一种电动汽车电控系统、电动汽车及故障信息传递方法.pdf

摘要
申请专利号：	CN201410791046.X	申请日：	2014.12.18
公开号：	CN104842903A	公开日：	2015.08.19
当前法律状态：	授权	有效性：	有权
法律详情：	授权\|\|\|实质审查的生效IPC(主分类):B60R 16/023申请日:20141218\|\|\|公开
IPC分类号：	B60R16/023	主分类号：	B60R16/023
申请人：	北汽福田汽车股份有限公司
发明人：	王野; 黎刚; 闫永亮
地址：	102206北京市昌平区沙河镇沙阳路
优先权：
专利代理机构：	北京汇智胜知识产权代理事务所(普通合伙)11346	代理人：	朱登河
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内容摘要

本发明公开了一种电动汽车电控系统、电动汽车及电动汽车安全故障信息传递方法。所述电动汽车电控系统包括：整车控制器(1)；电机控制器(2)；电池管理系统(3)；CAN总线(4)，其将所述整车控制器(1)、电机控制器(2)和电池管理系统(3)连接在一起，进行信息传递，所述信息包括故障信息；以及硬线(5)，用于在整车控制器(1)检测到系统功能安全失效故障时，通过硬线(5)将故障信息发送给电机控制器(2)及电池管理系统(3)。本发明所提供的电动汽车电控系统能够在系统出现功能安全失效故障时更加可靠地将故障信息传递给相关控制器系统，进而大大提高电动汽车电控系统的功能安全级别。

权利要求书

1.  一种电动汽车电控系统，其特征在于，包括：
整车控制器(1)；
电机控制器(2)；
电池管理系统(3)；
CAN总线(4)，其将所述整车控制器(1)、电机控制器(2)和电池管理系统(3)连接在一起，进行信息传递，所述信息包括故障信息；以及
硬线(5)，其连接在整车控制器(1)与电机控制器(2)、电池管理系统(3)之间，用于在整车控制器(1)检测到系统功能安全失效故障时，通过硬线(5)将故障信息发送给电机控制器(2)及电池管理系统(3)。

2.  如权利要求1所述的电动汽车电控系统，其特征在于，所述整车控制器(1)包括主CPU(11)和安全监控CPU(12)，所述安全监控CPU(12)监测所述主CPU(11)的工作状态，当主CPU(11)系统出现功能安全故障时，所述安全监控CPU(12)通过所述CAN总线(4)以及通过所述硬线(5)将故障信息发送给电机控制器(2)和电池管理系统(3)。

3.  如权利要求2所述的电动汽车电控系统，其特征在于，所述整车控制器(1)的主CPU(11)和安全监控CPU(12)之间通过SPI总线(13)进行通讯和安全数据交换。

4.  如权利要求2所述的电动汽车电控系统，其特征在于，所述整车控制器进一步包括一个开关管，所述整车控制器(1)的安全监控CPU(12)通过所述开关管与所述硬线(5)连接，在所述主CPU(11)系统出现功能安全故障时，所述安全监控CPU(12)通过所述开关管向所述硬线(5)输出一个低电平或高电平。

5.  一种电动汽车，其特征在于，包括如权利要求1-4中任一项所述的电动汽车电控系统。

6.  一种电动汽车安全故障信息传递方法，其特征在于，当整车控制器检测到系统功能安全失效故障时，通过CAN总线将故障信息发送给电机控制器及电池管理系统，同时通过一组硬线信号将故障信息发送给电机控制器及电池管理系统。

7.  如权利要求6所述的电动汽车安全故障信息传递方法，其特征在于，所述整车控制器(1)包括主CPU(11)和安全监控CPU(12)，所述安全监控CPU(12)监测所述主CPU(11)的工作状态，当主CPU(11)系统出现功能安全故障时，所述安全监控CPU(12)通过所述CAN总线(4)以及通过所述硬线(5)将故障信息发送给电机控制器(2)和电池管理系统(3)。

8.  如权利要求7所述的电动汽车安全故障信息传递方法，其特征在于，所述整车控制器(1)的主CPU(11)和安全监控CPU(12)之间通过SPI总线(13)进行通讯和安全数据交换。

9.  如权利要求7所述的电动汽车安全故障信息传递方法，其特征在于，所述整车控制器进一步包括一个开关管，所述整车控制器(1)的安全监控CPU(12)通过所述开关管与所述硬线(5)连接，在所述主CPU(11)系统出现功能安全故障时，所述安全监控CPU(12)通过所述开关管向所述硬线(5)输出一个低电平或高电平。

