一种基于域控制器的新能源汽车低压电源控制系统及方法与流程

1.本发明属于新能源汽车能源管理技术领域，尤其涉及一种基于域控制器的新能源汽车低压电源控制系统及方法。


背景技术：

2.本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
3.为防止用户在使用新能源汽车的过程中，由于低压系统亏电导致整车高压部分无法上电的问题，目前主要通过监测低压电源状态从而及时充电的方式，来保证车辆的正常使用。为了节省能源，增强车辆续航能力，也有根据整车的档位(off、on或acc)，关联不同的控制模块，根据档位采用不同管理策略，从而在保证整车的正常使用状态下尽量节省电能。但是，采用目前的控制策略，在执行用户的需求时，常常会使得其他不必要模块处于待机耗电状态，例如，整车在充电时，座椅控制模块等非关联模块处于待机耗电状态。


技术实现要素：

4.为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种基于域控制器的新能源汽车低压电源控制系统及方法。通过与域控制器相结合，能够根据整车功能需求，对能量进行合理按需分配，实现低压电源控制，满足整车降低能耗的需求。
5.为实现上述目的，本发明的一个或多个实施例提供了如下技术方案：
6.一种基于域控制器的新能源汽车低压电源控制系统，包括：中央控制单元，与蓄电池连接；以及，与所述中央控制单元分别连接的多个供电控制支路，分别用于对各个域控制器进行供电控制，其中，所述中央控制器与每个域控制器之间均包括继电器。
7.进一步地，每个所述域控制器与各个执行控制单元之间均包括继电器。
8.进一步地，所述中央控制单元经由所述自锁模式控制器与各个域控制器连接；所述中央控制单元内设有主芯片和辅芯片，所述主芯片和辅芯片均经由继电器与自锁模式控制器连接，并且，所述主芯片与辅芯片之间通信连接，所述主芯片与云端通过5g网络连接。
9.进一步地，所述继电器包括串联的线圈和常开触点开关。
10.基于所述的新能源汽车低压电源控制系统，本发明的一个或多个实施例还提供了一种控制方法，应用于所述中央控制器，预先配置各类工况对应的供电支路，所述方法包括：中央控制单元实时检测车辆状态，识别当前所属工况；先根据所属工况，控制相应域控制器上电，再驱动所述域控制器为该域的执行控制单元上电。
11.进一步地，若检测到钥匙解防信号，判定为整车上电工况：
12.控制动力域控制器、车身域控制器、智能座舱域控制器和智能驾驶域控制器全部上电，进入工作状态；
13.分别驱动所述动力域控制器、车身域控制器、智能座舱域控制器和智能驾驶域控制器控制相应域的执行控制单元上电，进入工作状态。
14.进一步地，若检测到充电枪插入，判定为整车充电工况：
15.控制动力域控制器上电，进入工作状态；
16.驱动所述动力域控制器控制相应域的执行控制单元上电，进入工作状态。
17.进一步地，若检测到远程控制需求，判定为远程控制工况：
18.判定所述远程控制需求所属的功能域，控制该功能域对应的域控制器上电，进入工作状态；
19.驱动所述域控制器控制相应域的执行控制单元上电，进入工作状态。
20.进一步地，若检测到远程升级需求，判断为远程升级工况：
21.判断所述远程升级工况所针对的功能域，控制该功能域对应的域控制器上电，进入工作状态；
22.驱动所述域控制器控制相应域的执行控制单元上电，进入工作状态。
23.进一步地，所述控制方法由中央控制器中的主芯片执行，所述主芯片还实时监测自身软件运行状态和防火墙安全状态，当监测到软件运行故障或防火墙被攻破时，向辅芯片发送启动指令，同时，向自锁模式控制器发送控制指令，用于控制所述自锁模式控制器与主芯片之间的继电器断开，与辅芯片之间的继电器关闭。
24.以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
