一种增程式轻卡的控制系统的制作方法

1.本发明涉及新能源汽车技术领域，尤其涉及一种增程式轻卡的控制系统。


背景技术：

2.现有车辆控制单元的成本随车辆控制单元的端口和配置的增多而递增；传统的新能源车辆采用整车控制的方式，以vcu(整车控制器)作为中控与ecu(发动机控制器)、gcu(发电机控制器)、电机控制器、空调系统、制动系统等系统连接，从而通过vcu(整车控制器)向需控制的单元发送报文指令，以实现对对应单元的控制，以使该单元控制对应车辆装置运行；采用vcu(整车控制器)直接与下一级单元连接实现控制的方式，需选购多端口及高配置的vcu(整车控制器)，需要较高的选购成本。


技术实现要素：

3.本发明实施例提供一种增程式轻卡的控制系统，能降低造车时在整车控制器和混合动力系统控制器的选购成本。
4.本发明一实施例提供一种增程式轻卡的控制系统，包括：整车控制器、混合动力系统控制器、发电机控制器和发动机控制器；
5.所述混合动力系统控制器，用于从整车控制器获取所需功率后，向发动机控制器和发电机控制器发送控制指令，以使发电机控制器控制发电机工作，发动机控制器控制驱动电机工作；
6.所述整车控制器，用于控制除混合动力系统控制器、发电机控制器和发动机控制器外的其余车辆系统。
7.进一步地，所述其余车辆系统包括以下任意一种或其组合：
8.空调系统、制动系统、电池管理系统、制动防抱死系统、转换器系统、电动助力转向系统和车载联网终端系统。
9.进一步地，还包括：电机控制器；
10.所述电机控制器分别与发电机和驱动电机连接，用于在电机控制器接收到混合动力系统控制器发送的电机控制指令时，根据电机控制指令控制发电机和驱动电机工作。
11.进一步地，所述电机控制器包括：第一控制单元和第二控制单元；
12.所述在电机控制器接收到混合动力系统控制器发送的电机控制指令时，根据电机控制指令控制发电机和驱动电机工作，包括：
13.在电机控制器接收到混合动力系统控制器发送的电机控制指令时，解析电机控制指令，若电机控制指令为发电机控制指令，电机控制器将发电机控制指令传输至第一控制单元，以使第一控制单元根据发电机控制指令控制发电机工作；若电机控制指令为驱动电机控制指令，电机控制器将驱动电机控制指令传输至第二控制单元，以使第二控制单元根据驱动电机控制指令控制驱动电机工作。
14.进一步地，所述电机控制器还包括：第三控制单元；
15.所述第三控制单元，用于执行以下任意一项或多项功能：对电机控制器的通信安全监测、对电机控制器的扭矩监控、对电机控制器的高压安全监测、对电机控制器的关断路径控制及电机控制器自检。
16.进一步地，所述电机控制器还包括：第四控制单元；
17.所述第四控制单元，用于执行以下任意一项或多项功能：控制电机控制器运行、对电机控制器的通信诊断、控制电机控制器的信息存储及使用高低芯片检测电机控制器输出源的频率。
18.通过实施本发明具有如下有益效果：
19.本发明提供了一种增程式轻卡的控制系统，包括整车控制器、混合动力系统控制器、发电机控制器和发动机控制器，通过混合动力系统控制器单元，将原本归属于整车控制器控制的发电机控制器和发动机控制器转移给混合动力系统控制器进行控制，使动力控制相关单元由混合动力系统控制器单独控制，整车控制器仅需提供混合动力系统控制器所需的功率，将动力控制相关单元分离后，降低了对整车控制器的配置需求，在造车时仅需选购满足最低动力控制需求的混合动力系统控制器和满足最低车辆控制需求的整车控制器，从而使得造车时选购成本降低。
附图说明
20.图1是本发明一实施例提供的一种增程式轻卡的控制系统的结构示意图。
21.图2是本发明一实施例提供的一种增程式轻卡动力系统的结构示意图。
22.图3是本发明一实施例提供的一种增程式轻卡的示意图。
23.图4是本发明一实施例提供的一种电机控制器的控制架构示意图。
具体实施方式
24.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
