电动汽车增程器控制器
阅读：296发布：2020-05-12
专利汇可以提供电动汽车增程器控制器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种电动 汽车 增程器 控制器 。包括 硬件 、增程器控制策略和底层驱动。硬件模 块 主要包括： 信号 输入处理模块，供电模块、主控芯片和CAN通信模块；主控芯片与信号调理模块、供电模块、CAN通信模块 电路 连接，根据信号输入处理模块传输来的各信号基于预先设定的APU控制策略产生 发动机 目标转速信号、 电机 目标转矩信号、APU故障信号、APU允许输出最大功率值、APU允许输出 最大转矩 值和APU允许输出最大转速值，将产生的各信号参数值通过底层驱动传输给CAN通信模块。本发明提供的电动汽车增程器控制器硬件可靠性高，任务处理速度快；增程器控制策略，可以实现对增程器发动机和电机更加精确的控制，提高燃油经济性，减小环境污染。，下面是电动汽车增程器控制器专利的具体信息内容。
1.一种电动汽车增程器控制器，其特征在于，包括：信号调理模块，供电模块、主控芯片和CAN通信模块；
所述信号调理模块，用于接收外部输入的冷却液温度信号、发动机转速信号、电机状态信号、SOC值和整车需求功率信号，将接收到的各信号传输给主控芯片；
所述的主控芯片，用于与所述信号调理模块、供电模块、CAN通信模块连接，根据所述信号调理模块输出的各信号基于预先设定的APU控制策略产生发动机目标转速信号、电机目标转矩信号、APU允许输出最大功率值、APU允许输出最大转矩值和APU允许输出最大转速值，将各信号和数值传输给CAN通信模块；
所述的CAN通信模块，用于通过CAN总线与发动机控制器、电机控制器和整车控制器进行通讯，将所述主控芯片输出的发动机目标转速信号传输给发动机控制器，将所述主控芯片输出的电机目标转矩信号传输给电机控制器，将所述主控芯片输出的APU允许输出最大功率值、APU允许输出最大转矩值、APU允许输出最大转速值传输给整车控制器；
所述的供电模块，用于对整个电动汽车增程器控制器进行供电。
2.根据权利要求1所述的电动汽车增程器控制器，其特征在于，所述的信号调理模块包括IO调理电路、AD调理电路和CAN调理电路；
所述的IO调理电路，用于接收外界输入的APU启动信号、APU停机信号和发动机转速信号并传输给所述主控芯片；
所述的AD调理电路，用于接收外界输入的冷却液温度信号并传输给所述主控芯片；
所述的CAN调理电路，用于接收外界通过CAN通信输入的SOC值、整车需求功率、故障信号、电机状态信息并传输给所述主控芯片。
3.根据权利要求2所述的电动汽车增程器控制器，其特征在于；
所述的主控芯片，用于根据所述IO调理电路、AD调理电路和CAN调理电路输出的各种信号，基于预先设定的APU控制策略产生起停信号、模式控制信号、发动机目标转速信号、发动机电子节气门信号、电机目标转速信号、电机目标转矩信号、电机模式控制信号、APU故障信号、APU允许输出最大功率值、APU允许输出最大转矩值和APU允许输出最大转速值，将产生的各信号和数值传输CAN通信模块；
所述的CAN通信模块，用于将所述主控芯片输出的起停信号、模式控制信号、发动机目标转速、发动机电子节气门信号传输给发动机控制器，将所述主控芯片输出的起停信号、电机目标转速信号、电机目标转矩信号和电机模式控制信号传输给电机控制器，将所述主控芯片输出的APU故障信号、APU允许输出最大功率值、APU允许输出最大转矩值、APU允许输出最大转速值传输给整车控制器。
4.根据权利要求3所述的电动汽车增程器控制器，其特征在于，所述的主控芯片包括：
温度信号处理电路；
所述AD调理电路，用于通过负温度系数电阻式传感器测得发动机冷却液温度信号，并传输给所述温度信号处理电路；
所述温度信号处理电路，用于包括ADC模块，通过ADC模块对所述发动机冷却液温度信号进行模数转换，根据发动机冷却液温度信号利用APU控制策略对发动机故障等级做出分级判断，若是一级故障，对电动汽车增程器进行停机操作；若是二级故障，将发动机二级故障信息通过CAN通信模块上报给整车控制器，由整车控制器进行进一步处理。
5.根据权利要求4所述的电动汽车增程器控制器，其特征在于，所述的主控芯片还包括：转速信号处理电路；
所述的IO调理电路，用于通过磁电式转速传感器测量发动机转速信号，采用TC1782外部中断SCU模块和STM定时模块计算1秒内磁电式转速传感器的电路外部中断数，根据该外部中断数获得发动机转速信息，将该发动机转速信息传输给转速信号处理电路；
所述的转速信号处理电路，用于根据所述IO调理电路传输过来的发动机转速信息对发动机转速进行实时监控，根据发动机转速对电动汽车增程器的运行状态进行调节。
6.根据权利要求5所述的电动汽车增程器控制器，其特征在于，所述的主控芯片还包括：
APU控制策略管理模块，用于设置并管理APU控制策略，该APU控制策略包括跟随整车控制器给定的目标功率值，在满足目标功率需求的前提下使发动机工作在特定工作点，该特定工作点根据发动机的功率曲线与发动机万有特性曲线中油耗最经济区域共同确定；
接收到整车控制器给定的目标功率值后，根据工作点所对应的功率、发动机转速和转矩参数，对发动机功率、发动机转速、电机转矩进行协调控制，使APU输出功率满足所述目标功率值需求。
7.根据权利要求6所述的电动汽车增程器控制器，其特征在于，所述的主控芯片还包括：
工作状态控制模块，用于控制电动汽车增程器控制器在启动、运行、怠速、停机和故障五种状态中转换；
当电动汽车增程器控制器处于停机状态时，全车电器设备上电完成，整车控制器判断动力电池不能满足需求功率时或判断电池SOC值到达设定值最低点，整车控制器给电动汽车增程器控制器发送启动信号，电动汽车增程器控制器由停机状态转换到启动状态；
当电动汽车增程器控制器处于启动状态时，整车控制器接收到电动汽车增程器发送的启动成功信号后，给电动汽车增程器发送目标功率值，电动汽车增程器根据预先存储的特定工作点所对应的功率、发动机转速和转矩参数，确定发动机的功率和转速，确定电机转矩，电动汽车增程器控制器由启动状态转换到运行状态；
当电动汽车增程器控制器处于运行状态时，当电动汽车增程器控制器接收到整车控制器发送的停机信号后，电动汽车增程器控制器先给发动机控制器发送关闭指令，待发动机控制器反馈发动机的当前状态信号为关闭后，再给电机控制器发送关闭指令，待电机控制器反馈电机的当前状态信号为关闭后，电动汽车增程器控制器由运行状态转换到停机状态；
当电动汽车增程器控制器处于启动、怠速、运行、停机状态时，当电动汽车增程器控制器判断出现故障时，电动汽车增程器控制器转换到故障状态，电动汽车增程器控制器进行故障等级判断，若为一级故障，对电动汽车增程器进行停机操作；若为二级故障，增程器控制器降功率运行；若是三级故障，将发动机三级故障信息通过CAN通信模块上报给整车控制器，由整车控制器进行进一步处理。
