《電動汽車及其控制系統》是北京新能源汽車股份有限公司於2015年12月3日申請的專利，該專利的公布號為CN105438005A，申請號為2015108844421，授權公布日為2016年3月30日，發明人是盧董、蔣榮勛、白潔。
《電動汽車及其控制系統》公開了一種電動汽車及其控制系統，系統包括：DC/DC變換器；電機驅動電路，電機驅動電路與電機相連以驅動電機；加熱控制電路，加熱控制電路與PTC加熱器相連以控制PTC加熱器；控制板，控制板包括集成有DC/DC變換器控制功能、電機控制功能和加熱控制功能的控制器，控制器與DC/DC變換器、電機驅動電路和加熱控制電路分別相連，控制器用於分別對電機驅動電路、DC/DC變換器和加熱控制電路進行控制，從而可減少電氣部件硬體和接外掛程式連線，實現軟體集成，提高控制器和其他硬體電路利用率，提高整車可靠性，有效降低成本，減小系統體積、重量，最佳化整車空間布局。
2018年12月20日，《電動汽車及其控制系統》獲得第二十屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《電動汽車及其控制系統》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：電動汽車及其控制系統
- 公告號：CN105438005A
- 授權日：2016年3月30日
- 申請號：2015108844421
- 申請日：2015年12月3日
- 申請人：北京新能源汽車股份有限公司
- 地址：北京市大興區采育經濟開發區采和路1號
- 發明人：盧董、蔣榮勛、白潔
- Int.Cl.：B60L15/00(2006.01)I; B60L11/18(2006.01)I; B60L1/00(2006.01)I
- 代理機構：北京清亦華智慧財產權代理事務所（普通合夥）
- 代理人：黃德海
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
相關電動汽車的控制架構通常包括整車控制器VCU、電池管理器BMS、車載充電機OBC、電機控制模組、DC/DC變換模組以及PTC加熱模組等。在相關技術中，整車控制器VCU、電池管理器BMS、車載充電機OBC、電機控制模組、DC/DC變換模組以及PTC加熱模組中每個模組都是獨立的、電路板都是分離的，而且每個模組都具有獨立的硬體結構及控制單元。
但是，相關技術存在的缺點是，各個模組單獨設定成本高，占據較大的車體空間，殼體設計複雜，不利於整車空間布局；而且各個模組單獨設定具有各自的低壓線束和高壓線束、通訊線束，從而接外掛程式較多，線束布置困難。
因此，相關技術需要進行改進。
發明內容
專利目的
《電動汽車及其控制系統》旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，《電動汽車及其控制系統》的一個目的在於提出一種能夠降低成本並最佳化整車空間布局的電動汽車的控制系統。
《電動汽車及其控制系統》的另一個目的在於提出一種電動汽車。
技術方案
《電動汽車及其控制系統》一方面實施例提出了一種電動汽車的控制系統，包括：DC/DC變換器；電機驅動電路，所述電機驅動電路與電機相連以驅動所述電機；加熱控制電路，所述加熱控制電路與PTC加熱器相連以控制所述PTC加熱器；控制板，所述控制板包括集成有DC/DC變換器控制功能、電機控制功能和加熱控制功能的控制器，所述控制器與所述DC/DC變換器、所述電機驅動電路和所述加熱控制電路分別相連，所述控制器用於分別對所述電機驅動電路、所述DC/DC變換器和所述加熱控制電路進行控制。
根據《電動汽車及其控制系統》實施例提出的電動汽車的控制系統，控制器集成有DC/DC變換器控制功能、電機控制功能和加熱控制功能，從而可減少電氣部件硬體和接外掛程式連線，實現軟體集成，提高控制器和其他硬體電路利用率，提高整車可靠性，並能夠有效降低成本，減小控制系統的體積、重量，最佳化整車空間布局。
根據《電動汽車及其控制系統》的一些實施例，所述控制器按照預設優先權對所述電機驅動電路、所述DC/DC變換器和所述加熱控制電路進行控制，其中，所述電機驅動電路的優先權高於所述DC/DC變換器的優先權，且所述DC/DC變換器的優先權高於所述加熱控制電路的優先權。
