混合动力控制系统及其功率管理单元技术方案

本发明专利技术提供了一种混合动力控制系统及其功率管理单元，所述功率管理单元包括功率拓扑单元和功率微控制单元，其中：所述功率微控制单元包括直流变换器控制模块及混合动力控制模块；所述直流变换器控制模块控制所述功率拓扑单元；所述混合动力控制模块与所述直流变换器控制模块共同使用同一套硬件设备及底层软件。在本发明专利技术提供的混合动力控制系统中，功率管理单元通过对传统直流变换器控制软硬件的升级，以不增加额外控制器的方式降低48V整车系统的成本，同时通过功能模块和接口的标准化来实现动力传动控制与电气网络控制在一定程度上的解耦，从而提升48V整车系统集成的灵活性、开发效率和质量。

Hybrid power control system and its power management unit

The present invention provides a hybrid power control system and a power management unit. The power management unit includes a power topology unit and a power micro control unit. The power micro control unit includes a DC converter control module and a hybrid power control module. The DC converter control module controls the work. The hybrid power control module and the DC converter control module use the same set of hardware devices and underlying software together. In the hybrid power control system provided by the invention, the power management unit can reduce the cost of the 48V vehicle system by increasing the hardware and software of the traditional DC converter without increasing the additional controller. At the same time, the power transmission control and the electrical network control are realized by the standardization of the functional modules and interfaces. Decoupling degree, so as to enhance the flexibility, efficiency and quality of 48V vehicle system integration.

【技术实现步骤摘要】
混合动力控制系统及其功率管理单元
本专利技术涉及汽车电子
，特别涉及一种混合动力控制系统及其功率管理单元。
技术介绍
随着电子电器技术的发展以及现代汽车对油耗、效能、环保的更高要求，48V系统(即48V电气网络)即将为汽车产业带来变革，与传统12V系统(即12V电气网络)相比，48V系统可以有效地改善电机的效率，在发动机起停技术的应用上，具有更好的用户体验，同时48V系统较12V系统而言能够更加有效地回收汽车的刹车制动能量，为日新月异的汽车用电器提供能量的同时提高了10％左右的节油率，48V技术将成为市场发展的趋势。与高压混合动力系统类似，DC/DC直流变换器作为48V低压混合动力系统不可或缺的组成部分，能将48V电机或者48V锂电池输出的电能转换为12V，同时，提供纯净的电流向12V负载电器供电，以实现12V电压网络与48V电压网络之间的功率和电压转换。如图1及图2所示，图1和图2为现有技术的混合动力控制系统。在当前的48V低压混合动力系统及其电气网络和控制系统中，DC/DC直流变换器仅仅作为连接12V电气网络与48V电气网络的功率转换模块，低压混合动力控制功能模块则需要集成到图1中的已有的发动机控制单元(以下简称为ECU)，或如图2所示的单独的混合动力控制器(以下简称为HCU)。图1的系统拓扑结构将低压混合动力控制相关的功能模块集成到ECU中。图2为另外一种解决方案，即将低压混合动力控制功能模块单独开发成一个HCU。对于如图1的发动机控制与混合动力控制集成的系统解决方案，需要ECU提供额外的一路CAN通信总线和接口完成与48V电气网络中的设备的通讯，并且混合动力控制功能模块会占用ECU的资源。由于混合动力控制功能模块的软件与ECU软件耦合在一起，任何48V电气网络的变动都会导致整个系统软件的更改，增加了ECU的开发难度，而且软件灵活性较差。对于如图2的发动机控制与混合动力控制分离的系统解决方案，需要单独开发HCU，系统零部件的增加导致成本上升，从而削弱了48V电气网络的性价比优势。因此，需要设计一种简单灵活的混合动力控制系统。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种混合动力控制系统及其功率管理单元，以解决现有的混合动力控制系统开发和使用复杂的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种功率管理单元，所述功率管理单元用于混合动力系统，其特征在于，所述功率管理单元包括功率拓扑单元和功率微控制单元，其中：所述功率拓扑单元用于混合动力系统中的功率变换；所述功率微控制单元包括直流变换器控制模块及混合动力控制模块；其中：所述直流变换器控制模块控制所述功率拓扑单元；所述混合动力控制模块用于混合动力系统中的功率控制、监测及通信。可选的，在所述的功率管理单元中，所述混合动力系统包括发动机系统、12V电气网络及48V电气网络，其中：所述发动机系统通过所述功率管理单元连接所述48V电气网络；所述48V电气网络通过所述功率管理单元连接所述12V电气网络。可选的，在所述的功率管理单元中，所述功率拓扑单元用于所述48V电气网络与所述12V电气网络之间的功率变换。可选的，在所述的功率管理单元中，所述混合动力控制模块包括动力传动系统控制接口模块，用于与所述发动机系统进行通信。可选的，在所述的功率管理单元中，所述混合动力控制模块还包括电驱动与能量控制模块，用于所述48V电气网络及所述12V电气网络中的电机、电池及负载的能量分配及管理。可选的，在所述的功率管理单元中，所述混合动力控制模块还包括整车通信模块，用于所述48V电气网络及所述12V电气网络中的电机、电池及负载的通信。可选的，在所述的功率管理单元中，所述整车通信模块的通信协议为CAN总线通信协议。可选的，在所述的功率管理单元中，所述混合动力控制模块还包括系统上下电模块，用于所述48V电气网络及所述12V电气网络中的电机、电池及负载上下电的时间及顺序的控制。可选的，在所述的功率管理单元中，所述混合动力控制模块还包括混合动力系统监测模块，用于所述48V电气网络及所述12V电气网络中的电机、电池及负载的监测。本专利技术还提供一种混合动力控制系统，所述混合动力控制系统用于控制混合动力系统，所述混合动力控制系统包括传动微控制单元及功率管理单元，其中：所述传动微控制单元包括动力传动控制模块与发动机控制模块，用于控制混合动力系统中的动力传动、输出及分配；所述功率管理单元连接所述动力传动控制模块，用于混合动力系统中的功率控制、监测和通信。可选的，在所述的混合动力控制系统中，所述混合动力系统包括发动机系统、12V电气网络及48V电气网络，其中：所述发动机系统通过所述混合动力控制系统的功率管理单元连接所述48V电气网络；所述48V电气网络通过所述混合动力控制系统的功率管理单元连接所述12V电气网络。可选的，在所述的混合动力控制系统中，所述动力传动控制单元用于实现48V电气网络与发动机系统的扭矩配合。可选的，在所述的混合动力控制系统中，所述发动机控制单元用于发动机系统的控制、监测及通信。本专利技术基于整车电子电器架构，在传统的直流变换器控制单元的基础上，设计一种用于48V低压混合动力控制系统的功率管理单元，通过动力传动控制和电网络控制的功能解耦，使混合动力控制单元的电网络控制功能独立存在于直流变换器控制单元中，使直流变换器控制单元转变为功率管理单元。升级后的软硬件功能可以独立管理整个48V电气网络子系统，并通过标准接口与动力传动控制单元协同组成48V整车控制系统。相对于现有直流变换器控制技术，本专利技术在现有DC/DC直流变换器软件的基础上集成了混合动力控制的电气网络控制软件，该部分软件与原DC/DC直流变换器共享底层软件，原DC/DC直流变换器的基本功能保持独立，并通过内部接口与电网络控制软件进行数据交互。与此同时，设计专门的接口模块实现功率管理单元与电子电器架构中其它控制单元的通信。在本专利技术提供的混合动力控制系统中，功率管理单元通过对传统DC/DC直流变换器软硬件的升级，以不增加额外控制器的方式降低48V整车系统的成本，同时通过功能模块和接口的标准化来实现动力传动控制与电气网络控制在一定程度上的解耦，从而提升48V整车系统集成的灵活性、开发效率和质量。附图说明图1是现有的混合动力控制系统示意图；图2是现有的混合动力控制系统示意图；图3是本专利技术实施例一电路拓扑图；图4是本专利技术实施例二电路拓扑图；图中所示：10-发动机系统；11-48V电气网络；12-12V电气网络；13-发动机控制模块；14-DC/DC直流变换器；15-直流变换器控制模块；16-功率拓扑模块；17-混合动力控制功能模块；20-发动机系统；21-48V电气网络；22-12V电气网络；23-发动机控制模块；24-DC/DC直流变换器；25-直流变换器控制模块；26-功率拓扑模块；27-混合动力控制功能模块(混合动力控制器)；3-混合动力系统；30-功率拓扑单元；31-48V电气网络；32-12V电气网络；33-功率微控制单元；331-底层软件架构；34-直流变换器控制模块；35-混合动力控制模块；351-动力传动系统控制接口模块；352-电驱动与能量控制模块；353-整车通信模块；354-系统上下电模块；355-混合动力系统监测模块；3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率管理单元，所述功率管理单元用于混合动力系统，其特征在于，所述功率管理单元包括功率拓扑单元和功率微控制单元，其中：所述功率拓扑单元用于混合动力系统中的功率变换；所述功率微控制单元包括直流变换器控制模块及混合动力控制模块；其中，所述直流变换器控制模块控制所述功率拓扑单元；所述混合动力控制模块用于混合动力系统中的功率控制、监测及通信。