8.根据权利要求7所述的电动汽车增程器控制器，其特征在于：
所述的工作状态控制模块，还用于对发动机采用转速控制方式，对电机采用转矩控制方式，当处于加载工况时采用分段控制方式，在根据整车需求功率确定了发动机目标转速和电机目标转矩后，采用差值的方式每隔1kW功率点，将下一阶段的发动机目标转速和电机目标转矩计算出来，先发送给发动机每隔1kW的目标转速，带发动机调速结束后，再发送给电机每隔1kW的目标扭矩，待电机加载1kW目标扭矩结束后，再进行下一阶段的调速，重复以上过程，直到发动机和电机分别达到目标转速和目标扭矩。
9.根据权利要求7或者8所述的电动汽车增程器控制器，其特征在于，所述的主控芯片还包括：时钟电路、复位电路和电源模块电路；
所述的时钟电路，用于使用外部时钟源提供的时钟信号，
所述的复位电路，用于使用芯片内部晶体振荡器设计的时钟电路，将电动汽车增程器控制器中硬件逻辑归位到一个初始状态，使处理器从第一条指令开始执行程序；
所述的电源模块，用于和电动汽车增程器控制器中的供电模块连接，为主控芯片供电。
10.根据权利要求9所述的电动汽车增程器控制器，其特征在于：
所述CAN通信模块的底层驱动包括：
CAN模块时钟设置为90MHz；选取CAN节点：CAN0，CAN1和CAN2；按需求分配报文对象给CAN节点；报文对象设置：方向、DLC、帧类型、帧地址；允许CAN中断服务函数；勾选相应CAN模块服务函数；TASKING中生成代码，在服务函数中开发相应程序；
所述时钟电路的底层驱动包括：
将时钟模块的时钟设置为45MHZ；
确定精度、选取定时器；按需求勾选比较寄存器；设置比较寄存器的比较起始位、比较长度和寄存器值；勾选比较寄存器的中断控制并设置中断等级；勾选相应时钟模块的服务函数；TASKING中生成代码，在服务函数中开发相应程序；
所述主控芯片的系统控制单元SCU模块的底层驱动包括：
外部中断0引脚分配为P3.10；P3.10设置为输入通道0口；运行ERU中断服务函数；勾选相应SCU模块服务函数；TASKING中生成代码，在服务函数中开发相应程序；
所述ADC模块的底层驱动包括：
设置2个独立的ADC模块：ADC0和ADC1，设置ADC0和ADC1的时钟；配置ADC0输入通道；勾选相应ADC模块服务函数；TASKING中生成代码，在服务函数中开发相应程序。
电动汽车增程器控制器
技术领域
背景技术
[0002] 能源是一个国家或地区经济增长和社会发展的重要物质基础，进入二十 一世纪以来，我国科学技术水平不断提高，经济飞速发展。与此同时，不断 增长的能源需求使得我国越加依赖能源进口。碳排放量急剧增加加大了环境 压力，从而更使得关于我国能源需求和二氧化碳的发展变化成为各方关注的 焦点，其中，由于日常化石燃料的燃烧，增加了二氧化碳排放量，造成了日 益关注的气候变化问题；化石燃料的过度使用和交通运输行业的能源消耗对 环境造成沉重负担。
[0003] 电能作为未来潜在车用能源之一，已经在目前得到了世界各国的重视和 应用。纯电动汽车作为对电能最直接的应用，近年来引发了国内外一系列的 研究热潮。高效和零污染纯电动汽车成为国际公认解决问题的最佳途径，电 动汽车所具有的环保特性代表着汽车产业未来的发展方向。增程式电动汽车 以其低成本、节油率好、低排放、续驶里程长、基础设施投入少等诸多优点 成为目前国际认可的发展方向和开发热点。
[0004] 在国外，发达国家汽车工业发展起步较早并且在长时间技术积累之后， 发达国家如欧美日韩等其整车控制技术已非常成熟。国外的高校及研究机构 的整车控制技术也有着深厚基础，例如德国的斯图加特大学以及代尔夫特大 学在整车控制方面技术成熟。
[0005] 整车控制器包括硬件和软件两大组成部分，它的核心软件和程序一般由 整车生产厂商研发，而汽车零部件供应商能够提供整车控制器硬件和底层驱 动程序。在新能源汽车的研发方向，国外企业更偏重于对混合动力汽车的研 究。在国外，成熟整车控制器方案能被很多大企业提供，如大陆、博世、德 尔福、AVL和FEV。目前整车控制器开发形成了通过形成构架标准来简化系统 开发流程并且增加整车控制器软件的复用性这样的趋势，汽车生产厂商、零 部件供应商及软件公司形成了“汽车开放系统架构”标准，建立了汽车开放 系统架构联盟。
[0006] 在国内，随着电动汽车产业的发展，作为电动汽车核心部件的整车控制 器，对其研究发展已经得到重视。目前我国电动汽车已经得到快速的发展， 但与国外相比还有一定的差距，对于电动汽车整车控制器的方面的差距主要 体现在以下四个方面：
[0007] (1)在整车控制器的软件设计方面，目前国内软件设计已经实现其功 能，但是在故障诊断软件功能设计、车辆安全性控制策略研究等方面与国外 还有差距；
[0008] (2)在整车控制器的硬件设计方面，国内在核心芯片研发制造、功能集 成等方面与国外差距比较明显，控制器稳定性和可靠性还有待提高；
[0009] (3)在软件开发方面，目前国内多数汽车厂商和高等院校釆用“V”型 开发模式实现整车控制器的开发，但是在生成制造和售后的服务方面还缺乏 辅助工具；
[0010] (4)在产业化方面，国内电动汽车技术处于研发初期，研发时间短，动 力电池等关键技术突破性进展较小，尽管有国家政府部门补贴，纯电动汽车 造价成本高，虽然部分城市已经实现了电动汽车示范运营，但是车辆普及率 不高，发展相对缓慢，间接对整车控制器研发水平的提高产生影响。
[0011] 目前国内外还没有针对电动汽车增程器开发的专用控制器。现有的几款 增程式电动汽车无论是量产还是实验用车，都是将电动汽车增程器部分划分 给整车控制器管理，但是这种方式弊端非常大，由于整车控制器运行代码量 大，运行速率会随着任务的不同而不同，整车控制器对增程器的控制受整车 控制器任务管理多少的影响，任务多时对增程器发动机和电机的控制会有迟 滞，不仅影响发动机的燃油经济型，而且对动力电池寿命产生影响。除此之 外，这种集成的形式故障率高，可靠性低，误码率高，控制可靠性比较低， 容易发生危险，当整车控制器失效时，增程器发动机不受控，很可能发生飞 车以至于损坏整个车辆，造成极大损失，因此，开发电动汽车增程器专用控 制器势在必行。
发明内容
[0012] 本发明的实施例提供了一种电动汽车增程器控制器，以实现对增程器发 动机和电机更加精确的控制，提高燃油经济性能。
[0013] 为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。
[0016] 所述的主控芯片，用于与所述信号调理模块、供电模块、CAN通信模块连 接，根据所述信号调理模块输出的各信号基于预先设定的APU控制策略产生发 动机目标转速信号、电机目标转矩信号、APU允许输出最大功率值、APU允许 输出最大转矩值和APU允许输出最大转速值，将各信号和数值传输给CAN通信 模块；
