本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種用于無人駕駛電動汽車的整車控制器，包括微處理器、開關(guān)量采集模塊、開關(guān)量輸出模塊、BDM調(diào)試接口、電源模塊、模擬量采集模塊、模擬量輸出模塊、PWM輸出模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、無線收發(fā)模塊及GPS模塊；通過采用集成化設(shè)計(jì)，運(yùn)用集成器件代替分立元件進(jìn)行信號處理和輸出，減少了電氣連接，降低了整車控制器工作中產(chǎn)生的電磁干擾，提高了整車在復(fù)雜環(huán)境下的抗干擾性和可靠性；設(shè)計(jì)的PWM輸出模塊能夠?qū)﹄姍C(jī)進(jìn)行控制，無需再單獨(dú)開發(fā)電機(jī)控制器，節(jié)約了研發(fā)和設(shè)計(jì)成本，實(shí)現(xiàn)無人駕駛車輛的自動行駛和人員遠(yuǎn)程遙控行駛，車輛數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)記錄與傳輸及車輛的實(shí)時(shí)定位，具有結(jié)構(gòu)緊湊，性能可靠，可裁剪性強(qiáng)，精確度高，控制方便等優(yōu)點(diǎn)。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)主要涉及一種電動車輛
的控制器，特別涉及一種用于無人駕駛電動汽車的整車控制器。
技術(shù)介紹
隨著化石燃料的短缺，開發(fā)電動汽車成為世界汽車制造商的共同目標(biāo)。無人駕駛電動車輛，能有效避免因人為因素造成的各種交通事故，且適于在國防、安防及不適宜人類操作的惡劣環(huán)境下工作。二者的有機(jī)結(jié)合，將會是汽車工業(yè)一個(gè)新的發(fā)展方向。整車控制器，是車輛的核心部件，采集加速踏板信號、制動踏板信號及其他部件信號，對其進(jìn)行分析判斷后，控制下層各個(gè)部件控制器的動作，驅(qū)動車輛正常行駛。對于結(jié)構(gòu)簡單的單電機(jī)驅(qū)動的電動汽車，通常采用電機(jī)控制器實(shí)現(xiàn)扭矩控制和再 生制動控制等功能，并沒有設(shè)計(jì)整車控制器。目前，在無人駕駛電動汽車設(shè)計(jì)方面，多使用單電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動控制。但該方法有以下幾個(gè)問題1.需要單獨(dú)開發(fā)適用于無人駕駛車的電機(jī)控制器，研發(fā)投入多，且周期長，難度高；2.無人駕駛車輛行駛過程中采集的數(shù)據(jù)量大，需要及時(shí)處理，電機(jī)控制器集成整車控制器，會為整車的快速實(shí)時(shí)響應(yīng)帶來困難。獨(dú)立的無人駕駛的整車控制器，是目前各大公司和院校采用的一種整車控制器開發(fā)模式。該方案將目前流行的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用于整車控制器開發(fā)中，有力地解決整車控制問題。由于嵌入式的硬件可裁剪性較強(qiáng)，且硬件設(shè)計(jì)水平參差不齊，存在以下問題1.電動車輛運(yùn)行過程中，電機(jī)運(yùn)行的電磁干擾及電動車輛啟停時(shí)整車電器所產(chǎn)生的電磁干擾，對整車控制器的影響未能得到有效解決；2.未能考慮信息存儲和無人駕駛車輛的遠(yuǎn)程控制。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
針對上述存在的技術(shù)問題，本專利技術(shù)提供一種適用于無人駕駛電動汽車的整車控制器。—種用于無人駕駛電動汽車的整車控制器，包括微處理器、開關(guān)量采集模塊、開關(guān)量輸出模塊、BDM調(diào)試接口、電源模塊、模擬量采集模塊、模擬量輸出模塊、PWM輸出模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、無線收發(fā)模塊及GPS模塊；PWM輸出模塊用于對步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制；用于保存車輛行駛數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲模塊與微處理器通過SPI進(jìn)行通信；無線收發(fā)模塊通過光耦與微處理器進(jìn)行通信；GPS模塊用于米集實(shí)時(shí)位置信息；對數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和處理的開關(guān)量采集模塊、模擬量采集模塊、脈沖量采集模塊均與微處理器相連；所述開關(guān)量采集模塊所采集的信號至少包括鑰匙開關(guān)信號、檔位控制位置信號、車輛運(yùn)行模式信號、車輛部件故障信號、空調(diào)控制信號及車輛行駛的運(yùn)行狀態(tài)請求信號；所述模擬量采集模塊所采集的信號至少包括整車的加速踏板信號、制動踏板信號和溫度傳感器信號；所述脈沖量采集模塊說采集的信號至少包括發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速信號、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速信號及主電機(jī)轉(zhuǎn)速信號。