25.如图1所示，是本发明一实施例提供的一种增程式轻卡的控制系统，包括：整车控制器、混合动力系统控制器、发电机控制器和发动机控制器；
26.所述混合动力系统控制器，用于从整车控制器获取所需功率后，向发动机控制器和发电机控制器发送控制指令，以使发电机控制器控制发电机工作，发动机控制器控制驱动电机工作；
27.所述整车控制器，用于控制除混合动力系统控制器、发电机控制器和发动机控制器外的其余车辆系统。
28.具体的，vcu(整车控制器)与hcu(混合动力系统控制器)连接，hcu从vcu获取所需功率后，向ecu(发动机控制器)和gcu(发电机控制器)发送控制指令，从而使ecu控制驱动电机工作，gcu控制发电机工作；vcu与其余车辆系统连接，用于控制其余车辆系统实施对应的操作。
29.ecu、gcu和hcu三者可通过can网络传输报文信息，实现对各控制器对自身状态的
识别；gcu的状态可包括以下一种或其组合：电机状态运行模式给定、主动放电请求、电机控制模式、电机控制指令、电机方向控制、电机的扭矩控制指令、电机转速控制指令、电机转矩极限值、电机转矩、电机转速、电机旋转方向、电机运转模式、电机总故障状态、mcu(核心功率电子单元)使能状态、发电机控制器请求点亮发动机故障灯、预充允许、电机交流侧电流、电机交流侧电压、直流侧电压、电机温度、mcu(核心功率电子单元)温度、gcu故障信息；其中，电机状态运行模式给定信号一般不使用；电机控制模式信号一般情况下，在没有特殊说明的情况下均采用扭矩控制模式；发送电机控制指令信号时，只有在电机控制器接收到控制指令为run指令时，才能驱动电机工作；电机方向控制信号中，ccw为逆时针方向的正转命令，cw为顺时针方向的反转命令，在一般情况下该信号不使用；电机的扭矩控制指令只有在扭矩控制模式时，发送扭矩控制指令，在转速控制模式时，该指令发送0的信号；电机转速控制指令只有在转速控制模式时，才发送转速控制指令，在转速控制模式时，该指令发送0的信号；ecu可向hcu发送以下一种或多种报文信息：ecu生命周期信号、故障状态、发动机当前工作状态、发动机飞轮实际转矩、发动机转速、当前实际转速信号有效标志位和转矩信号有效标志位；hcu可向ecu发送以下一种或多种报文信息：gcu生命周期信号、发动机快速降扭目标飞轮扭矩、发动机慢速目标飞轮扭矩、发动机目标怠速转速、发动机目标怠速控制使能标志位、发动机快速降扭使能标志位、发动机起动请求、发动机起动方式和发动机断油停机请求。
30.需要补充的是，vcu可与hcu直接进行报文交互，但vcu不用于控制hcu；vcu可向hcu发送以下一种或多种报文信息：空调冷凝器冷却风扇请求、高压下电请求、增程器工作模式请求和增程器发电功率请求；hcu可向vcu发送以下一种或多种报文信息：高压下电允许指令、增程器工作状态、增程器故障等级、实际发电功率和增程器可允许最大发电功率。
31.通过将增程器控制系统(包括上述hcu、gcu和ecu)和整车电控系统(包括上述vcu和其余车辆系统)做到相对独立，使得增程式车辆与纯电动车辆两种不同的车型可开展大部分模块功能和通讯协议的借用，可降低含有本发明所述控制系统的车型的开发成本；此外，上述通过建立ecu、gcu和hcu三者之间的报文信息传输，可实现各控制器对自身状态和存在报文交互通信的控制器的状态的识别，同时vcu可与hcu也可通过报文进行信息交互，使得增程式轻卡的控制系统在控制上进行了分离，但在信息交互上不分离，保证整车中各元器件间的信息交互。
32.在一个优选的实施例中，所述其余车辆系统包括以下任意一种或其组合：空调系统、制动系统、电池管理系统、制动防抱死系统、转换器系统、电动助力转向系统和车载联网终端系统。
33.具体的，vcu用于控制与除动力相关元器件(包括：hcu、ecu和gcu)外的其余车辆系统进行控制，具体包括：空调系统、制动系统、bms系统(电池管理系统)、abs系统(制动防抱死系统)、dcdc系统(转换器系统)、eps系统(电动助理转向系统)和t-box系统(车载联网终端系统)。