[0017] 所述的CAN通信模块，用于通过CAN总线与发动机控制器、电机控制器和 整车控制器进行通讯，将所述主控芯片输出的发动机目标转速信号传输给发 动机控制器，将所述主控芯片输出的电机目标转矩信号传输给电机控制器， 将所述主控芯片输出的APU允许输出最大功率值、APU允许输出最大转矩值、 APU允许输出最大转速值传输给整车控制器；
[0018] 所述的供电模块，用于对整个电动汽车增程器控制器进行供电。
[0019] 进一步地，所述的信号调理模块包括IO调理电路、AD调理电路和CAN调理 电路；
[0020] 所述的IO调理电路，用于接收外界输入的APU启动信号、APU停机信号和 发动机转速信号并传输给所述主控芯片；
[0021] 所述的AD调理电路，用于接收外界输入的冷却液温度信号并传输给所述 主控芯片；
[0022] 所述的CAN调理电路，用于接收外界通过CAN通信输入的SOC值、整车需求 功率、故障信号、电机状态信息并传输给所述主控芯片。
[0023] 进一步地，所述的主控芯片，用于根据所述IO调理电路、AD调理电路和 CAN调理电路输出的各种信号，基于预先设定的APU控制策略产生起停信号、 模式控制信号、发动机目标转速信号、发动机电子节气门信号、电机目标转 速信号、电机目标转矩信号、电机模式控制信号、APU故障信号、APU允许输 出最大功率值、APU允许输出最大转矩值和APU允许输出最大转速值，将产生 的各信号和数值传输CAN通信模块；
[0024] 所述的CAN通信模块，用于将所述主控芯片输出的起停信号、模式控制信 号、发动机目标转速、发动机电子节气门信号传输给发动机控制器，将所述 主控芯片输出的起停信号、电机目标转速信号、电机目标转矩信号和电机模 式控制信号传输给电机控制器，将所述主控芯片输出的APU故障信号、APU允 许输出最大功率值、APU允许输出最大转矩值、APU允许输出最大转速值传输 给整车控制器。
[0025] 进一步地，所述的主控芯片包括：温度信号处理电路；
[0027] 所述温度信号处理电路，用于包括ADC模块，通过ADC模块对所述发动机 冷却液温度信号进行模数转换，根据发动机冷却液温度信号利用APU控制策略 对发动机故障等级做出分级判断，若是一级故障，对电动汽车增程器进行停 机操作；若是二级故障，将发动机二级故障信息通过CAN通信模块上报给整车 控制器，由整车控制器进行进一步处理。
[0028] 进一步地，所述的主控芯片还包括：转速信号处理电路；
[0029] 所述的IO调理电路，用于通过磁电式转速传感器测量发动机转速信号， 采用TC1782外部中断SCU模块和STM定时模块计算1秒内磁电式转速传感器的电 路外部中断数，根据该外部中断数获得发动机转速信息，将该发动机转速信 息传输给转速信号处理电路；
[0030] 所述的转速信号处理电路，用于根据所述IO调理电路传输过来的发动机 转速信息对发动机转速进行实时监控，根据发动机转速对电动汽车增程器的 运行状态进行调节。
[0031] 进一步地，所述的主控芯片还包括：
[0032] APU控制策略管理模块，用于设置并管理APU控制策略，该APU控制策略包 括跟随整车控制器给定的目标功率值，在满足目标功率值需求的前提下使发 动机工作在特定工作点，该特定工作点根据发动机的功率曲线与发动机万有 特性曲线中油耗最经济区域共同确定；
[0033] 接收到整车控制器给定的目标功率值后，根据工作点所对应的功率、发动 机转速和转矩参数，对发动机功率、发动机转速、电机转矩进行协调控制， 使APU输出功率满足所述目标功率值需求。
[0034] 进一步地，所述的主控芯片还包括：
[0035] 工作状态控制模块，用于控制电动汽车增程器控制器在启动、运行、怠 速、停机和故障五种状态中转换；
[0036] 当电动汽车增程器控制器处于停机状态时，全车电器设备上电完成，整 车控制器判断动力电池不能满足需求功率时，或判断电池SOC值到达设定值最 低点，整车控制器给电动汽车增程器控制器发送启动信号，电动汽车增程器 控制器由停机状态转换到启动状态；
[0037] 当电动汽车增程器控制器处于启动状态时，整车控制器接收到电动汽车 增程器发送的启动成功信号后，给电动汽车增程器发送目标功率值，电动汽 车增程器根据预先存储的特定工作点所对应的功率、发动机转速和转矩参 数，确定发动机的功率和转速，确定电机转矩，电动汽车增程器控制器由启 动状态转换到运行状态；
[0038] 当电动汽车增程器控制器处于运行状态时，当电动汽车增程器控制器接 收到整车控制器发送的停机信号后，电动汽车增程器控制器先给发动机控制 器发送关闭指令，待发动机控制器反馈发动机的当前状态信号为关闭后，再 给电机控制器发送关闭指令，待电机控制器反馈电机的当前状态信号为关闭 后，电动汽车增程器控制器由运行状态转换到停机状态；
[0039] 当电动汽车增程器控制器处于启动、怠速、运行、停机状态时，当电动 汽车增程器控制器判断出现故障时，电动汽车增程器控制器转换到故障状 态，电动汽车增程器控制器进行故障等级判断，若为一级故障，对电动汽车 增程器进行停机操作；若为二级故障，增程器控制器降功率运行；若是三级 故障，将发动机三级故障信息通过CAN通信模块上报给整车控制器，由整车控 制器进行进一步处理。
[0040] 进一步地，所述的工作状态控制模块，还用于对发动机采用转速控制方 式，对电机采用转矩控制方式，当处于加载工况时采用分段控制方式，在根 据整车需求功率确定了发动机目标转速和电机目标转矩后，采用差值的方式 每隔1kW功率点，将下一阶段的发动机目标转速和电机目标转矩计算出来，先 发送给发动机每隔1kW的目标转速，带发动机调速结束后，再发送给电机每隔 1kW的目标扭矩，待电机加载1kW目标扭矩结束后，再进行下一阶段的调速， 重复以上过程，直到发动机和电机分别达到目标转速和目标扭矩。
[0041] 进一步地，所述的主控芯片还包括：时钟电路、复位电路和电源模块电 路；
[0042] 所述的时钟电路，用于使用外部时钟源提供的时钟信号，
[0044] 所述的电源模块，用于和电动汽车增程器控制器中的供电模块连接，为 主控芯片供电。
[0045] 进一步地，所述CAN通信模块的底层驱动包括：
[0046] CAN模块时钟设置为90MHz；选取CAN节点：CAN0，CAN1和CAN2；按需求分配 报文对象给CAN节点；报文对象设置：方向、DLC、帧类型、帧地址；允许CAN 中断服务函数；勾选相应CAN模块服务函数；TASKING中生成代码，在服务函 数中开发相应程序；
[0047] 所述时钟电路的底层驱动包括：
[0048] 将时钟模块的时钟设置为45MHZ；确定精度、选取定时器；按需求勾选比 较寄存器；设置比较寄存器的比较起始位、比较长度和寄存器值；勾选比较 寄存器的中断控制并设置中断等级；勾选相应时钟模块的服务函数；
[0049] TASKING中生成代码，在服务函数中开发相应程序；
[0050] 所述主控芯片的系统控制单元SCU模块的底层驱动包括：