用于無人駕駛電動汽車的整車控制器還包括用于與微處理器進(jìn)行實(shí)時(shí)通信的CAN通信模塊，CAN通信模塊另一端與車輛的電機(jī)控制器及電池管理控制器相連，通過設(shè)定的ID地址通信端口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，完成車輛控制通信。所述開關(guān)量采集模塊采用MC33884。所述光耦采用HCPL-M600。 所述微處理器采用MC9S12XEP100。所述開關(guān)量輸出模塊采用MC33879。所述無線收發(fā)模塊采用SI4432PA。有益效果本專利技術(shù)的一種用于無人駕駛電動汽車的整車控制器，通過采用集成化設(shè)計(jì)，運(yùn)用集成器件代替分立元件進(jìn)行信號處理和輸出，減少了電氣連接，降低了整車控制器工作中產(chǎn)生的電磁干擾，提高了整車在復(fù)雜環(huán)境下的抗干擾性和可靠性；設(shè)計(jì)的PWM輸出模塊能夠?qū)﹄姍C(jī)進(jìn)行控制，無需再單獨(dú)開發(fā)電機(jī)控制器，節(jié)約了研發(fā)和設(shè)計(jì)成本，采用開關(guān)量采集模塊、模擬量采集模塊、脈沖量采集模塊及CAN通信模塊實(shí)現(xiàn)了對采集數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理，通過對開關(guān)量采集模塊的采集端口添加壓敏電阻和電容，避免了過壓對開關(guān)量采集模塊造成損害；此外，該控制器還提供了三種控制模式，包括無人駕駛模式、遠(yuǎn)程控制模式及人工控制模式，極大的方便了研發(fā)設(shè)計(jì)和實(shí)際操作；各模塊端口具有相應(yīng)的擴(kuò)展性，通過改變及啟動相應(yīng)端口，便可應(yīng)用于混合動力汽車控制，具有較高的市場價(jià)值。附圖說明圖I是本專利技術(shù)涉及的無人駕駛電動汽車的整車控制器結(jié)構(gòu)框圖；圖2是本專利技術(shù)涉及的無人駕駛電動汽車的模擬量采集模塊電路圖；其中，a圖是模擬量信號分壓選通部分電路圖，b圖是模擬量光耦選通電路圖，c圖是模擬量線性光耦處理電路圖；圖3是本專利技術(shù)涉及的無人駕駛電動汽車的開關(guān)量信號采集模塊電路圖；其中，a圖是開關(guān)量信號防信號突變電路，b圖是開關(guān)量信號采集芯片電路圖，c圖是開關(guān)量信號光耦隔離電路圖；圖4是本專利技術(shù)涉及的無人駕駛電動汽車的脈沖量采集電路圖；圖5是本專利技術(shù)涉及的無人駕駛電動汽車的PWM輸出電路圖；其中，a圖是PWM光耦信號輸出電路圖，b圖是PWM信號放大輸出電路圖；圖6是本專利技術(shù)涉及的無人駕駛電動汽車的DA模塊光耦隔離電路圖；其中，a圖是DA模塊光耦隔離電路圖，b圖是DA模擬信號量輸出電路圖；圖7是本專利技術(shù)涉及的無人駕駛電動汽車的模擬量輸出電路圖；圖8是本專利技術(shù)涉及的無人駕駛電動汽車的開關(guān)量信號輸出模塊電路圖；其中，a圖是開關(guān)量信號光耦隔離電路圖；b圖是開關(guān)量輸出處理芯片電路圖9是本專利技術(shù)涉及的無人駕駛電動汽車的CAN通信模塊電路圖；其中，a圖是CAN高速光耦隔離電路圖；b圖是通信電平轉(zhuǎn)換電路圖；圖10是本專利技術(shù)涉及的無人駕駛電動汽車的GPS模塊電路圖；圖11是本專利技術(shù)涉及的無人駕駛電動汽車的數(shù)據(jù)存儲模塊電路圖；圖12是本專利技術(shù)涉及的無人駕駛電動汽車的無線收發(fā)模塊電路圖；其中，a圖是無線收發(fā)芯片電路外圍引腳連接圖，b圖是無線模塊中的光耦隔離電路圖。具體實(shí)施例方式以下將結(jié)合具體實(shí)施例和說明書附圖對本專利技術(shù)做進(jìn)一步詳細(xì)說明。 如圖I所示，一種用于無人駕駛的電動汽車的整車控制器包括微處理器、開關(guān)量輸入處理模塊、開關(guān)量輸出模塊、BDM調(diào)試接口、電源模塊、模擬信號輸入模塊、PWM轉(zhuǎn)模擬信號輸出、DA模擬信號輸出電路、PWM信號輸出模塊、脈沖信號處理模塊、工作模式指不燈、CAN通信模塊、SD卡模塊、無線收發(fā)模塊、GPS模塊。開關(guān)量輸入輸出模塊通過SPI總線與微處理器進(jìn)行通信，SD卡和無線收發(fā)模塊使用SPI總線與微處理器進(jìn)行通信，GPS通過串口與微處理器進(jìn)行通信。整車控制器負(fù)責(zé)處理無人駕駛車輸入信號，根據(jù)車輛行駛環(huán)境和路況，進(jìn)行電動車輛的功率輸出及能量回收，輸出相應(yīng)的控制信號。整個(gè)控制過程，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，快速，準(zhǔn)確，能有效完成車輛控制所需的功能。