34.需要说明的是，在本领域中，采用满足本技术对ecu和gcu进行控制的最低配置的hcu和满足本技术对非动力装置的其余车辆装置进行控制的最低配置的vcu的购置总成本是小于购置满足对车辆整车系统控制的vcu的。
35.在一个优选的实施例中，还包括：电机控制器；所述电机控制器分别与发电机和驱
动电机连接，用于在电机控制器接收到混合动力系统控制器发送的电机控制指令时，根据电机控制指令控制发电机和驱动电机工作。
36.具体的，如图2所示是本发明提供的一种增程式轻卡动力系统的结构示意图，电机控制器集成在发电机上，电机控制器同时连接发电机和驱动电机；在电机控制器接收到hcu(混合动力系统控制器)发送的控制指令时，电机控制器解析收到的指令信息对发电机和驱动电机的工作进行控制。
37.需要补充的是，本发明的上述电机控制器及其连接方式可应用在如图3所示的一种增程式天然气轻卡中，在本发明中，该轻卡包括车辆自身结构、增程器总成和天然气气瓶；增程器总成由发动机、发电机和电机控制器三部分组成；天然气气瓶中的天然气经过减压阀后给输送至发动机，发动机工作带动发电机进行发电；在天然气气瓶与减压阀连接的路径上设置有天然气气瓶充气口；电机控制器集成在发电机上同时连接驱动电机，以实现对发电机和驱动电机的控制，在发电机工作后将产生的电能一部分传输至动力电池包进行存储，一部分传输至驱动电机；动力电池包可在驱动电机需用电时提供电量；本发明设计的轻卡有如下限定：轻卡设定整备质量小于4.5吨、轻卡设定纯电行驶模式下(等速40km/h)，续航里程＞50km；基于成本及续航考虑，推荐动力电池包电量在15kwh～18kwh；基于续航考虑，天然气瓶推荐容量在300l，基于上述规格的增程式天然气轻卡的综合续航里程可以达到800km。本发明采用的增程式天然气轻卡相比于燃油车，采用天然气在同等燃气用量下，本发明能天然气用车成本约为燃汽油车用车成本的1/3，能在解决用户续航里程焦虑的基础上降低用户用车成本。
38.在一个优选的实施例中，所述电机控制器包括：第一控制单元和第二控制单元；所述在电机控制器接收到混合动力系统控制器发送的电机控制指令时，根据电机控制指令控制发电机和驱动电机工作，包括：在电机控制器接收到混合动力系统控制器发送的电机控制指令时，解析电机控制指令，若电机控制指令为发电机控制指令，电机控制器将发电机控制指令传输至第一控制单元，以使第一控制单元根据发电机控制指令控制发电机工作；若电机控制指令为驱动电机控制指令，电机控制器将驱动电机控制指令传输至第二控制单元，以使第二控制单元根据驱动电机控制指令控制驱动电机工作。
39.具体的，如图4所示是本发明一实施例提供的一种电机控制器的控制架构示意图，本发明的电机控制器包括core1(即上述第一控制单元)和core2(即上述第二控制单元)，core1和core2分别用于独立的电机控制功能；其中，core1用于控制发电机，在hcu发送发电机控制指令到电机控制器时，电机控制器根据收到的发电机控制指令调用core1完成对发电机控制相关的功能；core2用于控制驱动电机，在hcu发送驱动电机控制指令到电机控制器时，电机控制器根据收到的驱动电机控制指令调用core2完成对驱动电机控制相关的功能。
40.在一个优选的实施例中，所述电机控制器还包括：第三控制单元；所述第三控制单元，用于执行以下任意一项或多项功能：对电机控制器的通信安全监测、对电机控制器的扭矩监控、对电机控制器的高压安全监测、对电机控制器的关断路径控制及电机控制器自检。
41.具体的，core3(即上述第三控制单元)用于控制电机控制器功能安全相关的运行，主要包括对电机控制器的通信安全监测、对电机控制器的扭矩估计及监控、对电机控制器的高压安全监测、对电机控制器的关断路径控制及电机控制器自检、aurix2g及sbc芯片的
自检和监控功能。