[0051] 外部中断0引脚分配为P3.10；P3.10设置为输入通道0口；运行ERU中断服 务函数；勾选相应SCU模块服务函数；TASKING中生成代码，在服务函数中开 发相应程序；
[0052] 所述ADC模块的底层驱动包括：
[0053] 设置2个独立的ADC模块：ADC0和ADC1，设置ADC0和ADC1的时钟；配置 ADC0输入通道；勾选相应ADC模块服务函数；TASKING中生成代码，在服务函 数中开发相应程序。
[0054] 由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的电 动汽车增程器控制器硬件可靠程度高，任务处理速度快；开发的底层驱动软 件可以很好的完成控制器硬件和应用层算法对接，缩短了控制器软件开发周 期和降低了开发难度；研究的增程器控制策略，可以实现对增程器发动机和 电机更加精确的控制，提高燃油经济性，减小环境污染。
[0056] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所 需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发 明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的 前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0057] 图1为本发明实施例提供的一种电动汽车增程器控制器的开发过程示意 图；
[0058] 图2为本发明实施例提供的电动汽车增程器控制器的结构示意图；
[0059] 图3为本发明实施例提供的电动汽车增程器控制器的工作原理示意图；
[0060] 图4为本发明实施例提供的TC1782芯片的时钟电路示意图；
[0061] 图5为本发明实施例提供的TC1782复位电路图；
[0062] 图6为本发明实施例提供的APU控制器电源电路图；
[0063] 图7为本发明实施例提供的温度信号调理电路图；
[0064] 图8为本发明实施例提供的发动机转速信号调理电路图；
[0065] 图9为本发明实施例提供的两路CAN通讯电路图；
[0066] 图10为本发明实施例提供的CAN底层驱动模块开发流程示意图；
[0067] 图11为本发明实施例提供的STM底层驱动模块开发流程图；
[0068] 图12为本发明实施例提供的SCU底层驱动模块开发流程图。
[0069] 图13为本发明实施例提供的ADC底层驱动模块开发流程图。
[0070] 图14为本发明实施例提供的三个工作点在发动机燃油消耗图上的位置示 意图；
[0071] 图15为本发明实施例提供的APU由停机状态到启动状态控制逻辑示意图；
[0072] 图16为本发明实施例提供的APU由启动状态到运行调速状态控制逻辑示意 图；
[0073] 图17为本发明实施例提供的APU由运行状态到停机状态控制逻辑示意图；
[0074] 图18为本发明实施例提供的APU控制策略整体框图。
具体实施方式
[0075] 下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出， 其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。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发 明，而不能解释为对本发明的限制。
[0076] 本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式 “一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解 的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步 骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、 整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被 “连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或 者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无 线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项 的任一单元和全部组合。
[0077] 本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语 (包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一 般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该 被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一 样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
[0078] 为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例 做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。
[0079] 本发明实施例提供的电动汽车增程器控制器的开发过程示意图如图1所 述，开发过程主要包括三个阶段：
[0080] 第一阶段，分析需求，对电动汽车APU(Auxiliary Power Unit，增程 器)控制器进行功能定义，包括确定APU控制器的输入输出变量、通讯方式、 研究APU控制策略等，进行APU控制器总体设计方案；
[0081] 第二阶段，开发基于Stateflow模型的APU控制策略和发动机、电机 Smulink模型，在MATLAB中进行模拟仿真实验，消除错误，验证所开发APU控 制策略合理性、有效性；
[0082] 第三阶段，利用RTW(Real-time workshop，实时仿真研究与应用)代码生 成工具从Simulink模型生成优化可执行APU控制策略C代码，与控制器底层驱 动软件进行程序集成后下载到所开发APU控制器中，实现APU控制策略快速编 程；
[0083] 第四阶段，进行软硬件联调及实验验证。
[0084] 1、硬件开发
[0085] 本发明实施例提供的电动汽车增程器控制器的结构示意图如图2，包括： 信号调理模块，供电模块、主控芯片和CAN通信模块；