说明书

一种电动汽车电控系统、电动汽车及故障信息传递方法
技术领域
本发明涉及电动汽车安全技术领域，特别是涉及一种电动汽车电控系统、具有其的电动汽车及相应的电动汽车安全故障信息传递方法。
背景技术
电动汽车的高效、节能、低污染的优点，使其成为了当代汽车发展的主要方向。电动汽车电控系统主要包括：整车控制器(VCU)、电机控制器(MCU)和电池管理系统(BMS)。
在现有技术中，为了提高电动汽车电控系统的功能安全，在整车控制器、电机控制器、电池管理系统中都分别引入了各系统自身的功能安全设计及故障处理机制。从单个电控控制系统来说，可以实现对来自系统内部的功能安全故障，让单个电控系统可以达到一种较好的功能安全等级。
但是，让电动汽车的整车都能达到较高的功能安全等级，就需要电动汽车电控系统的三大核心组成部分能协同起来处理功能安全失效故障。目前，整车控制器(VCU)、电机控制器(MCU)和电池管理系统(BMS)是通过CAN总线进行故障信息传递，让电动汽车电控系统的三大核心组成部分(子系统)能及时获取功能安全失效故障信息，并让每个部分及时进行故障状态处理并进入安全模式。
采用CAN总线进行功能安全故障信息传递的方法，可以实现单个电控子系统出现功能安全故障时把信息传递给其他相关电控系统。但是，在出现CAN总线失效等故障时，就无法直接把故障信息传递给相关的其他相关电控子系统。
因此希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的上述缺陷中的一个或多个。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电动汽车电控系统来克服或至少减轻现有技术的上述缺陷中的一个或多个。
为实现上述目的，本发明提供一种电动汽车电控系统，所述电动汽车电控系统包括：整车控制器；电机控制器；电池管理系统；CAN总线；以及硬线，其中，所述CAN总线将所述整车控制器、电机控制器和电池管理系统连接在一起，进行信息传递，所述信息包括故障信息，所述硬线连接在整车控制器与电机控制器、电池管理系统之间，用于在整车控制器检测到系统功能安全失效故障时，通过硬线将故障信息发送给电机控制器及电池管理系统。
优选地，所述整车控制器包括主CPU和安全监控CPU，所述安全监控CPU监测所述主CPU的工作状态，当主CPU系统出现功能安全故障时，所述安全监控CPU通过所述CAN总线以及通过所述硬线将故障信息发送给电机控制器和电池管理系统。
优选地，所述整车控制器的主CPU和安全监控CPU之间通过SPI总线进行通讯和安全数据交换。
优选地，所述整车控制器进一步包括一个开关管，所述整车控制器的安全监控CPU通过所述开关管与所述硬线连接，在所述主CPU系统出现功能安全故障时，所述安全监控CPU通过所述开关管向所述硬线输出一个低电平或高电平。
本发明还提供一种电动汽车，所述电动汽车包括如上所述的电动汽车电控系统。
本发明还提供一种电动汽车安全故障信息传递方法，在所述方法中，当整车控制器检测到系统功能安全失效故障时，通过CAN总线将故障信息发送给电机控制器及电池管理系统，同时通过一组硬线信号将故障信息发送给电机控制器及电池管理系统。
优选地，在所述方法中，所述整车控制器包括主CPU和安全监控，所述安全监控CPU监测所述主CPU的工作状态，当主CPU系统出现功能安全故障时，所述安全监控CPU通过所述CAN总线以及通过所述硬线将故障信息发送给电机控制器和电池管理系统。
优选地，在所述方法中，所述整车控制器的主CPU和安全监控CPU之间通过SPI总线进行通讯和安全数据交换。
优选地，在所述方法中，所述整车控制器进一步包括一个开关管，所述整车控制器的安全监控CPU通过所述开关管与所述硬线连接，在所述主CPU系统出现功能安全故障时，所述安全监控CPU通过所述开关管向所述硬线输出一个低电平或高电平。
本发明所提供的电动汽车电控系统能够在系统出现功能安全失效故障时更加可靠地将故障信息传递给相关控制器系统。通过基于CAN网络传输加硬线传输的双冗余传输的方法，能够更加可靠地将电控系统的功能安全信息在多个控制器系统之间进行传递，并进行及时可靠的功能安全故障处理。可以大大提高电动汽车电控系统的功能安全级别。
附图说明
图1是根据本发明一实施例的电动汽车电控系统的示意图。
附图标记：