25.本技术提出一种新能源汽车域控制器的低压电源控制系统及方法，通过与域控制器相结合，根据整车功能需求，在各功能域控制器的线路上设置继电器，根据具体业务需求，通过对继电器的时序控制能量的合理按需分配，实现了低压电源控制，满足整车降低能耗的需求。
26.利用中央控制单元自我监控程序流运行，发现异常或防火墙被攻破等情况，为中央控制器设置主芯片和辅芯片，主芯片负责主控功能，辅芯片对核心功能进行策略辅助，在主芯片失效情况下，能够保证基本的功能输出及整车安全。
附图说明
27.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
28.图1为本发明实施例中汽车ee架构示意图；
29.图2为本发明实施例中低压电源控制系统示意图；
30.图3为本发明实施例中中央控制器结构示意图。
具体实施方式
31.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
32.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
33.在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
34.传统的汽车电子电气架构采用分布式eea架构，汽车里每个ecu均通过can和lin总线连接在一起，随着汽车智能化和信息化的发展，ecu 芯片的使用量越来越多，迅速增加到了几十个甚至上百个，系统复杂度越来越大。为了解决分布式eea的这些问题，人们逐渐按照功能对ecu进行整合，即得到“域控制器(domain control unit，dcu)”。域控制器的出现是汽车ee架构从ecu分布式ee架构演进到域集中式ee架构的一个重要标志。
35.域控制器是汽车每一个功能域的核心，它主要由域主控处理器、操作系统和应用软件及算法等三部分组成。依托高性能的域主控处理器、丰富的硬件接口资源以及强大的软件功能特性，域控制器能将原本需要很多个 ecu实现的核心功能集成到一起，极大的提高了系统功能集成度，简化了整车零部件装配复杂度，降低了整车线束长度及整车重量，降低了开发和制造成本。
36.本发明将低压电源管理与功能域控制器相结合，根据需实现的功能所述功能域，对相应功能域进行供电，从而实现了能源的按需分配。
37.实施例一
38.本实施例公开了一种基于域控制器的新能源汽车低压电源控制系统，所述系统包括整车控制核心的中央控制单元、分别与所述中央控制单元连接的各个域控制器，以及各个域控制器的执行控制单元。其中，所述中央控制器与蓄电池连接，由蓄电池为所述中央控制单元以及各个域控制器供电。
39.为了对能量进行合理按需分配，实现低压电源控制，满足整车降低能耗的需求，本实施例的所述低压电源控制系统中，所述中央控制单元分别连接多个供电控制支路，分别用于对各个域控制器进行供电控制；如图2 所示，所述中央控制器与每个域控制器之间均包括继电器，中央控制器通过对所述多个供电控制支路上的继电器的开闭，实现各个域控制器的供电控制。本实施例中，所述继电器包括串联的线圈和常开触点开关，当中央控制器通过管脚控制对某个支路上的线圈供电时，所述支路上的常开触点开关闭合，实现对该支路上域控制器的供电。
40.每个所述域控制器还对该域的各个执行控制单元进行供电控制，具体地，每个所述域控制器与各个执行控制单元之间均包括串联的线圈和常开触点开关。
41.所述中央控制单元根据不同的工况，对各个供电控制支路的开闭进行控制，对于闭合支路上的域控制器，经由中央控制单元发送唤醒帧唤醒后，对该域的执行控制单元进行供电控制，使其进入工作状态。