[0086] 所述信号调理模块，用于包括IO调理电路、AD调理电路和CAN调理电路； IO调理电路接收外界输入的APU启动信号、APU停机信号和发动机转信号并传 输给所述主控芯片；AD调理电路接收外界输入的冷却液温度信号并传输给所 述主控芯片；CAN调理电路接收外界通过CAN通信输入的SOC值、整车需求功 率、故障信号、电机状态信息并传输给所述主控芯片。
[0087] 所述的主控芯片，用于与所述信号调理模块、供电模块、CAN通信模块电 路连接，根据所述IO调理电路、AD调理电路和CAN调理电路传输过来的各种信 号基于预先设定的APU控制策略产生起停信号、模式控制信号、发动机目标转 速信号、发动机电子节气门信号、电机目标转速信号、电机目标转矩信号、 电机模式控制信号、APU故障信号、APU允许输出最大功率值、APU允许输出最 大转矩值和APU允许输出最大转速值，将产生的各种信号和数值传输CAN通信 模块；
[0088] 所述的CAN通信模块，用于通过CAN总线与发动机控制器、电机控制器和 整车控制器进行通信，将所述主控芯片传输过来的起停信号、模式控制信 号、发动机目标转速、发动机电子节气门信号传输给发动机控制器，将所述 主控芯片传输过来的起停信号、电机目标转速信号、电机目标转矩信号和电 机模式控制信号传输给电机控制器，将所述主控芯片传输过来的APU故障信 号、APU允许输出最大功率值、APU允许输出最大转矩值、APU允许输出最大转 速值传输给整车控制器。
[0089] 所述的供电模块，用于对整个电动汽车增程器控制器进行供电；
[0090] 所述的主控芯片包括：温度信号处理电路、转速信号处理电路、APU控制 策略管理模块、工作状态控制模块、时钟电路、复位电路和电源模块电路；
[0091] 其中，所述AD调理电路，用于通过负温度系数电阻式传感器测得发动机 冷却液温度信号，并传输给所述主控芯片中的温度信号处理电路；
[0092] 所述温度信号处理电路，用于包括ADC模块，通过ADC模块对所述发动机 冷却液温度信号进行模数转换，根据数字的发动机冷却液温度信号利用APU控 制策略对发动机故障等级做出分级判断，若是一级故障，对电动汽车增程器 进行停机操作；若是二级故障，控制增程器降功率运行；若是三级故障，将 发动机三级故障信息通过CAN通信模块上报给整车控制器，由整车控制器进行 进一步处理；
[0093] 其中，所述的IO调理电路，用于通过磁电式转速传感器测量发动机转速 信号，采用TC1782外部中断SCU模块和STM定时模块计算1s内磁电式转速传感 器的电路外部中断数，根据该外部中断数获得发动机转速信息，将该发动机 转速信息传输给转速信号处理电路；
[0094] 所述的转速信号处理电路，用于根据所述IO调理电路传输过来的发动机 转速信息对发动机转速进行实时监控，根据发动机转速对电动汽车增程器的 运行状态进行调节。
[0095] 其中，APU控制策略管理模块，用于制定并管理APU控制策略，该APU控制 策略包括跟随整车控制器给定的目标功率值，在满足目标功率值需求的前提 下使发动机工作在特定工作点，该特定工作点根据发动机的功率曲线与发动 机万有特性曲线中油耗最经济区域共同确定。所述的主控芯片，用于接收到 整车控制器给定的目标功率值后，根据特定工作点所对应的功率、发动机转 速和转矩参数，对发动机功率、发动机转速、电机转矩进行协调控制，使APU 输出功率满足所述目标功率值需求。
[0096] 其中，工作状态控制模块，用于控制电动汽车增程器控制器在启动、运 行、怠速、停机和故障五种状态中转换；
[0097] 当电动汽车增程器控制器处于停机状态时，全车电器设备上电完成，整 车控制器判断动力电池不能满足需求功率时，或判断电池SOC值到达设定值最 低点，整车控制器给电动汽车增程器控制器发送启动信号，电动汽车增程器 控制器由停机状态转换到启动状态；
[0098] 当电动汽车增程器控制器处于启动状态时，整车控制器接收到电动汽车 增程器发送的启动成功信号后，给电动汽车增程器发送目标功率值，电动汽 车增程器根据预先存储的特定工作点所对应的功率、发动机转速和转矩参 数，确定发动机的功率和转速，确定电机转矩，电动汽车增程器控制器由启 动状态转换到运行状态；
[0099] 当电动汽车增程器控制器处于运行状态时，当电动汽车增程器控制器接 收到整车控制器发送的停机信号后，电动汽车增程器控制器先给发动机控制 器发送关闭指令，待发动机控制器反馈发动机的当前状态信号为关闭后，再 给电机控制器发送关闭指令，待电机控制器反馈电机的当前状态信号为关闭 后，电动汽车增程器控制器由运行状态转换到停机状态；
[0100] 当电动汽车增程器控制器处于启动、怠速、运行、停机状态时，当电动 汽车增程器控制器判断出现故障时，电动汽车增程器控制器转换到故障状 态，电动汽车增程器控制器进行故障等级判断，若为一级故障，对电动汽车 增程器进行停机操作；若为二级故障，控制增程器降功率运行；若是三级故 障，将三级故障信息通过CAN通信模块上报给整车控制器，由整车控制器进行 进一步处理。
[0101] 所述的工作状态控制模块对发动机采用转速控制方式，对电机采用转矩 控制方式，当处于加载工况时采用分段控制方式，在根据整车需求功率确定 了发动机目标转速和电机目标转矩后，采用差值的方式每隔1kW功率点，将下 一阶段的发动机目标转速和电机目标转矩计算出来，先发送给发动机每隔1kW 的目标转速，带发动机调速结束后，再发送给电机每隔1kW的目标扭矩，待电 机加载1kW目标扭矩结束后，再进行下一阶段的调速，重复以上过程，直到发 动机和电机分别达到目标转速和目标扭矩。
[0102] 其中，所述的时钟电路，用于使用外部时钟源提供的时钟信号，
[0103] 其中，所述的复位电路，用于使用芯片内部晶体振荡器设计的时钟电 路，将电动汽车增程器控制器中硬件逻辑归位到一个初始状态，使处理器从 第一条指令开始执行程序；
[0104] 其中，所述的电源模块，用于和电动汽车增程器控制器中的供电模块连 接，为主控芯片供电。
[0105] 本发明实施例提供的电动汽车增程器控制器的工作原理示意图如图3所 示，图3中右侧虚线框为APU控制器输入信号。APU控制器启动信号、停机信号 由IO调理电路实现，当主控芯片判断IO电路输出端为高电平时执行APU启动指 令、输出端为低电平时执行APU停机指令；发动机冷却液温度是判断发动机是 否发生故障重要参数，采用电阻式传感器测得温度信号，经调理电路由主控 芯片ADC模块进行模数转换；动力电池SOC值及整车需求功率采用CAN通讯方式 进行信息传递。考虑到整车控制器、发动机、电机控制器硬件引脚资源分配 有限，控制器输出信号均采用CAN通讯方式与整车、发动机、电机进行通讯。
[0106] 电动汽车增程器控制器的硬件电路设计：
[0107] (1)控制器最小系统电路设计
[0108] 上述电动汽车增程器控制器可以采用TC1782芯片来实现，TC1782芯片最 小系统主要包括以下三个部分：时钟电路、复位电路、电源模块电路。所有 微控制器均为时序电路，需要一个时钟信号才能工作，为了减小功耗、严格 同步使用外部时钟源提供时钟信号，TC1782芯片时钟电路如图4所示。
