[发明专利]一种分布式控制器

权利要求书

1.一种分布式控制器，用于控制车辆的动力单元，其特征在于，包括：顶层控制器以及底层控制器；

所述顶层控制器对应于动力单元的变流器装置设置，其包括牵引变流器控制器和辅助变流器控制器；

所述底层控制器对应于所述动力单元的功率模块设置，所述动力单元的功率模块包括整流器模块和逆变器模块；

所述顶层控制器连接于车辆总线，用于接收车辆的中央控制器的车辆运行指令并转换为逆变器控制指令，通过变流器内部总线传达给一个或多个底层控制器，同时接受所述一个或多个底层控制器的状态反馈信息并上送给所述中央控制器；

所述底层控制器通过内部总线连接于所述顶层控制器，用于根据所述顶层控制器发送的指令，并结合所控制的功率模块的关键模拟量，实时发出控制信号驱动对应的整流器模块或逆变器模块。

2.根据权利要求1所述的分布式控制器，其特征在于，所述牵引变流器控制器与所述动力单元的牵引变流器对应设置，每一套牵引变流器对应一个牵引变流器控制器，所述牵引变流器控制器用于控制所述牵引变流器，向所述牵引变流器中的整流器模块和牵引逆变器模块所对应的底层控制器发出指令并接收反馈信号；

所述辅助变流器控制器与所述动力单元的辅助变流器对应设置，每一套辅助变流器对应一个辅助变流器控制器，所述辅助变流器控制器用于控制所述辅助变流器，向所述辅助变流器中的斩波器、中频隔离DC/DC变流器、辅助逆变器模块所对应的底层控制器发出指令并接收反馈信号。

3.根据权利要求1所述的分布式控制器，其特征在于，所述顶层控制器用于接收所述车辆的中央控制器的控制指令，完成变流器的系统级控制，同时将所述的牵引和制动控制指令转换为逆变器控制指令并下达给所述底层控制器；

所述顶层控制器还用于接收所述底层控制器的变流器状态反馈，并将所述变流器的实时状态反馈给所述车辆的中央控制器。

4.根据权利要求3所述的分布式控制器，其特征在于，所述顶层控制器用于根据所述中央控制器的要求，完成变流器级控制和监测，其包括：

启动或停止整流器、逆变器、斩波器、风机和/或水泵，操作各类接触器和断路器，并实时监测变流器的状态，记录系统运行数据，存储故障信息。

5.根据权利要求1所述的分布式控制器，其特征在于，所述底层控制器用于根据所述顶层控制器下达的指令，结合当前逆变器的关键模拟量，执行控制算法，实时发出控制脉冲，驱动开关功率半导体，完成逆变器控制；

同时，所述底层控制器采集与变流器运行安全相关的模拟量，传送给所述顶层控制器使其完成系统级保护；

所述底层控制器还用于执行更快速和底层的保护，以应对严重故障，包括实时监测电压和电流，功率器件的工作状态。

6.根据权利要求5所述的分布式控制器，其特征在于，所述逆变器的执行算法使用的关键模拟量包括电压、电流和速度。

7.根据权利要求5所述的分布式控制器，其特征在于，所述与变流器运行安全相关的模拟量包括电压、电流、速度、温度和压力。

8.根据权利要求1至7任一项所述的分布式控制器，其特征在于，所述顶层控制器通过车辆总线接口电路与所述车辆总线相连接，并通过工业控制局域网与所述底层控制器进行通讯。

9.根据权利要求1至7任一项所述的分布式控制器，其特征在于，所述顶层控制器包括微控制器和可编程逻辑器件，从功能上划分为系统级控制和保护模块、开关量控制和反馈模块、车辆总线接口模块内部总线接口模块。

10.根据权利要求1至7任一项所述的分布式控制器，其特征在于，所述底层控制器包括数字信号处理器、微控制器和可编程逻辑器件，从功能上划分为内部总线接口模块、逆变器驱动控制模块、模拟量采集和转换模块、脉冲生成和开关管状态监控模块。