根據《電動汽車及其控制系統》的一些實施例，所述控制板還包括：通信模組，所述通信模組與所述控制器相連，以使所述控制器通過所述通信模組與所述電動汽車的整車控制器進行通信；其中，所述整車控制器用於向所述控制器傳送控制指令以使所述控制器根據所述控制指令對所述電機驅動電路、所述DC/DC變換器和所述加熱控制電路進行控制。
根據《電動汽車及其控制系統》的一些實施例，所述通信模組包括CAN晶片。
根據《電動汽車及其控制系統》的一些實施例，所述的電動汽車的控制系統還包括：第一信號採集電路，所述第一信號採集電路與所述控制器相連，所述第一信號採集電路用於採集所述電機的工作狀態，並將採集到的所述工作狀態傳送至所述控制器。
根據《電動汽車及其控制系統》的一些實施例，所述的電動汽車的控制系統還包括：第二信號採集電路，所述第二信號採集電路與所述控制器相連，所述第二信號採集電路用於採集所述DC/DC變換器的電壓和/或電流，並將採集到的所述DC/DC變換器的電壓和/或電流傳送至所述控制器；第三信號採集電路，所述第三信號採集電路與所述控制器相連，所述第三信號採集電路用於採集所述電動汽車的車內溫度和所述PTC加熱器的電流，並將採集到的所述車內溫度和所述PTC加熱器的電流傳送至所述控制器。
根據《電動汽車及其控制系統》的一些實施例，所述DC/DC變換器、所述電機驅動電路和所述加熱控制電路共用同一個冷卻裝置。
根據《電動汽車及其控制系統》的一些實施例，所述控制器通過保險絲與所述DC/DC變換器和所述加熱控制電路分別相連，其中，所述保險絲焊接在所述控制板上。
根據《電動汽車及其控制系統》的一些實施例，所述控制器包括數位訊號處理器DSP和複雜可程式邏輯器件CPLD。
為達到上述目的，《電動汽車及其控制系統》另一方面實施例提出了一種電動汽車，包括所述的電動汽車的控制系統。
根據《電動汽車及其控制系統》實施例提出的電動汽車，通過上述電動汽車的控制系統，能提高控制器和其他硬體電路利用率，提高整車可靠性，並能夠有效降低成本，最佳化整車空間布局。
附圖說明
圖1是根據《電動汽車及其控制系統》實施例的電動汽車的控制系統的方框示意圖；
圖2是根據《電動汽車及其控制系統》一個實施例的電動汽車的控制系統的方框示意圖，其中系統包括通信模組；
圖3是根據《電動汽車及其控制系統》一個實施例的電動汽車的控制系統的方框示意圖，其中系統包括第一信號採集電路和第二信號採集電路；
圖4是根據《電動汽車及其控制系統》一個實施例的電動汽車的控制系統的方框示意圖，其中系統包括保險絲；以及
圖5是根據《電動汽車及其控制系統》另一個實施例的電動汽車的控制系統的方框示意圖。
技術領域
《電動汽車及其控制系統》涉及車輛技術領域，特別涉及一種電動汽車的控制系統以及一種電動汽車。
權利要求
1.一種電動汽車的控制系統，其特徵在於，包括：DC/DC變換器；電機驅動電路，所述電機驅動電路與電機相連以驅動所述電機；加熱控制電路，所述加熱控制電路與PTC加熱器相連以控制所述PTC加熱器；控制板，所述控制板包括集成有DC/DC變換器控制功能、電機控制功能和加熱控制功能的控制器，所述控制器與所述DC/DC變換器、所述電機驅動電路和所述加熱控制電路分別相連，所述控制器用於分別對所述電機驅動電路、所述DC/DC變換器和所述加熱控制電路進行控制；其中，所述控制器按照預設優先權對所述電機驅動電路、所述DC/DC變換器和所述加熱控制電路進行控制。2.根據權利要求1所述的電動汽車的控制系統，其特徵在於，其中，所述電機驅動電路的優先權高於所述DC/DC變換器的優先權，且所述DC/DC變換器的優先權高於所述加熱控制電路的優先權。3.根據權利要求1或2所述的電動汽車的控制系統，其特徵在於，所述控制板還包括：通信模組，所述通信模組與所述控制器相連，以使所述控制器通過所述通信模組與所述電動汽車的整車控制器進行通信；其中，所述整車控制器用於向所述控制器傳送控制指令以使所述控制器根據所述控制指令對所述電機驅動電路、所述DC/DC變換器和所述加熱控制電路進行控制。4.根據權利要求3所述的電動汽車的控制系統，其特徵在於，所述通信模組包括CAN晶片。5.