[0109] 复位电路使用TC1782芯片内部晶体振荡器设计的时钟电路，由于芯片内 部已经集成了反馈电阻，在外部连接一个晶体XT201和电容C203、C204就可形 成基本振荡。其中，外接20MHz晶振的时钟电路，通过EXTAL引脚与单片机连 接，其中，XTAL引脚是TC1782单片机外接晶振时钟引脚。
[0110] 复位是指将控制器中硬件逻辑归位到一个初始状态，使处理器从第一条 指令开始执行程序。复位是控制器中一个不可或缺的部件，和时钟系统有着 同等重要地位。TC1782复位电路图如图5所示。
[0111] TC1782芯片P121引脚拉低后，芯片进入复位状态。TC1782复位电路采用 阻容复位电路，按下复位键时电容C615两端电压不能突变，因此，VC615＝ 0V，随着电容充电VC615逐渐上升，直至等于R621，R622分压电压后晶体管导 通，在芯片/PORST端形成一定时间低电瓶脉冲。复位键松开后，电阻R622为 电容C615提供一个迅速放电回路，使/PORST端电压迅速回零，以使下次按下 复位键时芯片能及时复位。
[0112] 电源模块为整个控制器提供能量，是整个APU控制器的工作基础，具有极 其重要地位。电源模块需要给TC1782芯片、通讯电路、输入信号调理电路供 电。APU控制器电源电路如图6所示。本控制器采用Infineon公司TLE7368-2E 电源转换芯片，采用北汽A0级C50整车提供的12V电压，并且TLE7368-2E电源 转换芯片供电电压在4.5V-45V之间，在此范围内，并且通过TLE7368-2E转后 后，有3.3V、5V、1.2V电压供TC1782芯片、通讯模块、输入信号调理电路使 用，满足整个控制器各部件供电需求，该稳压芯片还能向单片机提供短路、 过压和过温等保护。
[0113] (2)控制器外围电路设计
[0114] (a)输入信号处理电路设计
[0115] APU控制器输入信号主要与整车控制器、发动机和电机控制器通过CAN通 讯获得，但是输入信号中的冷却液温度信号和发动机转速信号这两个发动机 的状态信息并不一定在CAN总线上实现信息共享，即APU控制器不一定可以通 过CAN通讯获取这两个输入信号。因此，本发明在进行APU控制器硬件设计 时，设计了温度信号处理电路和转速信号处理电路。
[0116] 发动机冷却液温度主要用来判读发动机是否出现故障，出现故障时APU控 制策略算法会对发动机故障等级做出分级判断，若是一级故障APU会进行自动 停机操作；若是二级故障，控制增程器降功率运行；三级故障时故障等级较 低一般不会妨碍APU运行，因此，只将三级故障通过APU与整车CAN上报给整车 控制器，由整车控制器进行进一步处理。温度信号调理电路如图7所示。
[0117] 冷却液温度信号由负温度系数(NTC)电阻式传感器测得，该信号调理电 路采用LM324芯片，LM324芯片是四运放集成电路，它采用14脚双列直插所料 封装，内部包含四组形式完全相同运算放大器，除电源共用外，四运放相互 独立，LM324对弱信号检测是比较理想的。为了便于电路板的调试以及APU控 制器功能的升级，本控制器共有四路温度信号调理电路，其中，W_TEMP2， W_TEMP3，W_TEMP4为三路预留电路。
[0118] APU控制器要实现对发动机、电机协调控制，需要对发动机转速进行实时 监控，根据发动机转速对增程器运行状态进行调节，满足整车功率需求。发 动机转速信号调理电路图如图8所示。
[0119] 正弦波信号的发动机转速采用磁电式转速传感器测得，本发明采用 TC1782外部中断SCU模块和STM定时模块计算1s内磁电式转速传感器电路外部 中断数，获得发动机转速信息。因此，为了对外部中断计数准确，需采用图 2-7转速信号调理电路，当RS1输入高电瓶时，晶体管1Q1导通，TLP521-2 1脚 和2脚红外发光二极管导通，耦合到5脚和6脚间光三级管，5脚有信号输出， 将正弦波信号转换为矩形波信号。为了便于电路板调试以及APU控制器功能升 级，本APU控制器共有两路转速信号调理电路，其中，RS2路为预留电路。
[0120] (b)通讯模块设计
[0121] APU控制器在工作时，发动机控制器、电机控制器、整车控制器和APU控 制器之间通过CAN通讯进行数据传输。例如整车控制器的需求功率、动力电池 SOC值、故障信息等都通过CAN BUS传输给APU控制器，同时APU控制器将APU工 作模式、当前发电功率值、故障信息通过CAN通讯传递给整车控制器。TC1782 内部集成带有3个CAN节点CAN模块。APU控制器是APU控制核心，与上述三个控 制器通讯数据量大，因此，设计两路CAN通讯电路如图9所示。
[0122] APU控制器CAN通讯电路采用Infineon公司TLE6250GV33总线收发器，是协 议控制器和物理总线间接口，提供对总线差动发送能力和对CAN控制器差动接 受能力，兼容ISO/DIS 11898标准，可以用于高达1Mbit/s位速率在两条有差 动电压总线上传输数据，并且该器件可以在电源电压是12V和24V的CAN总线系 统总线中使用，符合APU控制器对通讯模块要求。本发明在通讯电路设计时， 选取TC1782内部CAN0，CAN1，CAN2中的CAN0和CAN1节点进行设计，并分别选 取引脚复用P3.12RXD0和P3.13TXD0口作为CAN0输入和输出端口，选取引脚复 用P3.14RXD1和P3.15RXD1口作为CAN1输入和输出端口。
[0123] 软件开发
[0124] 底层软件开发
[0125] CAN通讯模块底层驱动开发
[0126] TC1782带有3个CAN节点的CAN模块,包括节点CAN0，CAN1和CAN2，其中， CAN2节点支持TTCAN功能，拥有128个可自由分配报文对象MO(CAN MessageObject)，模块时钟频率为90MHz。本发明在底层软件开发中使用CAN Node 0与CAN Bus上其他控制器进行信息交换，本发明按图10流程进行CAN底 层驱动模块开发，包括如下的处理过程：
[0127] 所述CAN通信模块的底层驱动的开发过程包括：
[0128] CAN模块时钟设置为90MHz；
[0129] 选取CAN节点：CAN0，CAN1和CAN2；
[0130] 按需求分配报文对象给CAN节点；
[0131] 报文对象设置：方向、DLC、帧类型、帧地址；
[0132] 允许CAN中断服务函数；
[0133] 勾选相应CAN模块服务函数；
[0134] TASKING中生成代码，在服务函数中开发相应程序。
[0135] CAN Node 0节点初始化设置包括将输入引脚配置为P3.12，输出引脚配置 为P3.13，并根据APU控制器与整车VCU控制器、发动机ECU控制器和电机GCU控 制器确定的通选协议进行底层CAN模块设置。各控制器间通信协议如表1所 示。