42.本实施例中，划分为四个功能域，具体包括：动力域控制器、车身域控制器、智能座舱域控制器和智能驾驶域控制器。如图1所示，所述中央控制单元，通过soa微服务接口实现整车驾驶员需求仲裁，低压电源管理，整车的云数据上传下载，集成网关，ota，大数据处理，防火墙，功能安全备份，整车核心控制等功能。所述中央控制单元与动力域控制器、车身域控制器、智能驾驶域控制器和智能座舱域控制器均通过以太网通讯，与云端通过5g数据传输。每个所述域控制器通过can/canfd总线与各个域内的执行控制单元连接，执行控制单元用于控制执行器执行域控指令，如动力域控制器向电机控制器发送控制指令，控制驱动电机执行相应工作。此外，本领域技术人员应当了解，尽管附图中没有体现，每个所述域控制器还通过can/canfd总线与数据采集单元连接，所述数据采集单元包括但不限于车辆上各
部件上配置的传感器，如车速传感器、电机转矩传感器等，用以获取控制对象的传感器参数。
43.各个域控制器所实现的功能如下：
44.所述动力域控制器，用于实现整车能量管理、驾驶意图解析、整车热管理控制、电池系统管理、电机扭矩控制、电机模式管理、igbt控制、主动泄放、充放电控制管理、高压转低压、高压继电器控制与管理、转向控制、制动系统控制、车身稳定控制、能量回收控制、制动助力控制以及故障诊断等，与中央计算单元以太网通讯。
45.所述车身域控制器，用于实现整车开闭锁、防盗校验、车窗门控制、胎压监测、座椅调节、后视镜控制和空调控制等功能，与中央计算单元以太网通讯；
46.所述智能座舱域控制器，用于实现人机交互、仪表、车载娱乐系统、触控系统、车载充电系统、语音识别、智能导航、健康疲劳检测和操作系统等功能，与中央计算单元以太网通讯；
47.所述智能驾驶域控制器，用于实现速度控制系统、紧急刹车系统、盲点探测系统和传感器融合等功能，与中央计算单元以太网通讯。
48.所述中央控制单元还连接自锁模式控制器，具体地，经由所述自锁模式控制器与各个域控制器连接。如图3所示，所述中央控制单元内设有主芯片和辅芯片，所述主芯片与辅芯片之间通信连接，并且，所述主芯片与云端通过5g网络连接。所述主芯片和辅芯片分别经由继电器连接至所述自锁模式控制器。本实施例中，所述继电器包括串联的线圈和常开触点开关。其中，所述自锁模式控制器用于控制所述继电器的开闭，从而控制基于主控芯片控制整车还是辅芯片控制整车，主芯片负责主控功能，辅芯片对核心功能进行策略辅助，在主芯片失效情况下，能够保证基本的功能输出及整车安全。
49.作为一种具体地实施方式，主芯片实时监测自身软件运行状态和防火墙安全状态，当监测到软件运行故障或防火墙被攻破时，向辅芯片发送异常事件信息，同时，向自锁模式控制器发送控制指令。辅芯片响应所述异常事件信息，执行相应功能；自锁模式控制器响应所述控制指令，控制所述自锁模式控制器与主芯片之间的继电器断开，与辅芯片之间的继电器关闭。从而主控芯片进入休眠状态，由主芯片控制转换为由辅芯片控制。
50.由于中央控制单元通过主芯片与云端连接，使得所述辅芯片只介入整车局域网，与主芯片5g网络隔离，保证了车辆的安全性。
51.基于所述低压电源控制系统，本实施例还提供了相应的控制方法，预先配置各类工况对应的供电支路，包括：中央控制单元实时检测车辆状态，识别当前所属工况；根据所属工况，先控制相应域控制器上电，再驱动所述域控制器为该域的执行控制单元上电。
52.实施例二
53.在实施例一提供了一种基于域控制器的新能源汽车低压电源控制系统的基础上，本实施例提供了一种基于所述系统的低压电源控制方法，预先配置各类工况对应的供电支路，所述方法包括：中央控制单元实时检测车辆状态，识别当前所属工况；先根据所属工况，控制相应域控制器上电，再驱动所述域控制器为该域的执行控制单元上电。
54.本实施例中，所述域控制器包括动力域控制器、车身域控制器、智能座舱域控制器和智能驾驶域控制器。
55.根据所属工况，控制相应域控制器上电，再驱动所述域控制器为该域的执行控制
单元上电具体包括：
56.(1)若检测到钥匙解防信号，判定为整车上电工况：
57.控制所述动力域控制器、车身域控制器、智能座舱域控制器和智能驾驶域控制器全部上电，进入工作状态；
58.分别驱动所述动力域控制器、车身域控制器、智能座舱域控制器和智能驾驶域控制器控制相应域的执行控制单元上电，进入工作状态。
59.(2)若检测到充电枪插入，判定为整车充电工况：