根據權利要求1所述的電動汽車的控制系統，其特徵在於，還包括：第一信號採集電路，所述第一信號採集電路與所述控制器相連，所述第一信號採集電路用於採集所述電機的工作狀態，並將採集到的所述工作狀態傳送至所述控制器。6.根據權利要求1所述的電動汽車的控制系統，其特徵在於，還包括：第二信號採集電路，所述第二信號採集電路與所述控制器相連，所述第二信號採集電路用於採集所述DC/DC變換器的電壓和/或電流並將採集到的所述DC/DC變換器的電壓和/或電流傳送至所述控制器；第三信號採集電路，所述第三信號採集電路與所述控制器相連，所述第三信號採集電路用於採集所述電動汽車的車內溫度和所述PTC加熱器的電流，並將採集到的所述車內溫度和所述PTC加熱器的電流傳送至所述控制器。7.根據權利要求1所述的電動汽車的控制系統，其特徵在於，其中，所述DC/DC變換器、所述電機驅動電路和所述加熱控制電路共用同一個冷卻裝置。8.根據權利要求1所述的電動汽車的控制系統，其特徵在於，所述DC/DC變換器設定在第一電路板上，所述加熱控制電路設定在第二電路板，其中，所述DC/DC變換器和所述加熱控制電路分別通過對應焊接在所述第一電路板和所述第二電路板上的保險絲與所述控制器相連。9.根據權利要求1所述的電動汽車的控制系統，其特徵在於，其中，所述控制器包括數位訊號處理器DSP和複雜可程式邏輯器件CPLD。10.一種電動汽車，其特徵在於，包括1-9中任一項所述的電動汽車的控制系統。
實施方式
圖1是根據《電動汽車及其控制系統》實施例的電動汽車的控制系統的方框示意圖。如圖1所示，該電動汽車的控制系統10包括：DC/DC變換器11、電機驅動電路12、加熱控制電路13和控制板14。
其中，DC/DC變換器11用於將第一直流電轉換為第二直流電以為整車提供低壓電源，DC/DC變換器11還用於為控制系統提供輔助用電，其中，第一直流電可由電動汽車的動力電池提供，第二直流電可為12V；電機驅動電路12與電動汽車中的電機30相連以驅動電機30，電機30用於驅動電動汽車的車輪行駛；加熱控制電路13與電動汽車中的PTC加熱器40相連以控制PTC加熱器40，PTC加熱器40用於對電動汽車的車內空間進行加熱、保溫。根據《電動汽車及其控制系統》的一個具體示例，DC/DC變換器11、電機驅動電路12和加熱控制電路13均可包括功率器件，例如IGBT管（InsulatedGateBipolarTransistor，絕緣柵雙極型電晶體）或者MOS管（Metal-Oxid-Semiconductor，金屬-氧化物-半導體場效應電晶體）。
控制板14包括控制器401，控制板14還可包括控制器401的外圍電路，控制器401集成有DC/DC變換器控制功能、電機控制功能和加熱控制功能，控制器401與DC/DC變換器11、電機驅動電路12和加熱控制電路13分別相連，控制器401用於分別對電機驅動電路12、DC/DC變換器11和加熱控制電路13進行控制。也就是說，《電動汽車及其控制系統》實施例的控制器401集成了相關技術中電機控制單元、DC/DC變換器控制單元以及PTC加熱控制單元這三個獨立控制單元的功能，一個控制器401可對三個模組進行控制。
需要說明的是，
具體來說，控制器401可利用DC/DC變換器控制功能、電機控制功能和加熱控制功能進行以下控制：控制器401可向DC/DC變換器11輸出第一驅動信號，以使DC/DC變換器11在第一路驅動信號的控制下進行電壓變換；控制器401可向電機驅動電路12輸出第二路驅動信號，以使電機驅動電路12在第二驅動信號的控制下驅動電機30運轉；控制器401可向加熱控制電路13輸出第三路驅動信號，以使加熱控制電路13在第三驅動信號的控制下驅動PTC加熱器40進行加熱。
《電動汽車及其控制系統》實施例提出的電動汽車的控制系統，控制器集成有DC/DC變換器控制功能、電機控制功能和加熱控制功能，從而可減少電氣部件硬體和接外掛程式連線，實現軟體集成，提高控制器和其他硬體電路利用率，提高整車可靠性，並能夠有效降低成本，減小控制系統的體積、重量，最佳化整車空間布局。
根據《電動汽車及其控制系統》的一個實施例，控制器401按照預設優先權對電機驅動電路12、DC/DC變換器11和加熱控制電路13進行控制，其中，電機驅動電路12的優先權高於DC/DC變換器11的優先權，且DC/DC變換器11的優先權高於加熱控制電路13的優先權，即言電機30的優先權最高，PTC加熱器40的優先權最低。