[0136] 表1：通讯协议
[0137]
[0138] 在DAvE中，选取11个MO分配报文，MO0到MO7配置为输入，MO11到MO14配置 为输出，设置每个MO属性，具体如表2所示。
[0139] 表2：MO配置
[0140]
[0141]
[0142] CAN Node 0节点前7个MO设置为输入，并且使能接收中断，当MO接收到信 息后产生中断，在中断程序里进行数据相应处理，并将接收到的信息在主函 数中传递给APU控制策略模型C代码程序入口，供APU控制策略应用程序实时使 用；MO11到MO14将APU控制策略应用程序控制信号和状态信息输出。
[0143] STM模块底层驱动开发
[0144] 系统时钟模块STM(System Timer Module)系统采用外部20MHz晶振， STM模块时钟频率设置为45.00MHz，经系统时钟二分频得到，系统时钟寄存器 为56位，精度为0.02us，计时范围达到50.78年。TC1782芯片还有7个32位系 统时钟寄存器，从TIM0到TIM6，精度从0.02us到1.59min，计时范围从 1.59min到50.78年，开发人员根据实际需要进行定时设置，本发明按图11流 程进行STM底层驱动模块开发，包括如下处理过程：
[0145] 将时钟模块的时钟设置为45MHZ；
[0146] 确定精度、选取定时器；
[0147] 按需求勾选比较寄存器；
[0148] 设置比较寄存器的比较起始位、比较长度和寄存器值；
[0149] 勾选比较寄存器的中断控制并设置中断等级；
[0150] 勾选相应时钟模块的服务函数；
[0151] TASKING中生成代码，在服务函数中开发相应程序。
[0152] TC1782自带CMP0和CMP1两个定时器。本发明使用定时器CMP0并结合CAN模 块完成通讯协议中APU控制器输出信号周期为100ms的任务，在使用CMP0定时 器时，结合项目实际和精度要求，选取精度为5.69us，有效时间6.79h的TIM2 系统时钟寄存器，对TIM2的选择根据用户数据手册查取CMP0比较起始位值为8 和比较标尺为32来确定，并根据所选定时器精度和定时时间计算CMP0比较值 并在DAvE中进行设置值为0x44A6，实现定时100ms的功能。在使用定时器CMP1 定时1s并结合系统控制单元SCU(System Control Unit)中断模块计算发动 机转速信号时，其设置过程和相关参数计算方法与CMP0类似，这里不再赘 述。
[0153] SCU模块驱动开发
[0154] 系统控制单元SCU模块设置在所述主控芯片中，主要是针对发动机传感器 转速信号，传感器转速信号经转速信号调理电路后，转换为矩形波信号，按 图12流程进行SCU底层驱动模块开发，包括如下的处理过程：
[0155] 外部中断0引脚分配为P3.10；
[0156] P3.10设置为输入通道0口；
[0157] 运行ERU中断服务函数；
[0158] 勾选相应SCU模块服务函数；
[0159] TASKING中生成代码，在服务函数中开发相应程序。
[0160] 在SCU模块设置中将P3.10引脚配置为外部中断零输入信号端口，并与矩形 波信号端相连。P3.10引脚设置为下拉模式，开启中断。设置完SCU模块后， 配置IO端口，将P5.2口配置为通用IO口，并勾选端口初始化函数IO_vlint和 端口翻转函数IO_vTogglePin，在SCU中断处理函数处编写相应程序引用 IO_vTogglePin函数，当P3.10电瓶由高变低时，执行外部中断零函数，接在 P5.2口的发光二级管会闪烁，产生指示作用，SCU模块完成1s计数后获得发动 机转速值，在主函数中将发动机转速值传递给APU控制策略模型C代码入口， 供APU控制策略应用程序使用。
[0161] AD转换模块驱动开发
[0162] TC1782微控制器具有2个独立的ADC模块：ADC0和ADC1，每个ADC模块又包 含16路模拟输入信号通道。本课题开发的APU控制器涉及A/D信号主要是冷却 液温度信号，采用ADC0模块Channel0通道进行模数转换，转换精度为12位， 按图13流程进行ADC底层驱动模块开发，包括如下的处理过程：
[0163] 设置2个独立的ADC模块：ADC0和ADC1，设置ADC0和ADC1的时钟；
[0164] 配置ADC0输入通道；
[0165] 勾选相应ADC模块服务函数；
[0166] TASKING中生成代码，在服务函数中开发相应程序。
[0167] (b)控制策略研究
[0168] 增程器运行时，发动机与电机是通过扭转减震器相连接的耦合系统，主 要有启动、运行、等待、停机、故障五种状态，状态切换时有可能造成发动 机和电机转矩的突变。例如，从启动状态切换到发电运行状态，电机由电动 模式切换到发电模式，发动机响应电机负载；在发电运行状态中，APU响应 VCU(Vehicle ControlUnit，整车控制器)发来的需求功率信号，若电机负 载加载过大会导致发动机熄火，若电机负载加载过慢，发动机喷油量加大， 会导致飞车；在停机过程中，由于发动机和电机的转动惯量都比较大，如果 将电机发电负载直接卸载，发动机转速会有突然的上升，同样会导致发动机 飞车；发动机和发电机这一耦合系统在运行过程中，由于发动机工作的不均 匀性以及转速、转矩的波动；以上问题均是由发动机和电机转矩的大幅度变 化所引起的，因此，需要建立基于转矩协调控制的APU控制策略，同时考虑到 发动机的燃油经济性，进行了能量管理控制策略研究。
[0169] 增程器工作点选择
[0170] 增程式电动汽车发动机控制策略具有多样性，原因在于增程式电动汽车 动力系统由发电单元和大功率电池组成，发电单元中的发动机不参与电动汽 车的驱动，其运行状态不受整车需求功率直接影响。目前恒温器控制、功率 跟随控制以及恒温器+功率跟随控制是增程式电动汽车发动机常用的控制策 略，但是三者均存在一定缺陷。恒温器控制下对电池寿命不利，电池经常大 电流充放电；功率跟随控制下由于发动机转速频繁波动，对发动机排放及NVH 性能造成影响；恒温器+功率跟随模式控制在一定程度上弥补了各自单独控制 的缺陷，但其主体思想仍基于功率跟随控制，因此，具有功率跟随策略的不 足。本发明提出增程式电动汽车三点式能量管理控制策略。
[0171] APU控制目标主要有两个，其一是APU控制器跟随整车控制器给定的目标 功率值，其二是满足需求功率的前提下使得油耗较经济。为使系统实现油耗 经济性目标，主要是要优化发动机的工作点，使发动机的工作点处于燃油最 经济区域。发动机工作在某特定功率曲线上，而该功率曲线与发动机万有特 性曲线中油耗最经济区域共同确定发动机的最佳工作点，本发明根据此原 则，选取三个工作点，并根据增程器发动机数据绘制燃油消耗MAP图，三个工 作点在发动机燃油消耗图上的位置如图14所示。