60.控制所述动力域控制器上电，进入工作状态；
61.驱动所述动力域控制器控制相应域的执行控制单元上电，进入工作状态。
62.(3)若检测到远程控制需求，判定为远程控制工况：
63.判定所述远程控制需求所属的功能域，控制该功能域对应的域控制器上电，进入工作状态；
64.驱动所述域控制器控制相应域的执行控制单元上电，进入工作状态；
65.其中，当远程控制需求为针对车身的远程控制需求时，所述功能域为车身域；当远程控制需求为针对座椅或方向盘的远程控制需求时，所述功能域为车身域和动力域；当远程控制需求为针对空调的远程控制需求时，所述功能域为动力域。
66.(4)若检测到远程升级需求，判断为远程升级工况：
67.判断所述远程升级工况所针对的功能域，控制该功能域对应的域控制器上电，进入工作状态；
68.驱动所述域控制器控制相应域的执行控制单元上电，进入工作状态。
69.作为一种具体地实施方式，所述控制方法由中央控制器中的主芯片执行，所述主芯片还实时监测自身软件运行状态和防火墙安全状态，当监测到软件运行故障或防火墙被攻破时，向辅芯片发送故障事件信息，用于触发辅芯片执行工作；同时，向自锁模式控制器发送控制指令，用于控制所述自锁模式控制器与主芯片之间的继电器断开，与辅芯片之间的继电器关闭。
70.下文将用于控制动力域控制器、车身域控制器、智能驾驶域控制器和智能座舱域控制器供电控制支路的继电器分别记为继电器1、继电器2、继电器3和继电器4，用于控制动力域控制器、车身域控制器、智能驾驶域控制器和智能座舱域控制器相应执行控制单元工作的继电器分别记为继电器 6、继电器7、继电器8和继电器9。针对整车上电工况、充电工况、远程控制工况、远程升级工况(ota)和故障工况五种工况对控制方法进行阐述：
71.1、整车上电工况
72.所述中央控制单元通过can或硬线检测钥匙上电需求，或通过硬件信号采集钥匙唤醒状态，检测整车是否有系统钥匙上电需求，若是，则通过控制端控制动力域控制器、车身域控制器、智驾域控制器和智能座舱域控制器供电，通过can唤醒唤醒各域控制器进入nomal工作状态；然后驱动各域控制器控制相应域内执行控制单元进入工作状态。
73.具体地，中央控制单元识别钥匙解防信号，执行step1：
74.step1：中央控制单元使能动力域控制器供电端口闭合继电器1、使能车身域控制器供电端口闭合继电器2、使能智能驾驶域控制端口闭合继电器 3，使能智能座舱域控制端口闭合继电器4，执行step2；
75.step2：中央控制单元发送唤醒帧唤醒动力域控制器，车身域控制器，智能驾驶域控制器，智能座舱控制器，执行step3；
76.step3：动力域控制器，车身域控制器，智能驾驶域控制器，智能座舱域控制器进入nomal控制状态，执行step4，step5，step6，step7；
77.step4：动力域控制器驱动动力域供电控制端口闭合继电器6，动力域执行器及控制单元进入工作状态；
78.step5：车身域控制器驱动车身域供电控制端口闭合继电器7，车身域执行器及控制单元进入工作状态；
79.step6：智能驾驶域控制器驱动车身域供电控制端口闭合继电器8，智能驾驶域执行器及控制单元进入工作状态；
80.step7：智能座舱域控制器驱动智能座舱域供电控制端口闭合继电器9，智能座舱域执行器及控制单元进入工作状态；
81.2、整车充电工况
82.当充电桩插入充电枪时，充电电路被唤醒，所述中央控制单元检测到有整车充电需求时，则通过控制端为动力域控制器供电，通过can唤醒唤醒动力域控制器进入nomal工作状态，进行充电控制流程，其他控制域无控制需求则进入休眠状态。
83.中央控制单元检测到快慢充电枪插入信号，执行step9：
84.step9：中央控制单元仅使能动力域控制器供电端口闭合继电器1，执行step10；
85.step10：中央控制单元发送唤醒帧唤醒动力域控制器，执行step11；
86.step11：动力域控制器进入nomal控制状态，执行step12；
