CN102645912A - 具有抗电磁干扰能力的纯电动汽车整车控制器 - Google Patents

具有抗电磁干扰能力的纯电动汽车整车控制器 Download PDF

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郭齐杰
杜晓佳
张春淮
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Abstract

本发明为一种具有抗电磁干扰能力的纯电动汽车整车控制器，包括电源接口模块、输入接口模块、模数转换接口模块、数模转换接口模块、K线接口模块、CAN通讯接口模块、输出接口模块，其特征在于，所述各接口模块中设有抗电磁干扰电路。本发明可以有效抵制电动汽车环境下电磁传导、电磁辐射对整车控制器的干扰，提高整车控制器使用中的可靠性和安全性。

Description

具有抗电磁干扰能力的纯电动汽车整车控制器
技术领域
本发明涉及一种纯电动汽车整车控制器，特别涉及一种具有抗电磁干扰能力的纯电动汽车整车控制器。
背景技术
传统汽车的整车控制器ECU主要用于12伏低压电源的电子设备控制，产生电磁干扰源主要是高压点火***、各种感性负载(如电机类电器部件)、各种开关类部件(如闪光继电器)、各种电子控制单元ECU、甚至各种灯具，无线电设备等，这些部件产生的干扰也会在汽车内部造成相互影响，相对传统汽车，电动汽车的电磁干扰问题更为严重，因为电动汽车不仅有低电压电子产品，而且有高电压大功率汽车电子部件，还要进行变频调速控制，如驱动电机及控制器等，供电电压等级从36伏到600伏都有可能，在这种恶劣的电磁污染环境下，汽车高、低压电子设备干扰源主要干扰途径是：感性负载产生沿电源线传导的干扰，汽车内使用的各种感性负载，当供电被突然切断时，会产生反向瞬变电压，线圈初始储能越大，关断速度越快，瞬变过电压就越高，这类于扰虽然不具有连续性，但是它的瞬变电压的幅值相当大，会对电子模块造成严重影响，甚至损坏；静电放电对车内电子部件的干扰，当静电储存到一定程度后，会通过空气放电，甚至会有火花产生，这种静电放电干扰特点高电压、短时间、微小电流，其干扰影响程度是巨大的，会使一些电子控制单元产生误动作，严重的会损坏电子单元；部件或线缆间的相互耦合干扰，汽车中经常将各种线缆捆绑成一束沿汽车内侧布置，电源线中的瞬变干扰会祸合到信号线或控制线中，形成差模信号，会对车内ECU等电子模块产生影响；辐射干扰，干扰能量的电磁波辐射形式。在电动汽车电磁干扰源增多、干扰强度大范围广、干扰途径广泛的恶劣环境下，整车控制器可靠性和安全性差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有抗电磁干扰能力的纯电动汽车整车控制器，以针对纯电动汽车提高在恶劣电磁干扰环境下整车控制器使用中的可靠性和安全性。
为了达到上述目的，本发明提供了一种具有抗电磁干扰能力的纯电动汽车整车控制器，包括电源接口模块、输入接口模块、模数转换接口模块、数模转换接口模块、K线接口模块、CAN通讯接口模块、输出接口模块，其特征在于，所述各接口模块中设有抗电磁干扰电路。
本发明所述的整车控制器，其中在所述电源接口模块中，经过TVS管、防反接电源二极管电路后，在电源正极与负极间加入共模、差模电感抗高频干扰电路，再经过电容滤波电路，最后经过隔离电源模块电路给后续电路供电。
本发明所述的整车控制器，其中在所述输入接口模块中，汽车电子开关量输入信号首先经过电阻限流、电容滤波电路进入光耦隔离器输入端，经过隔离器高速光电耦合、放大、滤波输入到单片机端口。
本发明所述的整车控制器，其中在所述模数转换接口模块中，模拟信号输入首先经过限流、稳压限幅、阻容滤波电路，然后经过线性光耦隔离、放大、滤波电路，最后进入单片机采集、处理。
本发明所述的整车控制器，其中在所述数模转换接口模块中，从单片机出来的数字信号经过D/A芯片转换处理后，经过运放驱动放大、滤波电路、TVS管保护、线性光耦隔离电路输出模拟量给外部接口。
本发明所述的整车控制器，其中在所述K线接口模块中，单片机的K通信收、发信号经过光耦隔离器隔离后，传送到K收发芯片的收、发端，K线端经过阻容滤波、TVS管保护电路与外部接口进行K通信，单片机***与K收发芯片的电源采用隔离模块。