1整车控制器5硬线2电机控制器11主CPU3电池管理系统12安全监控CPU4CAN总线13SPI总线

具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，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更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。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。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
根据本发明的电动汽车电控系统包括：整车控制器；电机控制器；电池管理系统；CAN总线；以及硬线。所述CAN总线将所述整车控制器、电机控制器和电池管理系统连接在一起，进行信息传递，所述信息包括故障信息，所述硬线连接在整车控制器与电机控制器、电池管理系统之间，用于在整车控制器检测到系统功能安全失效故障时，通过硬线将故障信息发送给电机控制器及电池管理系统。
根据本发明的电动汽车安全故障信息传递方法包括：当整车控制器检测到系统功能安全失效故障时，通过CAN总线将故障信息发送给电机控制器及电池管理系统，同时通过一组硬线信号将故障信息发送给电机控制器及电池管理系统。
采用本发明所提供的电动汽车电控系统，或采用本发明提供的电动汽车安全故障信息传递方法，能够在系统出现功能安全失效故障时更加可靠地将故障信息传递给相关控制器系统。通过基于CAN网络传输加硬线传输的双冗余传输的方法，能够更加可靠地将电控系统的功能安全信息在多个控制器系统之间进行传递，并进行及时可靠的功能安全故障处理。可以大大提高电动汽车电控系统的功能安全级别。
图1是根据本发明一实施例的电动汽车电控系统的示意图。图1所示的电动汽车电控系统包括整车控制器(VCU)1、电机控制器(MCU)2、电池管理系统(BMS)3、CAN总线4和硬线5。
整车控制器1、电机控制器2和电池管理系统3是电动汽车电控系统的三大核心组成部分。CAN总线4将整车控制器1、电机控制器2和电池管理系统3连接在一起，进行信息传递，所述信息包括故障信息。硬线5连接在整车控制器1与电机控制器2、电池管理系统3之间，用于在整车控制器检测到系统功能安全失效故障时，通过硬线5将故障信息发送给电机控制器2及电池管理系统3。其中，所述故障信息包括系统功能安全故障信息。功能安全是依赖于系统或设备对输入的正确操作，它是全部安全的一部分。当每一个特定的安全功能获得实现，并且每一个安全功能必需的性能等级被满足的时候，功能安全目标就达到了。
整车控制器1包括主CPU 11和安全监控CPU 12，安全监控CPU 12监测主CPU 11的工作状态。有利的是，整车控制器1的主CPU 11和安全监控CPU12之间通过SPI总线进行通讯和安全数据交换。优选地，以主CPU 11作为主机。SPI是串行外设接口(Serial Per ipheral Interface)的缩写。SPI总线至少包括一条时钟线、一条数据输入线和一条数据输出线。
当主CPU 11系统出现功能安全故障时，会通过SPI总线发出信号给安全监控CPU 12。这时，安全监控CPU 12会同时通过CAN总线4将故障信息发送给整车控制器1之外的电机控制器2和电池管理系统3。同时，安全监控CPU 12同时会通过整车控制器1中的一个开关管向外发出一个低电平信号。这个低电平信号会通过硬线5发送给电机控制器2和电池管理系统3。也就是说，当主CPU系统出现功能安全故障时，安全监控CPU通过CAN总线以及通过硬线将故障信息发送给电机控制器和电池管理系统。
需要指出的是，开关管可以是三极管、晶闸管等，只要能够起到开关作用即可。需要指出的是，所述开关管可以是独立器件，也可以集成在安全监控CPU 12或其他芯片内。
可以理解的是，当主CPU 11系统出现功能安全故障时，安全监控CPU 12也能够通过整车控制器1中的一个开关管向外发出一个高电平信号，而传递所述故障信息。
将上述的电动汽车电控系统，应用于电动汽车，能够提高电动汽车电控系统的功能安全级别。
具体地，可以采用一种电动汽车安全故障信息传递方法。在所述方法中，当整车控制器检测到系统功能安全失效故障时，通过CAN总线将故障信息发送给电机控制器及电池管理系统，同时通过一组硬线信号将故障信息发送给电机控制器及电池管理系统。
优选地，所述整车控制器包括主CPU和安全监控，所述安全监控CPU监测所述主CPU的工作状态，当主CPU系统出现功能安全故障时，所述安全监控CPU通过所述CAN总线以及通过所述硬线将故障信息发送给电机控制器和电池管理系统。
本发明在电动汽车电控系统功能安全故障信息传递及处理中，除了在多个电控系统之间通过常规的CAN总线进行故障信息传递，还增加一条故障状态的硬线传递通道。当整车控制器检测到系统功能安全失效故障时，会通过CAN总线将故障信息发送给电机控制器及电池管理系统，同时会通过一组硬线信号将故障信息发送给电机控制器及电池管理系统。这样做的好处就是，不管多个控制器系统之间的CAN总线或故障硬线传递通道两者之间任何一个出现问题，还是能够将故障信息直接传递个其他电子控制器系统。这种方法可以大大提高系统的功能安全级别及故障处理的可靠性。此外，为提高电动汽车核心电控系统的安全性，在整车控制器中采用了独立的安全监控CPU对整车控制器的主CPU系统进行安全监控，并实现整车控制器的功能安全故障处理功能。
两个功能安全故障传递通道能够实现可靠的将功能安全故障信息传送给相关联的电控系统，可以确保电动汽车电控系统的功能安全故障信息的可靠传递并有效的提高了系统的功能安全等级。
本发明的电动汽车电控系统功能安全故障处理方法可以实现：如果控制器系统之间的CAN通讯失效时，可以通过硬线将故障信息传递给相关控制器系统并进行故障处理。如果硬件失效时候，可以通过CAN总线进行传递故障信息并让相关控制器系统进行故障处理。
最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。