電控制系統中電動汽車的上下電過程中的狀態跳轉框圖之二；

圖4表示本實用新型的第一實施例提供的電動汽車行車狀態上下電控制系統中電動汽車的上下電過程中的狀態跳轉框圖之三；

圖5表示本實用新型的第一實施例提供的電動汽車行車狀態上下電控制系統中電動汽車的上下電過程中的狀態跳轉框圖之四。

附圖標記說明：

1-集成控制器；2-高低壓零部件；21-電池管理系統；22-高低壓直流電源轉換裝置；23-空調暖風加熱系統；24-空調壓縮機；25-電動助力轉向系統；26-車輛儀表系統。

具體實施方式

為使本實用新型要解決的技術問題、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖及具體實施例進行詳細描述。

第一實施例

如圖1所示，本實用新型的第一實施例提供一種電動汽車行車狀態上下電控制系統，包括：

集成控制器1；

多個高低壓零部件2；

所述集成控制器分別與各個高低壓零部件2連接；

所述集成控制器1通過與高低壓零部件2之間的連接，向高低壓零部件2發送用于標識所述集成控制器自身狀態的第一信號；

所述高低壓零部件2通過與所述集成控制器1之間的連接，向所述集成控制器1發送用于標識所述高低壓零部件自身狀態的第二信號。

具體的，車輛上下電過程中集成控制器根據當前狀態向高低壓零部件發送第一信號，高低壓零部件在接收到集成控制器發送的第一信號后，根據第一信號攜帶的狀態的不同，執行相應的動作，之后將當前狀態通過第二信號反饋給集成控制器；集成控制器則根據高低壓零部件反饋的第二信號進行邏輯判斷，當滿足一定條件時進行狀態跳轉并對狀態進行更新；集成控制器與高低壓零部件通過信號進行交互，通過對信號內容的更新實現車輛的上下電過程。

進一步的，如圖1所示多個所述高低壓零部件包括：

電池管理系統BMS 21、高低壓直流電源轉換裝置DC/DC 22、空調暖風加熱系統PTC 23、空調壓縮機EAS 24、電動助力轉向系統EPS 25以及車輛儀表系統ICM 26。

具體的，本實用新型的上述實施例中所述上下電控制系統還包括：

狀態跳轉機；所述狀態跳轉機與所述集成控制器連接；或者所述狀態跳轉機集成于所述集成控制器內。

狀態跳轉機可對第二信號以及集成控制器的狀態進行邏輯判斷，滿足預設條件時控制集成控制器進行狀態跳轉。

具體的，本實用新型的上述實施例中將行車模式下純電動汽車的上下電過程細分為11個狀態，包括：

集成控制器初始化狀態、低壓零部件自檢狀態、動力電池自檢狀態、高壓系統預充電狀態、高壓零部件自檢狀態、行車狀態、零功率狀態、高壓下電狀態、高壓下電檢測狀態、低壓下電狀態及集成控制器掉電狀態。

在以上每個狀態下集成控制器將發出與之對應的狀態標識(利用第一信號發送其狀態標識)，高低壓零部件根據狀態標識進行不同的操作并向集成控制器反饋狀態(利用第二信號反饋其狀態)，集成控制器根據高低壓零部件的狀態反饋跳轉到相應的狀態。

具體的，為了更清楚的描述本實用新型的第一實施例提供的電動汽車行車狀態上下電控制系統的功能，下面結合具體的實例對利用本實用新型的電動汽車行車狀態上下電控制系統實現電動汽車上下電的過程進行詳細描述：

如圖2所示，車輛上電后首先進入集成控制器初始化狀態(A1)，此時集成控制器完成I/O、A/D、CAN通訊與SPI通訊的初始化配置，讀取EEPROM信息并進行控制器自檢，之后喚醒BMS、DC/DC、PTC、EAS、EPS與ICM控制器并進行集成控制器內部故障檢測，在集成控制器初始化階段狀態碼A1不通過CAN向外發送，僅用于內部應用。在集成控制器初始化階段，BMS、DC/DC等高低壓零部件在接收到喚醒信號后進行初始化，此時集成控制器延時T1時間后進行狀態跳轉(跳轉至A2狀態)，其中時間T1能夠滿足高低壓零部件的初始化需求。

跳轉至低壓零部件自檢狀態(A2)后，集成控制器周期發送CAN報文(包括發送狀態碼A2)、開始故障檢測(此時不檢測高壓故障)并對電機旋變進行初始化；接收到狀態碼A2后BMS、DC/DC、PTC、EAS、EPS與ICM進行低壓自檢，并通過CAN網絡向集成控制器反饋自檢狀態；集成控制器在T2時間內接收到BMS、DC/DC、EPS與ICM自檢完成標志且未發生下電故障則跳轉至動力電池自檢狀態(A3)否則跳轉至低壓下電狀態(A10)。其中PTC與EAS是否初始化完成不影響基本行車功能，因此跳轉條件中不予考慮。

跳轉至動力電池自檢狀態(A3)后，集成控制器周期發送閉合高壓繼電器命令同時繼續進行故障檢測。該狀態下BMS進行電池系統高壓漏電檢測以及電池包循環檢測，并向集成控制器反饋檢測狀態，集成控制器在T3時間內接收到BMS檢測完成標志且未發生下電故障則跳轉至高壓預充電狀態(A4)否則跳轉至低壓下電狀態(A10)。

如圖3所示，跳轉到高壓系統預充電狀態(A4)后，集成控制器繼續進行故障檢測。該狀態下BMS進行動力電池預充電控制并進行漏電檢測，同時向集成控制器反饋預充電狀態，集成控制器在時間T4內接收到BMS的動力電池預充電完成標志，且無下電故障則跳轉到狀態A5，否則跳轉到狀態A8，進入高壓下電。