本发明所述的整车控制器，其中所述CAN通讯接口模块包括动力***CAN通讯接口模块和信息***CAN通讯接口模块，在所述动力***CAN通讯接口模块和信息***CAN通讯接口模块中，单片机的CAN通信收、发信号经过光耦隔离器隔离后，传送到CAN收发芯片的收、发端，CAN高、低端经过共模电感、电容容滤波、TVS管保护电路与外部接口进行CAN通信，单片机***与CAN收发芯片的电源采用隔离模块。
本发明所述的整车控制器，其中在所述输出接口模块中，从单片机输出的控制信号经过限流、高速光耦隔离器驱动放大、滤波电路，实现控制外部设备通断、驱动，高速光耦隔离使用外部电源、外部地环路。
本发明所述的整车控制器，还包括一看门狗电路模块；在所述看门狗电路模块中，从单片机发出的喂狗信号经过逻辑芯片给看门狗芯片喂狗信号，看门狗芯片同时监测电源电压、上电复位信号，看门狗电路经过定时输出复位信号、电压监测信号、狗信号给逻辑芯片处理后是否判断输出复位信号给单片机复位端口，实现硬件看门狗复位。
本发明通过在整车控制器各接口模块电路中加入抗干扰电路，采取抑制干扰源、切断干扰传播路径、提高敏感器件干扰性的有效措施，有效抵制电动汽车环境下电磁传导、电磁辐射对整车控制器的干扰，提高整车控制器使用中的可靠性和安全性。
附图说明
图1为本发明中整车控制器及其各接口模块的示意图；
图2为本发明中加入了抗干扰电路的电源接口模块一实施例的电路图；
图3为本发明中加入了抗干扰电路的输入接口模块一实施例的电路图；
图4为本发明中加入了抗干扰电路的模数转换接口模块一实施例的电路图；
图5为本发明中加入了抗干扰电路的数模转换接口模块一实施例的电路图；
图6为本发明中加入了抗干扰电路的K线接口模块一实施例的电路图；
图7为本发明中加入了抗干扰电路的动力***CAN通讯接口模块一实施例的电路图；
图8为本发明中加入了抗干扰电路的信息***CAN通讯接口模块一实施例的电路图；
图9为本发明中加入了抗干扰电路的输出接口模块一实施例的电路图；
图10为本发明中的看门狗电路模块一实施例的电路图。
附图元件符合说明
①电源接口模块 ②输入接口模块 ③模数转换接口模块
④数模转换接口模块 ⑤K线接口模块
⑥动力***CAN通讯接口模块 ⑦信息***CAN通讯接口模块
⑧输出接口模块 ⑨看门狗电路模块
具体实施方式
下面将详细描述本发明的具体实施例。应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本发明。
请参照图1，为本发明中整车控制器及其各接口模块的示意图，其中9个接口模块分别为：电源接口模块①、输入接口模块②、模数转换接口模块③、数模转换接口模块④、K线接口模块⑤、动力***CAN通讯接口模块⑥、信息***CAN通讯接口模块⑦、输出接口模块⑧及看门狗电路模块⑨。
请参照图2-图10，根据整车控制器9个接口模块电路原理图分别说明加入了抗电磁干扰电路的各模块及如何实施抗电磁干扰的方法：1、电源接口电路抗干扰方法，首先经过TVS管、防反接电源二极管电路后，在电源正极与负极经加入共模、差模电感抗高频干扰电路，再经过电容滤波电路，最后经过隔离电源模块电路给模拟电路、数字电路***供电，这样可以抵御从电源线串入雷电、电弧、广播电台等辐射的高频干扰信号，并且也可以切断通过电源导线进入的串扰信号；2、输入接口电路抗干扰方法，汽车电子开关量输入信号首先经过电阻限流、电容滤波电路进入光耦隔离器输入端，经过隔离器高速光电耦合、放大、滤波输入到单片机端口，这样实现外部开关量信号与单片机***的隔离保护，有效切断输入信号通过导线串扰单片机***的路径，增强抗干扰能力；3、模数转换接口电路抗干扰方法，模拟信号输入首先经过限流、稳压限幅、阻容滤波电路，然后经过线性光耦隔离、放大、滤波电路，最后进入单片机采集、处理，这样实现外部模拟量输入信号与单片机***的隔离保护，有效切断模拟量输入信号通过导线串扰单片机***的路径，增强抗干扰能力；4、数模转换接口电路抗干扰方法，从单片机出来的数字信号经过D/A芯片转换处理后，经过运放驱动放大、滤波电路、TVS管保护、线性光耦隔离电路输出模拟量给外部接口，这样实现输出模拟量与单片机***的隔离保护，有效切断外部信号通过导线串扰单片机***的路径，增强抗干扰能力；5、K线接口电路抗干扰方法，单片机的K通信收、发信号经过光耦隔离器隔离后，传送到K收发芯片的收、发端，K