應當理解的是，因控制器的資源有限，因此根據整車安全和控制器處理機制設定優先權，並按照優先權進行處理。例如，當控制器為單核處理器時，控制器每次只能處理一個進程，因此控制器可按照優先權進行進程處理，即先處理與電機驅動控制相關的進程，再處理與DC/DC變換器控制相關的進程，最後處理與PTC加熱器控制相關的進程。
在《電動汽車及其控制系統》的一個優選示例中，可對電機30、DC/DC變換器11和PTC加熱器40分別設定不同的採樣時間，以使控制器基本可按照預設優先權進行控制。例如可以第一採樣時間對與電機30相關的控制信息進行採集，可以第二採樣時間對與DC/DC變換器11相關的控制信息進行採集，可以第三採樣時間對與PTC加熱器相關的控制信息進行採集，其中，第一採樣時間小於第二採樣時間，且第二採樣時間小於第三採樣時間，如此，基本可保證控制器401按照預設優先權對電機驅動電路12、DC/DC變換器11和加熱控制電路13進行控制。
根據《電動汽車及其控制系統》的一個具體示例，控制器401可包括高性能的數位訊號處理器DSP（digitalsignalprocessing）和複雜可程式邏輯器件CPLD（ComplexProgrammableLogicDevice），從而保證控制系統可靠運行。
進一步地，根據《電動汽車及其控制系統》的一個實施例，如圖2所示，控制板還包括：通信模組402。其中，通信模組402與控制器401相連，以使控制器401通過通信模組402與電動汽車的整車控制器15進行通信，整車控制器15用於向控制器401傳送控制指令以使控制器401根據控制指令對電機驅動電路12、DC/DC變換器11和加熱控制電路13進行控制。
優選地，通信模組402包括CAN（ControllerAreaNetwork，控制器區域網路）晶片以及其他外圍器件。
也就是說，整車控制器15可根據用戶的操作和整車運行狀態生成控制指令並將控制指令傳送至通信模組402，其中，該控制指令可以是用來控制電機30、也可是用來控制DC/DC變換器11、還可以是用來控制PTC加熱器40。控制器401接收到通信模組402轉發的控制指令之後，可先判斷接收到的控制指令的控制對象即電機30、DC/DC變換器11或PTC加熱器40，再對根據控制指令對相應的控制對象進行控制。
由此，與相關技術相比，《電動汽車及其控制系統》實施例的控制系統可減少通信模組的數量，從而減少電氣連線件，簡化通訊網路，最佳化整車線束的布置，並能夠有效降低成本，減小控制系統的體積、重量，提高整車可靠性。
進一步地，根據《電動汽車及其控制系統》的一個實施例，如圖3所示，電動汽車的控制系統還包括：第一信號採集電路16。其中，第一信號採集電路16與控制器401相連，第一信號採集電路16用於採集電機30的工作狀態，並將採集到的工作狀態傳送至控制器401。
也就是說，控制器401可採集與電機30相關的信息，並根據採集到的信息控制電機30，以保證電機運行的穩定性、安全性。
如圖3所示，電動汽車的控制系統還包括：第二信號採集電路17和第三信號採集電路18。第二信號採集電路17與控制器401相連，第二信號採集電路17用於採集DC/DC變換器11的電壓和/或電流，並將採集到的DC/DC變換器的電壓和/或電流傳送至控制器401；第三信號採集電路18與控制器401相連，第三信號採集電路18用於採集電動汽車的車內溫度和PTC加熱器40的電流，並將採集到的車內溫度和PTC加熱器40的電流傳送至控制器401。
也就是說，控制器401可監測DC/DC變換器11的電壓和/或電流，並根據監測到的電壓信息和/或電流信息控制DC/DC變換器11，以保證DC/DC變換器11穩定輸出12V電壓。
控制器401可監測車內溫度和PTC加熱器40的電流，並根據車內溫度和PTC加熱器40的電流對PTC加熱器40進行控制以使車內溫度維持在目標溫度。
根據《電動汽車及其控制系統》的一個實施例，DC/DC變換器11、電機驅動電路12和加熱控制電路13共用同一個冷卻裝置。也就是說，DC/DC變換器11、電機驅動電路12和加熱控制電路13在工作過程中都會產生熱量，由此可通過同一個冷卻裝置對DC/DC驅動電路11、電機驅動電路12和加熱器驅動電路13內的功率器件進行冷卻。
