一种整车控制器监控系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种双ＣＰＵ结构的整车控制器监控系统，并设计了安全线监控电路，主ＣＰＵ负责整车控制，从ＣＰＵ负责对主ＣＰＵ的监控，并在主ＣＰＵ出现异常时，能及时替代主ＣＰＵ，通过安全线使整车系统进入安全模式，提高系统的可靠性。本实用新型专利技术的一个有益效果是通过增加一个从ＣＰＵ，大大减少了由于系统干扰使主ＣＰＵ程序跑飞而引起的系统安全问题；另一个有益效果是通过在整车控制器中增加安全线监控电路，以及通过安全线与外围控制器直接连接，避免了由于ＣＡＮ总线出现故障而导致的系统崩溃问题。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

Vehicle controller monitoring system

The utility model provides a structure of dual CPU controller and the design of the vehicle monitoring system, safety line monitoring circuit, the main CPU responsible for vehicle control, from CPU is responsible for monitoring the main CPU, and CPU in the main abnormal, timely replacement of the main CPU, the safety line makes the whole system into safe mode, improve the reliability of the system. A beneficial effect of the utility model is by adding a from CPU, greatly reducing the interference of the system so that the main CPU program running caused by system security problems; another beneficial effect by increasing the safety line monitoring circuit in the vehicle controller, and through the security line and peripheral controller directly connected to avoid because the system crashes caused by the failure of the CAN bus.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及汽车控制器领域，尤其涉及一种整车控制器监控系统,适用于燃料电池 汽车整车控制器或混合动力汽车整车控制器。
技术介绍
在燃料电池或混合动力汽车里，整车控制器是新能源汽车开发中的核心控制单元，整车 控制器系统的可靠性和安全性直接关系车辆的安全性能。而国内新能源汽车上的整车控制器 上一般采用单CPU对整车系统进行控制，如果由于外界干扰或其它因素导致CPU程序跑飞，就会直接导致系统安全问题，使系统可靠性降低。此外，整车控制器与其它控制器(电机控制器或电池控制器) 一般是通过CAN进行通讯， CAN是德国"BOSCH公司"设计的一种新型高速局域网络协议，具有传输速度快、抗干扰能力 强等很多优点，是汽车局域控制网络的重点发展方向之一。传统汽车"CAN"网络的建立是将 所有控制器都通过一条总线连接起来，这种方式结构简单，但由于所有控制器信息传递都依 赖于一条总线，因此通讯数据发生"堵塞"的几率增加，而且一旦发生总线故障，总线上的 控制器都将无法工作从而造成整车控制"瘫痪"。
技术实现思路
本技术针对现有技术的不足，提供了一种双CPU结构的整车控制器监控系统，并设计了安全线监控电路，使得系统的稳定性大为提高。一种整车控制器监控系统，包括外围控制器和整车控制器，其中，所述整车控制器 包括主CPU、从CPU和安全线监控电路；主CPU和从CPU通过SPI总线进行通讯，主CPU 和从CPU通过安全线与所述安全线监控电路相连；所述安全线监控电路通过安全线与外 围控制器直接相连，所述整车控制器通过CAN总线与外围控制器相连。作为本技术的一种优选方案，所述外围控制器包括电池控制器和电机控制器。 作为本技术的另一种优选方案，主CPU采用的是ST10单片机芯片，从CPU使用的 是MC9S08芯片。作为本技术的再一种优选方案，所述SPI总线是一种高速、全双工、同步的通信3总线。作为本技术的再一种优选方案，所述安全线是一个双向的输入输出口。 作为本技术的再一种优选方案，所述安全线监控电路由电容、电阻、放大器构成 输入通道，由二极管、三极管、电阻构成输出通道。本技术通过两个方面来提高整车控制器的安全性和稳定性，它的一个优点是通过增加一个从CPU，大大减少了由于系统干扰使主CPU程序跑飞而引起的系统安全问题；另一个优点是通过在整车控制器中增加安全线监控电路，以及通过安全线与外围控制器直接连接，避免了由于CAN总线出现故障而导致的系统崩溃问题。 