线端经过阻容滤波、TVS管保护电路与外部接口进行K通信，单片机***与K收发芯片的电源采用隔离模块，这样采用信号隔离、电源隔离电路可有效切断外部K通信信号通过导线串扰单片机***的路径，增强抗干扰能力；6、动力***CAN通讯接口电路抗干扰方法，单片机的CAN通信收、发信号经过光耦隔离器隔离后，传送到CAN收发芯片的收、发端，CAN高、低端经过共模电感、电容容滤波、TVS管保护电路与外部接口进行CAN通信，单片机***与CAN收发芯片的电源采用隔离模块，这样采用信号隔离、电源隔离电路可有效切断外部CAN通信信号通过导线串扰单片机***的路径，增强抗干扰能力；7、信息***CAN通讯接口电路抗干扰方法与⑥相同；8、输出接口电路抗干扰方法，从单片机输出的控制信号经过限流、高速光耦隔离器驱动放大、滤波电路，实现控制外部设备通断、驱动，高速光耦隔离使用外部电源、外部地环路，这样采用信号隔离、电源隔离电路可有效切断外部信号通过导线串扰单片机***的路径，增强抗干扰能力；9、看门狗电路模块及其抗干扰方法，从单片机发出的喂狗信号经过逻辑芯片给看门狗芯片喂狗信号，看门狗芯片同时监测电源电压、上电复位信号，看门狗电路经过定时输出复位信号、电压监测信号、狗信号给逻辑芯片处理后是否判断输出复位信号给单片机复位端口，实现硬件看门狗复位，这样可以实现单片机***上电复位、掉电数据保护、电压监测、程序运行防死锁功能，保证***可靠、稳定性运行，增强抗干扰能力。
虽然已参照上述典型实施例描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种具有抗电磁干扰能力的纯电动汽车整车控制器，包括电源接口模块、输入接口模块、模数转换接口模块、数模转换接口模块、K线接口模块、CAN通讯接口模块、输出接口模块，其特征在于，所述各接口模块中设有抗电磁干扰电路。
2.如权利要求1所述的整车控制器，其特征在于，在所述电源接口模块中，经过TVS管、防反接电源二极管电路后，在电源正极与负极间加入共模、差模电感抗高频干扰电路，再经过电容滤波电路，最后经过隔离电源模块电路给后续电路供电。
3.如权利要求1所述的整车控制器，其特征在于，在所述输入接口模块中，汽车电子开关量输入信号首先经过电阻限流、电容滤波电路进入光耦隔离器输入端，经过隔离器高速光电耦合、放大、滤波输入到单片机端口。
4.如权利要求1所述的整车控制器，其特征在于，在所述模数转换接口模块中，模拟信号输入首先经过限流、稳压限幅、阻容滤波电路，然后经过线性光耦隔离、放大、滤波电路，最后进入单片机采集、处理。
5.如权利要求1所述的整车控制器，其特征在于，在所述数模转换接口模块中，从单片机出来的数字信号经过D/A芯片转换处理后，经过运放驱动放大、滤波电路、TVS管保护、线性光耦隔离电路输出模拟量给外部接口。
6.如权利要求1所述的整车控制器，其特征在于，在所述K线接口模块中，单片机的K通信收、发信号经过光耦隔离器隔离后，传送到K收发芯片的收、发端，K线端经过阻容滤波、TVS管保护电路与外部接口进行K通信，单片机***与K收发芯片的电源采用隔离模块。
7.如权利要求1所述的整车控制器，其特征在于，所述CAN通讯接口模块包括动力***CAN通讯接口模块和信息***CAN通讯接口模块，在所述动力***CAN通讯接口模块和信息***CAN通讯接口模块中，单片机的CAN通信收、发信号经过光耦隔离器隔离后，传送到CAN收发芯片的收、发端，CAN高、低端经过共模电感、电容容滤波、TVS管保护电路与外部接口进行CAN通信，单片机***与CAN收发芯片的电源采用隔离模块。
8.如权利要求1所述的整车控制器，其特征在于，在所述输出接口模块中，从单片机输出的控制信号经过限流、高速光耦隔离器驱动放大、滤波电路，实现控制外部设备通断、驱动，高速光耦隔离使用外部电源、外部地环路。
9.如权利要求1所述的整车控制器，其特征在于，还包括一看门狗电路模块；在所述看门狗电路模块中，从单片机发出的喂狗信号经过逻辑芯片给看门狗芯片喂狗信号，看门狗芯片同时监测电源电压、上电复位信号，看门狗电路经过定时输出复位信号、电压监测信号、狗信号给逻辑芯片处理后是否判断输出复位信号给单片机复位端口，实现硬件看门狗复位。
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