由此，與相關技術相比，《電動汽車及其控制系統》實施例的控制系統還將功率器件的冷卻裝置集成設計，有效節約資源。
另外，根據《電動汽車及其控制系統》的一個實施例，如圖4所示，DC/DC變換器11設定在第一電路板101上，加熱控制電路13設定在第二電路板102，其中，DC/DC變換器11和加熱控制電路13分別通過對應焊接在第一電路板101和第二電路板102上的保險絲50與控制器401相連。也就是說，DC/DC變換器11通過焊接在第一電路板101上的保險絲50與控制器401相連；加熱控制電路13通過焊接在第二電路板102上的保險絲50與控制器401相連。
由此，《電動汽車及其控制系統》實施例的保險絲可不設定在高壓盒，從而可去掉高壓盒，有效降低成本，減小控制系統的體積、重量，最佳化整車空間布局。
此外，根據《電動汽車及其控制系統》的一個實施例，如圖5所示，電動汽車的控制系統還包括：電池管理系統BMS（Battery Management System）191和車載充電機OBC（onboard charger）192，電池管理系統BMS191和車載充電機OBC192各自具有獨立的硬體結構、控制單元以及通信模組，即言，電池管理系統BMS191可通過自身獨立的通信模組與整車控制器15進行通信，並由自身的控制單元獨立進行控制，車載充電機OBC192也可通過自身獨立的通信模組與整車控制器15進行通信，並由自身的控制單元獨立進行控制。
《電動汽車及其控制系統》實施例還提出了一種電動汽車。
《電動汽車及其控制系統》實施例的電動汽車，包括上述實施例的電動汽車的控制系統。
根據《電動汽車及其控制系統》實施例提出的電動汽車，通過上述電動汽車的控制系統，提高控制器和其他硬體電路利用率，提高整車可靠性，並能夠有效降低成本，最佳化整車空間布局。
在《電動汽車及其控制系統》的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“後”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內”、“外”、“順時針”、“逆時針”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述《電動汽車及其控制系統》和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對《電動汽車及其控制系統》的限制。
此外，術語“第一”、“第二”僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此，限定有“第一”、“第二”的特徵可以明示或者隱含地包括至少一個該特徵。在《電動汽車及其控制系統》的描述中，“多個”的含義是至少兩個，例如兩個，三個等，除非另有明確具體的限定。
在《電動汽車及其控制系統》中，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連線”、“固定”等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連線，也可以是可拆卸連線，或成一體；可以是機械連線，也可以是電連線；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關係，除非另有明確的限定。對於本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在《電動汽車及其控制系統》中的具體含義。
在《電動汽車及其控制系統》中，除非另有明確的規定和限定，第一特徵在第二特徵“上”或“下”可以是第一和第二特徵直接接觸，或第一和第二特徵通過中間媒介間接接觸。而且，第一特徵在第二特徵“之上”、“上方”和“上面”可是第一特徵在第二特徵正上方或斜上方，或僅僅表示第一特徵水平高度高於第二特徵。第一特徵在第二特徵“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特徵在第二特徵正下方或斜下方，或僅僅表示第一特徵水平高度小於第二特徵。
榮譽表彰
2018年12月20日，《電動汽車及其控制系統》獲得第二十屆中國專利優秀獎。