【技术特征摘要】
1.一种功率管理单元，所述功率管理单元用于混合动力系统，其特征在于，所述功率管理单元包括功率拓扑单元和功率微控制单元，其中：所述功率拓扑单元用于混合动力系统中的功率变换；所述功率微控制单元包括直流变换器控制模块及混合动力控制模块；其中，所述直流变换器控制模块控制所述功率拓扑单元；所述混合动力控制模块用于混合动力系统中的功率控制、监测及通信。2.如权利要求1所述的功率管理单元，其特征在于，所述混合动力系统包括发动机系统、12V电气网络及48V电气网络，其中：所述发动机系统通过所述功率管理单元连接所述48V电气网络；所述48V电气网络通过所述功率管理单元连接所述12V电气网络。3.如权利要求2所述的功率管理单元，其特征在于，所述功率拓扑单元用于所述48V电气网络与所述12V电气网络之间的功率变换。4.如权利要求3所述的功率管理单元，其特征在于，所述混合动力控制模块包括动力传动系统控制接口模块，用于与所述发动机系统进行通信。5.如权利要求3所述的功率管理单元，其特征在于，所述混合动力控制模块还包括电驱动与能量控制模块，用于所述48V电气网络及所述12V电气网络中的电机、电池及负载的能量分配及管理。6.如权利要求3所述的功率管理单元，其特征在于，所述混合动力控制模块还包括整车通信模块，用于所述48V电气网络及所述12V电气网络中的电机、电池及负载的通信。7.如权利要求6所述的功率管理单元，其特征在于，所述整车通...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘强，孔令伟，何召朋，
申请(专利权)人：联合汽车电子有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31