整車控制器輸入端的信號處理，有模擬量采集模塊，開關(guān)量采集模塊，脈沖量采集模塊。(I)模擬量采集。以圖2為例，為模擬量輸入處理過程。圖2 (a)圖中輸入的多路模擬量信號ANG INOO,經(jīng)過分壓處理，輸入模擬量從O 12V降低到O 5V，將分壓之后得到的模擬信號量ANG MINOO傳送給模擬信號多路選擇器⑶4051，微控制器的IO端口通過光耦(如圖2 (b))，選擇相應(yīng)通道的模擬信號，經(jīng)⑶4051選擇出來的模擬信號量ANG MINOUT,然后輸入到圖2(c)中所示的運(yùn)算放大器LM2904中，再經(jīng)過線性光耦HCNR200的隔離輸出，將經(jīng)線性光耦輸出的模擬信號量傳輸給運(yùn)算放大器LM2904，此運(yùn)算放大器是為了保證電路的帶負(fù)載能力，從而增強(qiáng)信號量，模擬信號量最后被傳輸?shù)轿⑻幚砥鞯腁DC模塊，模擬信號采集處理過程結(jié)束。(2)開關(guān)量采集。開關(guān)量信號采集路數(shù)的增多，導(dǎo)致整車控制器體積的大幅增加。同時(shí)原始的單對單(即一路開關(guān)量輸入接入微控制器的一個(gè)IO端口)，不能滿足整車控制器本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種用于無人駕駛電動汽車的整車控制器，其特征在于：包括微處理器、開關(guān)量采集模塊、開關(guān)量輸出模塊、BDM調(diào)試接口、電源模塊、模擬量采集模塊、模擬量輸出模塊、PWM輸出模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、無線收發(fā)模塊及GPS模塊；PWM輸出模塊用于對步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制；用于保存車輛行駛數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲模塊與微處理器通過SPI進(jìn)行通信；無線收發(fā)模塊通過光耦與微處理器進(jìn)行通信；GPS模塊用于采集實(shí)時(shí)位置信息；對數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和處理的開關(guān)量采集模塊、模擬量采集模塊、脈沖量采集模塊均與微處理器相連；所述開關(guān)量采集模塊所采集的信號至少包括鑰匙開關(guān)信號、檔位控制位置信號、車輛運(yùn)行模式信號、車輛部件故障信號、空調(diào)控制信號及車輛行駛的運(yùn)行狀態(tài)請求信號；所述模擬量采集模塊所采集的信號至少包括整車的加速踏板信號、制動踏板信號和溫度傳感器信號；所述脈沖量采集模塊所采集的信號至少包括發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速信號、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速信號及主電機(jī)轉(zhuǎn)速信號。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種用于無人駕駛電動汽車的整車控制器，其特征在于包括微處理器、開關(guān)量采集模塊、開關(guān)量輸出模塊、BDM調(diào)試接口、電源模塊、模擬量采集模塊、模擬量輸出模塊、PWM輸出模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、無線收發(fā)模塊及GPS模塊； PWM輸出模塊用于對步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制； 用于保存車輛行駛數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲模塊與微處理器通過SPI進(jìn)行通信； 無線收發(fā)模塊通過光耦與微處理器進(jìn)行通信； GPS模塊用于采集實(shí)時(shí)位置信息； 對數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和處理的開關(guān)量采集模塊、模擬量采集模塊、脈沖量采集模塊均與微處理器相連； 所述開關(guān)量采集模塊所采集的信號至少包括鑰匙開關(guān)信號、檔位控制位置信號、車輛運(yùn)行模式信號、車輛部件故障信號、空調(diào)控制信號及車輛行駛的運(yùn)行狀態(tài)請求信號； 所述模擬量采集模塊所采集的信號至少包括整車的加速踏板信號、制動踏板信號和溫度傳感器信號； 所述脈沖量采集模塊所采集的信號...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：朱青，張小亮，王耀南，申永鵬，孟步敏，劉東奇，周翔，袁潔，盧斌，鄧凱峰，賀俊杰，曹時(shí)偉，
申請(專利權(quán))人：湖南大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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