[0172] 图14中APU的三个最佳工作点，APU在各点上正常工作时，其输出功率分 别为：10.4kW、20kW、27kW,每个APU最佳工作点所对应发动机转速、发动机 转矩如表3所示。
[0173] 表3：各工作点对应发动机转速转矩值
[0174]
[0175] 如表3所示，APU运行时，当APU控制器接收整车控制器功率需求信号后， APU控制器根据表中发动机工作点所对应转速、转矩对发动机转速、电机转矩 协调控制，使APU输出功率满足整车功率需求。
[0176] 发动机和电机协调控制策略
[0177] (1)APU由停机状态到启动状态
[0178] 在启动钥匙处于ON档时，全车电器设备上电完成，APU处于准备工作状 态。整车控制器(VCU)对驾驶员需求功率分析，当动力电池不能满足需求功 率时，或判断电池SOC值到达设定值最低点，VCU控制器给APU控制器发送启动 信号，APU由停机状态到启动状态控制逻辑如图15所示。
[0179] APU控制器接收整车控制器VCU启动信号后，电机用做发动机的启动电 机，此时，APU控制器给GCU(Generator Control Unit，电机控制器)发送 转速模式控制信号，同时给ECU(Engine control Unit，发动机控制器)发 送随转模式控制信号。APU将启动目标转矩发送给电机GCU，使得电机拖拽发 动机，维持0.5s，当检测发动机转速达到启动转速后，发送点火指令，启动 过程完成。若发动机转速未到达启动转速，重复开始控制过程3次。当发动机 开始点火之后，电机需要处于怠速随转模式，若此时电机继续处于电动模 式，会产生严重的机械损伤，属于1级故障，为此在启动过程中在发动机转速 达到启动转速后，先控制电机处于随转模式，再给发动机ECU发送点火指令。
[0180] (2)APU由启动状态到运行调速状态
[0181] 整车控制器VCU接收到APU控制器启动成功信号后，给APU控制器发送目标 需求功率，APU根据预先存储功率点对应转速扭矩值，作为发动机目标转速和 电机目标扭矩值，在APU运行状态时，电机用作发电机，APU由启动状态到运 行调速状态控制逻辑如图16所示。
[0182] 在运行状态下，APU控制器对发动机采用转速控制方式，对电机采用转矩 控制方式。当处于加载工况时，采用分段精确控制方式，即在根据整车需求 功率确定了发动机目标转速和电机目标转矩后，采用差值的方式，每隔1kW功 率点，将下一阶段的目标值计算出来。先发送给发动机每隔1kW的目标转速， 带发动机调速结束后，再将通过差值得到的每隔1kW目标扭矩发送给电机 GCU，待电机加载1kW目标扭矩结束后，再进行下一阶段的调速。重复以上过 程直到发动机和电机分别达到目标转速和目标扭矩。采用这种精准转速转矩 控制方式可以提高发动机在运行调速状态下的燃油经济性。
[0183] (3)APU由运行状态到停机状态
[0184] APU发动机和电机同轴连接，APU由运行状态到停机状态控制逻辑如图17 所示。
[0185] 当APU控制器接收到整车控制器VCU停机信号时，APU控制器先给发动机 ECU发送关闭指令，待发动机ECU反馈给APU控制器的当前状态信号为关闭时， APU控制器给电机GCU关闭指令，停机控制结束。APU控制器接收到停机信号 后，若先将发电机负载扭矩关闭，会造成发动机转速的突然上升，致使飞车 情况产生，为了避免此故障产生，先发送给发动机关闭指令，待发动机彻底 停机后，再将发电机扭矩卸载。
[0186] 当APU运行在启动、怠速、运行、停机状态时都有可能出现故障，进入故 障状态，APU控制器首先进行状态等级判断，若为一级故障例如发动机反转此 时APU立即执行紧急停机；若为二级故障，发动机降功率运行；若为三级故障 例如冷却液温度暂时过高此时将该状态通过CAN通讯上报给整车VCU控制器， 由整车进行处理。APU控制策略整体框图如图18所示。图18中整车控制器通过 CAN总线向APU控制器发出使能命令、整车目标功率值、冷却水温度和电池SOC。APU控制器还接收由发动机ECU和电机GCU的发动机转速信号和发电功率 信号，同时通过CAN通讯给发动机控制器和电机控制器发送目标转速和目标转 矩信号。
实现对发动机转速、电机转矩双闭环协调控制。
实现对发动机转速、电机转矩双闭环协调控制。
[0187] 综上所述，本发明实施例提供的电动汽车增程器控制器硬件可靠程度 高，任务处理速度快；开发的底层驱动软件可以很好的完成控制器硬件和应 用层算法对接，缩短了控制器软件开发周期和降低了开发难度；研究的增程 器控制策略，可以实现对增程器发动机和电机更加精确的控制，提高燃油经 济性，减小环境污染。
[0188] 本发明实施例通过开发专门用于控制增程器的控制器硬件，这样即使在整 车控制器实效的情况下，增程器依然受控，提高可靠性，降低增程器飞车风 险。研究增程器能量管理控制策略和对发动机、电机协调控制，使增程器及 时响应整车功率需求，有良好的功率响应性能，解决现有车辆的功率迟滞问 题。在设计增程器硬件和研究增程器控制策略基础上，开发增程器控制器底 层驱动和开发应用层程序，使增程器控制器真正实现独立于整车控制器的具 有高可靠性和及时功率响应性能的控制器。
[0189] 本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中 的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
[0190] 本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同 相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同 之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例， 所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描 述的装置及系统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。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。
[0191] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不 局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可 轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明 的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
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