87.step12：动力域控制器驱动动力域供电控制端口闭合继电器6，动力域执行器及控制单元进入工作状态，执行step13；
88.step13：动力域控制单元执行充电控制功能。
89.3、整车远程控制工况
90.所述中央控制单元检测到有整车远程开闭车锁、远程开启后背门、远程开启车窗或远程后视镜调节等需求，中央控制单元则通过控制端为车身域控制器供电，通过can唤醒车身域控制器进入nomal工作状态，进行远程开闭锁控制流程，其他控制域无控制需求则进入休眠状态。其中，上述远程控制需求通过用户终端app，经由5g网络获取。
91.(1)中央控制单元检测到远程开闭锁、远程开启后背门、远程开启车窗、远程后视镜调节等功能的远程控制信号，执行step14。
92.step14：中央控制单元判断远程控制需求为远程开闭锁、远程开启后背门、远程开启车窗、远程后视镜调节等功能执行step15；
93.step15：中央控制单元仅使能车身域控制器供电端口闭合继电器2，执行step16；
94.step16：中央控制单元发送唤醒帧唤醒车身域控制器，执行step17；
95.step17：车身域控制器进入nomal控制状态，执行step18；
96.step18：车身域控制器驱动车身域供电控制端口闭合继电器7，车身域执行器及控制单元进入工作状态，执行step19；
97.step19：车身域控制单元执行远程控制相关功能。
98.(2)中央控制单元检测到远程座椅加热或远程方向盘加热等的远程控制信号，执
行step20。
99.step20：中央控制单元判断远程控制需求为远程座椅加热或远程方向盘加热等功能执行step21；
100.step21：中央控制单元使能车身域控制器供电端口闭合继电器2，动力域控制器供电端口闭合继电器1，执行step22
101.step22：中央控制单元发送唤醒帧唤醒车身域控制器，动力域控制器，执行step23，step25；
102.step23：中央控制单元请求动力域控制器执行上高压微服务，执行 step24；
103.step24：动力域控制器执行上高压微服务；
104.step25：车身域控制器进入nomal控制状态，执行step26；
105.step26：车身域控制器驱动车身域供电控制端口闭合继电器6，车身域执行器及控制单元进入工作状态，执行step27；
106.step27：车身域控制单元执行远程控制相关功能；
107.中央控制单元检测到远程控制信号，执行step14，step20：
108.(3)中央控制单元判断远程控制需求为远程空调等功能执行step9；
109.4、整车远程升级工况(ota)
110.用户通过用户终端向云端发起远程升级请求，云端将升级包通过5g网络下发至中央控制单元。所述中央控制单元检测到有整车ota需求，中央控制单元根据所述升级包，判断ota模块所属域；若属于智能驾驶域ota，中央控制单元则通过控制端为智驾域控制器供电，通过can唤醒智驾域控制器进入nomal工作状态，进行ota控制流程，其他控制域无控制需求则进入休眠状态。
111.中央控制单元检测到ota请求，针对动力域、车身域、智驾域和智能座舱域，分别执行step29，step35，step41，step47；
112.step29：中央控制单元判断对动力域范围进行ota，执行step30；
113.step30：中央控制单元仅使能动力域控制器供电端口闭合继电器1，执行step31；
114.step31：中央控制单元发送唤醒帧唤醒动力域控制器，执行step32；
115.step32：动力域控制器进入nomal控制状态，执行step33；
116.step33：动力域控制器驱动动力域供电控制端口闭合继电器6，动力域执行器及控制单元进入工作状态，执行step34；
117.step34：ota目标模块执行ota控制流程；
118.step35：中央控制单元判断对范围进行ota,执行step36；