以下结合附图对本技术做进一步详细说明。附图说明图1为本技术的整车控制器监控系统原理图； 图2为本技术的主CPU安全监控子程序流程图； 图3为本技术的从CPU接收子程序流程图； 图4为本技术的从CPU主程序流程图； 图5为本技术的安全线监控电路原理图。具体实施方式如图1所示， 一种整车控制器监控系统，包括外围控制器和整车控制器l，其中，所 述整车控制器1包括主CPU 2、从CPU 3和安全线监控电路4;主CPU 2和从CPU 3通过 SPI总线进行通讯，主CPU2和从CPU3通过安全线5与所述安全线监控电路4相连；所 述安全线监控电路4通过安全线5与外围控制器直接相连，所述整车控制器1通过CAN 总线与外围控制器相连。所述外围控制器包括电池控制器和电机控制器。主CPU2采用的 是ST10单片机芯片，从CPU 3使用的是MC9S08芯片。所述SPI总线是一种高速、全双工、 同步的通信总线。所述安全线是一个双向的输入输出口。所述安全线监控电路由电容、电阻、 放大器构成输入通道，由二极管、三极管、电阻构成输出通道。为了系统安全性和稳定性，本技术在整车控制器1中增加了一片辅助CPU (即本实 用新型的从CPU3)，用来监控主CPU 2的运行。图1表示了采用双CPU结构的整车控制器的基本原理，设计中必须注意两个CPU控制线之间的隔离。在整车控制器监控系统中，油门踏板位置信号和刹车踏板信号同时进入主CPU 2和从CPU 3,主CPU2与从CPU3通过SPI接口 (串行外围设备接口)通信。在正常工作模式下，从CPU 3与主CPU 2通讯监控。主从CPU通过安全线5与外围控制器(电池控制器，电机控制器等) 直接相连。当从CPU 3检测到主CPU 2发生故障时，使安全线5拉低，通知电池控制器、电 机控制器进入安全模式，避免故障进一步扩大，保证整车的安全。本技术是通过以下技术实现的(1) 在整车控制器1开发中增加了一片从CPU 3监控主CPU 2的运行。在正常工作模式 下，从CPU 3对主CPU 2进行通讯监控。当主CPU 2出现异常时，从CPU 3代替主CPU 2通 过拉低安全线5直接通知外围控制器(电池控制器，电机控制器等)，使整车系统进入安全模 式，从而增强系统的可靠性。(2) 主从CPU共同采集刹车和油门踏板信号，并通过安全线5和安全线监控电路4直接 与外围控制器IO口直接相连。(3) 主CPU 2和从CPU 3通过SPI总线(串行外围设备接口)进行通讯，SPI是一种高 速的，全双工，同步的通信总线，节约了芯片的管脚，同时为PCB的布局上节省空间，提供 方便。(4) 本技术S提供了一种装在整车控制器1中的安全线监控电路4,整车控制器1 通过安全线5与外围控制器(电机控制器或电池控制器)相连。下面就实现的细节作以介绍一、主CPU 2和从CPU 3通过SPI总线连接，通信协议约定如下主CPU 2每隔时间T (如50ms)发送给从CPU 3数据，数据格式见下表，通讯计数器在 每次发送前自动加一，结合采集到的油门踏板数据和刹车踏板数据，通过中断方式完成发送 过程，并查询接收缓冲区数据，判断SPI通讯是否正常，主CPU2安全监控子程序流程如图2 所示。前导符油门踏板数据刹车踏板数据通讯计数器OxFF(lByte)2 Byte1Byte0-0x0f二、从CPU 3采用査询方式接收来自主CPU 2的数据，如附图3所示:51) 若从CPU 3收到当前通讯计数器比前一次的通讯计数器数值加一，则判定主从CPU通讯 运行正常，本次数据传输有效。2) 若连续5次收到数据没有遵循第一条约定，则判定主从CPU通讯运行异常，进入异常处 理模式。3) 若收到的油门踏板和刹车踏板数据与从CPU 3所采集到的油门踏板和刹车踏板数据相 比有较大的差异，则判定系统状态为异常，进入异常处理模式。三、 用从CPU 3的主程序周期性査询状态标志，来判断系统是否进入异常状态，从而进行 异常模式操作，图4表示了从CPU 3主程序流程。四、 安全线监控电路设计在整车控制器1中，安全线5是一个双向的输入输出口 ，正常情况下，安全线5维持高电 平，当整车控制器1检测到某些故障时，主CPU 2或是从CPU 3将会通过图5电路将安全线5 变为低电平，并维持一定的驱动能力。如果外围控制器(电机控制器或电池控制器)出现某 些故障而拉低安全线5时，主从CPU也能检测到这个变化，进一步采取一定的措施，使系统 损失减小到最低程度。具体电路参考图5，电路由电容C1， C2，电阻Rl, R2， R4,R5， R6， R7， R8，放大器A1， A2， D4构成输入通道，其中R1，R2，R4,C1,本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种整车控制器监控系统，包括外围控制器和整车控制器，其特征在于：所述整车控制器包括主ＣＰＵ、从ＣＰＵ和安全线监控电路；主ＣＰＵ和从ＣＰＵ通过ＳＰＩ总线进行通讯，主ＣＰＵ和从ＣＰＵ通过安全线与所述安全线监控电路相连；所述安全线监控电路通过安全线与外围控制器直接相连，所述整车控制器通过ＣＡＮ总线与外围控制器相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：樊晓松，蒋新华，李卓阳，严洪江，俞开元，张剑锋，
申请(专利权)人：上海汽车集团股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]