[發明專利]純電動汽車基于雙CPU的高等級安全裝置

在審

• 申請號: 201410452391.0
• 申請日: 2014-09-05
• 公開（公告）號: CN104228589A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發明（設計）人: 杜曉佳;呂振華;王可峰;尹穎;王海川
• 申請（專利權）人: 北京新能源汽車股份有限公司
• 主分類號: B60L3/00
• 分類號: B60L3/00;B60L15/00
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所 11255
• 代理人: 毛燕生

技術領域

本發明屬于純電動汽車中的設備，具體屬于純電動汽車中的安全裝置。

背景技術

純電動汽車是指以車載電源為動力，用電機驅動車輪行駛，符合道路交通、安全法規各項要求的車輛。由于對環境影響相對傳統汽車較小，其前景被廣泛看好，但當前技術尚不成熟。

在石油資源枯竭和環境污染嚴重的雙重壓力下，純電動汽車的高節能、低污染的優點，使其成為了當代汽車發展的主要方向。純電動車的三大核心電控技術：電機控制器、電池管理系統和整車控制器，承擔整個純電動汽車的綜合控制，其可靠性直接影響純電動汽車的整車可靠性，關系到純電動汽車的整車安全性。隨著純電動汽車關鍵技術的開發和研究日益成熟，人們對純電動汽車的要求不斷提高。運行更加平穩、乘坐更加舒適、性能更加卓越已經成為純電動汽車的發展趨勢，這就需要對駕駛員的操作行為、整車運行模式及整車其它部件的工作狀態進行更細化的采樣與控制，需要滿足純電動車不同車型的繁雜的模擬信號處理、數字信號處理和驅動信號處理的需求，對整車控制器的性能提出了更加嚴格的要求。

在國外，豐田、日產、通用等整車企業，德爾福、博世等汽車電子零部件巨頭，都在進行純電動車整車控制器的研發和生產。國內市場純電動汽車整車控制器產品主要由整車廠自主開發，或者由一些高校進行研發。目前已有的相近似的方案是：純電動汽車上有單獨的整車控制器，整車控制器對純電動汽車動力鏈的各個環節進行管理、協調和監控，通過硬線采集駕駛員駕駛信號到單獨的CPU，通過CAN總線獲得電機、電池、儀表、車身、其他輔助系統的相關信息，進行分析和運算，通過CAN總線給出管理指令，通過汽車級驅動芯片控制繼電器實現整車驅動控制、能量優化控制和制動回饋控制。同時整車上的其他控制器進行安全性能監測以及輔助管理和控制。

近年來，隨著純電動車整車控制器的開發技術趨于成熟，越來越多的整車控制器被應用于純電動汽車上，純電動汽車整車控制器(VCU，Vehicle?Control?Unit)，即動力總成控制器。是整個汽車的核心控制部件，它采集加速踏板信號、制動踏板信號及其他部件信號，并做出相應判斷后，控制下層的各部件控制器的動作，驅動汽整車控制器通過采集司機駕駛信號和車輛狀態，通過CAN總線對網絡信息進行管理，調度，分析和運算，針對車型的不同配置，進行相應的能量管理，實現整車驅動控制、能量優化控制、制動回饋控制和網絡管理等功能。純電動汽車整車控制器對汽車的正常行駛、再生能量回收、網絡管理、故障診斷與處理、車輛的狀態與監視等功能起著關鍵的作用。一方面，VCU通過自身數據采集模塊獲取駕駛員需求信息，另一方面與電機控制器、電池管理系統、電動輔助系統等部件組成CAN總線網絡，可以實時獲取當前整車狀態、電機、電池、電動輔助等部件的參數，采用優化算法協調電動輔助部件和電機運行，在滿足駕駛員對整車的動力性和舒適性需求的前提下，最大限度的節約電能的消耗。

部分設計者為了簡化電路，降低成本，采用一個CPU進行信號處理。這種設計方案缺點是不能保證對整個系統進行能量管理及各部件的協調控制的準確性，當系統數據交換量大時，核心器件CPU發生故障，整個系統出現癱瘓不能工作狀態，安全性和可靠性不能滿足要求，從而影響整車性能。

還有部分設計者考慮到一個CPU存在風險，使用雙CPU架構，但是對兩個CPU采用一個電源統一供電，這種設計方案缺點是僅僅實現了雙CPU簡單層面的供電，沒有考慮電源與芯片之間的邏輯關系。在雙CPU的邏輯深入方面需要進一步研究，不能保證整個控制系統的性能和安全可靠性，整車控制器在功能安全等級方面仍需要獨立考慮供電才能實現。

發明內容

本發明的目的在于克服上述已有技術的不足，提出一種性能安全可靠的用于純電動汽車的雙CPU的高等級安全裝置。既避免了單CPU的信號處理能力有限和出現故障及時解決的問題，又實現了雙CPU深層次邏輯供電架構。

本發明就是在滿足整車控制器這些功能的情況下，開發了一種基于雙CPU的高等級安全裝置，主、從CPU之間通過SPI進行相互通訊，且主、從CPU分別供電，保證了整個控制系統的性能安全更加可靠。

本發明通過以下技術方案實現：

一種純電動汽車基于雙CPU的高等級安全裝置，所述的CPU是整車控制器的核心，包括一個主CPU和一個從CPU；兩個CPU設在同一電路板上。

整車控制器選用的雙CPU分別為：一個32位單片機為主CPU，一個16位單片機為從CPU。