跳轉到高壓零部件自檢狀態(A5)后，集成控制器繼續進行故障檢測，同時檢測電機高壓系統工作狀態。該狀態下BMS進行動力電池狀態檢測、檢測動力電池漏電狀態，同時向集成控制器反饋；DC/DC、PTC與EAS對自身的高壓系統進行檢測，并向集成控制器反饋自檢狀態。集成控制器在時間T5內接收到BMS的動力電池高壓自檢完成與DC/DC高壓自檢完成標志，且無下電故障則跳轉到狀態A6，否則跳轉到狀態A8，進入高壓下電。在該狀態中，PTC與EAS是否高壓自檢完成不影響基本行車功能，因此跳轉條件中不予考慮。

跳轉到行車狀態(A6)后，集成控制器繼續進行故障檢測，同時執行整車控制邏輯并對電機進行扭矩、轉速控制。該狀態下BMS進行動力電池狀態檢測(電池包循環檢測)、檢測動力電池漏電狀態，同時向集成控制器反饋；DC/DC、PTC、EAS、EPS與ICM對自身工作狀態進行檢測，并向集成控制器反饋。此時集成控制器監測駕駛員操作，當接收到駕駛員下電請求或檢測到高壓下電故障則跳轉到狀態A7，否則將一直保持在該狀態。

如圖4所示，跳轉到零功率狀態(A7)后，集成控制器進行故障檢測同時對電機進行零功率控制。該狀態下BMS進行漏電檢測，DC/DC、PTC與EAS停止功率輸出并向集成控制器反饋狀態，集成控制器若在時間T7內接收到DC/DC、PTC與EAS全部進入0功率狀態的標志位，則跳轉到狀態A8，否則延時T7'強制跳轉到A8，其中時間T7'>T7。

跳轉到零功率狀態(A8)后，集成控制器進行故障檢測，該狀態下BMS進行電池包檢測同時斷開電池內部高壓繼電器，DC/DC、PTC與EAS關閉使能并向集成控制器反饋狀態，集成控制器若在時間T8內接收到動力電池高壓繼電器斷開完成標志以及DC/DC、PTC、EAS的關閉使能標志則集成控制器執行高壓放電和斷整車繼電器操作并跳轉到狀態A9，否則延時T8'強制跳轉到A9，其中時間T8'>T8。

跳轉到高壓下電檢測狀態(A9)后，集成控制器進行故障與高壓下電檢測。該狀態下BMS進行漏電檢測與電池包檢測，集成控制器若在時間T9內檢測到車內高壓系統電壓降低到安全范圍則跳轉到狀態A10，否則延時T9'強制跳轉到A10，其中時間T9'>T9。

如圖5所示，跳轉到低壓下電狀態(A10)后，集成控制器進行故障檢測，關閉對BMS、DC/DC、PTC、EAS、EPS、ICM的喚醒，同時關閉CAN總線收發。該狀態下BMS、DC/DC、PTC、EAS、EPS、ICM執行低壓掉電操作。集成控制器延時T10跳轉到A11狀態。

跳轉到集成控制器掉電狀態(A11)后，集成控制器停止故障檢測，此時進行寫EEPROM操作，之后低壓下電。

純電動汽車控制器集成化是當前發展的趨勢，即將之前由多個控制器完成的功能集合于一個控制器中，控制器集成化不僅可以通過硬件資源共用降低車輛制造成本，同時由于減少了控制器之間的物理連接還有助于提高系統的可靠性與穩定性。本實用新型的第二實施例提供的控制系統中，集成控制器則集成現有技術中的整車控制器與電機控制器功能；傳統純電動汽車中，上下電需要各個分控制系統的緊密配合，尤其是整車控制器、電機控制器與電池管理系統這三大控制器。本實用新型中提到的集成控制器已經將整車控制器與電機控制器的功能集成，因此在上下電過程中需要重新對之前由兩個控制器單獨完成的任務工作進行整合，在提高整體效率、保證可靠性的前提下完成車輛的上下電。

綜上，本實用新型實施例提供的控制系統采用狀態機制實現車輛的上下電，與傳統的由控制器主動控制高低壓零部件實現車輛的上下電不同。上下電過程中集成控制器根據當前狀態向高低壓零部件發送狀態碼，高低壓零部件在接收到集成控制器發送的狀態碼后，根據狀態碼的不同，執行相應的動作，之后將當前狀態反饋給集成控制器；集成控制器則根據高低壓零部件反饋的狀態信息進行邏輯判斷，當滿足一定條件時進行狀態跳轉并對狀態碼進行更新；集成控制器與高低壓零部件通過狀態碼進行交互，通過狀態碼的更新實現車輛的上下電過程。該方法簡化了控制器的控制邏輯，使復雜的上下電過程清晰化，同時當上下電過程發生異常時能夠容易的定位問題；另外該方法將原先整車控制器與電機控制器的上下電過程整合在了一起，提高了系統的集成度，在一定程度上提高了系統的可靠性。

第二實施例

為了更好的實現上述目的，本實用新型的第二實施例提供一種電動汽車，包括如上所述的電動汽車行車狀態上下電控制系統。

需要說明的是，本實用新型實施例提供的電動汽車是包括上述第一實施例提供的電動汽車行車狀態上下電控制系統的電動汽車，則上述電動汽車行車狀態上下電控制系統的所有實施例均適用于該電動汽車，且均能達到相同或相似的有益效果。

以上所述是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型所述原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。