42.在一个优选的实施例中，所述电机控制器还包括：第四控制单元；所述第四控制单元，用于执行以下任意一项或多项功能：控制电机控制器运行、对电机控制器的通信诊断、控制电机控制器的信息存储及使用高低芯片检测电机控制器输出源的频率。
43.具体的，core4(即上述第四控制单元)用于电机控制器基础软件功能的实现，主要包括：控制电机控制器运行、对电机控制器的通信诊断、控制电机控制器的信息存储及使用高低芯片检测电机控制器输出源的频率。
44.上述电机控制器为集成式的双电机电控系统，其具备体积小，成本低等优点；此外，电机控制器除上述描述的各控制单元所涵盖的功能外，还具备降额保护、转矩诊断、系统诊断与处理策略、跛行控制、动力总成相关的控制技术及应用功能等功能。
45.需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
46.所述领域的技术人员可以清楚地了解到，为的方便和简洁，上述描述的装置的具体工作过程，可参考前述方法实施例中对应的过程，在此不再赘述。
47.以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种增程式轻卡的控制系统，其特征在于，包括：整车控制器、混合动力系统控制器、发电机控制器和发动机控制器；所述混合动力系统控制器，用于从整车控制器获取所需功率后，向发动机控制器和发电机控制器发送控制指令，以使发电机控制器控制发电机工作，发动机控制器控制驱动电机工作；所述整车控制器，用于控制除混合动力系统控制器、发电机控制器和发动机控制器外的其余车辆系统。2.如权利要求1所述的一种增程式轻卡的控制系统，其特征在于，所述其余车辆系统包括以下任意一种或其组合：空调系统、制动系统、电池管理系统、制动防抱死系统、转换器系统、电动助力转向系统和车载联网终端系统。3.如权利要求1所述的一种增程式轻卡的控制系统，其特征在于，还包括：电机控制器；所述电机控制器分别与发电机和驱动电机连接，用于在电机控制器接收到混合动力系统控制器发送的电机控制指令时，根据电机控制指令控制发电机和驱动电机工作。4.如权利要求3所述的一种增程式轻卡的控制系统，其特征在于，所述电机控制器包括：第一控制单元和第二控制单元；所述在电机控制器接收到混合动力系统控制器发送的电机控制指令时，根据电机控制指令控制发电机和驱动电机工作，包括：在电机控制器接收到混合动力系统控制器发送的电机控制指令时，解析电机控制指令，若电机控制指令为发电机控制指令，电机控制器将发电机控制指令传输至第一控制单元，以使第一控制单元根据发电机控制指令控制发电机工作；若电机控制指令为驱动电机控制指令，电机控制器将驱动电机控制指令传输至第二控制单元，以使第二控制单元根据驱动电机控制指令控制驱动电机工作。5.如权利要求4所述的一种增程式轻卡的控制系统，其特征在于，所述电机控制器还包括：第三控制单元；所述第三控制单元，用于执行以下任意一项或多项功能：对电机控制器的通信安全监测、对电机控制器的扭矩监控、对电机控制器的高压安全监测、对电机控制器的关断路径控制及电机控制器自检。6.如权利要求5所述的一种增程式轻卡的控制系统，其特征在于，所述电机控制器还包括：第四控制单元；所述第四控制单元，用于执行以下任意一项或多项功能：控制电机控制器运行、对电机控制器的通信诊断、控制电机控制器的信息存储及使用高低芯片检测电机控制器输出源的频率。

技术总结
本发明公开了一种增程式轻卡的控制系统，包括：整车控制器、混合动力系统控制器、发电机控制器和发动机控制器；所述混合动力系统控制器，用于从整车控制器获取所需功率后，向发动机控制器和发电机控制器发送控制指令，以使发电机控制器控制发电机工作，发动机控制器控制驱动电机工作；所述整车控制器，用于控制除混合动力系统控制器、发电机控制器和发动机控制器外的其余车辆系统；通过实施本发明能降低造车时在整车控制器和混合动力系统控制器的选购成本。购成本。购成本。


技术研发人员：石成南 莫正旅 黄家贵
受保护的技术使用者：东风柳州汽车有限公司
技术研发日：2023.04.14
技术公布日：2023/7/6