119.step36：中央控制单元仅使能车身域控制器供电端口闭合继电器2，执行step37；
120.step37：中央控制单元发送唤醒帧唤醒车身域控制器，执行step38；
121.step38：车身域控制器进入nomal控制状态，执行step39；
122.step39：车身域控制器驱动车身域供电控制端口闭合继电器7，车身域执行器及控制单元进入工作状态，执行step40；
123.step40：ota目标模块执行ota控制流程；
124.step41：中央控制单元判断对智驾域范围进行ota,执行step42；
125.step42：中央控制单元仅使能智驾域控制器供电端口闭合继电器3，执行step43；
126.step43：中央控制单元发送唤醒帧唤醒智驾域控制器，执行step44；
127.step44：智驾域控制器进入nomal控制状态，执行step45；
128.step45：智驾域控制器驱动智驾域供电控制端口闭合继电器8，智驾域执行器及控制单元进入工作状态，执行step46；
129.step46：ota目标模块执行ota控制流程；
130.step47：中央控制单元判断对智能座舱域范围进行ota,执行step48；
131.step48：中央控制单元仅使能智能座舱域控制器供电端口闭合继电器4，执行step49；
132.step49：中央控制单元发送唤醒帧唤醒智能座舱域控制器，执行step50；
133.step50：智能座舱域控制器进入nomal控制状态，执行step51；
134.step51：智能座舱域控制器驱动智能座舱域控制器供电控制端口闭合继电器9，智能座舱域控制域执行器及控制单元进入工作状态，执行step52；
135.step52：ota目标模块执行ota控制流程；
136.5、故障工况
137.所述中央控制单元实时监测自身数据流运行，当监测到数据流出现软件跑飞故障，且通过软件狗复位或硬件狗复位无法消除该故障，中央控制单元启动辅助芯片，控制自锁模式控制端，请求控制复位供电，控制器进入休眠状态。所述主控制器进入休眠状态之前，辅助芯片启动辅助控制功能，保证整车安全停止，同时发送双闪开启请求；
138.所述中央控制单元实时防火墙安全状态，一旦检测到防火墙被攻破，中央控制单元启动辅助芯片，控制自锁模式控制端，请求控制复位供电，控制器进入休眠状态。所述主控制器进入休眠状态之前，辅助芯片启动辅助控制功能，保证整车安全停止，同时发送双闪开启请求。
139.中央控制单元实时监测自身数据流运行，当监测到数据流出现软件跑飞故障，执行step53；
140.step54：中央控制单元控制软件狗复位或硬件狗复位，执行step54；
141.step55：软件跑飞故障恢复，程序结束，否则执行step56；
142.step56中央控制单元启动辅助芯片，控制自锁模式控制端，请求控制复位供电，控制器进入休眠状态，执行step57；
143.step57：主控制器进入休眠状态之前，辅助芯片启动辅助控制功能，保证整车安全停止，同时发送双闪开启请求；
144.中央控制单元实时防火墙安全状态，一旦检测到防火墙被攻破，执行 step58；
145.step58：中央控制单元启动辅助芯片，控制自锁模式控制端，请求控制复位供电，控制器进入休眠状态，执行step57。
146.借助继电器相较多个继电器，控制时序以及节能效果更好
147.以上一个或多个实施例提供了一种新能源汽车域控制器的低压电源控制系统及方法，能够根据整车功能需求，对能量进行合理按需分配，实现低压电源控制，满足整车降低能耗的需求。如ota请求刷新智驾控制域的相关控制单元，中央处理单元仅唤醒智驾域控制模块，其他模块处于休眠状态等。
148.上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范
围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。