CN108279656A - 车辆驱动智能控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种车辆驱动智能控制装置，它解决了现有技术无法对整车驱动控制进行统一管理等技术问题。本车辆驱动智能控制装置，包括控制器，所述的控制器与供电模块相连，所述的控制器通过隔离电平检测模块与至少一个被检测设备相连，所述的控制器通过传感器输入采集模块与至少一个传感器相连，所述的控制器通过驱动控制模块与至少一个外部设备的驱动装置相连。优点在于：可以方便快捷地装置于汽车中，方便整车驱动控制集成统一管理，具有良好安全性能，集成度高，功能扩展性好等特点。

Description

车辆驱动智能控制装置
技术领域
本发明属于汽车控制电路技术领域，尤其是涉及一种车辆驱动智能控制装置。
背景技术
近年来，随着电子技术、计算机技术和信息技术的应用，汽车电子控制技术得到了迅猛的发展，尤其在控制精度、控制范围、智能化和网络化等多方面有了较大突破。汽车电子控制技术已成为衡量现代汽车发展水平的重要标志。但是，现有的汽车电子控制技术无法对整车驱动控制进行统一管理。
汽车电子控制***基本由传感器、电子控制器(ECU)、驱动器和控制程序软件等部分组成，其与车上的机械***配合使用(通常与动力***、底盘***和车身***中的子***融合)，并利用电缆或无线电波互相传输讯息，如电子燃油喷射***、制动防抱死控制***、防滑控制***、电子控制悬架***、电子控制自动变速器、电子助力转向等。汽车电子控制***大体可分为四个部分：发动机电子控制***、底盘综合控制***、车身电子安全***、信息通讯***。
上述方案虽然在一定程度上解决了现有技术存在的问题，但是该方案依然存在着：无法对整车驱动控制进行统一管理等问题。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种设计合理、结构简单，能够对整车驱动控制进行统一管理的车辆驱动智能控制装置。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：本车辆驱动智能控制装置，包括控制器，所述的控制器与供电模块相连，所述的控制器通过隔离电平检测模块与至少一个被检测设备相连，所述的控制器通过传感器输入采集模块与至少一个传感器相连，所述的控制器通过驱动控制模块与至少一个外部设备的驱动装置相连。
在上述的车辆驱动智能控制装置中，所述的隔离电平检测模块包括反向隔离电路，所述的反向隔离电路的输入端与被检测设备相连，所述的反向隔离电路的输出端通过前后级隔离电路与逻辑处理电路的输入端相连，所述的逻辑处理电路的输出端与控制器相连。
在上述的车辆驱动智能控制装置中，所述的驱动控制模块包括控制隔离电路，所述的控制隔离电路的输入端与控制器相连，所述的控制隔离电路的输出端通过设备驱动电路与外部设备的驱动装置相连。
在上述的车辆驱动智能控制装置中，所述的传感器输入采集模块包括模拟前端电路，所述的模拟前端电路的输入端与传感器相连，所述的模拟前端电路的输出端与过压保护电路的输入端相连，所述的过压保护电路的输出端与运放跟随电路的输入端相连，所述的运放跟随电路的输出端与控制器相连。
在上述的车辆驱动智能控制装置中，所述的控制器通过CAN隔离通信模块与外部设备CAN通讯；所述的CAN隔离通信模块包括通信隔离电路，所述的通信隔离电路的两端分别与控制器和通信收发电路相连，所述的通信收发电路与外部设备相连。
在上述的车辆驱动智能控制装置中，所述的供电模块包括供电电源，所述的供电电源通过电源处理模块与控制器相连；所述的供电电源通过线性模拟前端采样模块与控制器相连。
在上述的车辆驱动智能控制装置中，所述的线性模拟前端采样模块包括模拟采样电路，所述的模拟采样电路的输入端与供电电源相连，所述的模拟采样电路的输出端与采样放大电路的输入端相连，所述的采样放大电路的输出端与采样隔离电路的输入端相连，所述的采样隔离电路的输出端与采样跟随电路的输入端相连，所述的采样跟随电路的输出端与控制器相连。
在上述的车辆驱动智能控制装置中，所述的电源处理模块包括直流降压转换模块，所述的直流降压转换模块的输入端与供电电源相连，所述的直流降压转换模块的输出端通过线性降压模块与控制器的电源端相连。
在上述的车辆驱动智能控制装置中，所述的直流降压转换模块的输出端还与外部供电开关模块的电源输入端相连，所述的外部供电开关模块的控制端通过控制电路与控制器相连，所述的外部供电开关模块的电源输出端与外部设备的电源端相连。
在上述的车辆驱动智能控制装置中，在供电电源与直流降压转换模块之间设有EMC滤波电路。
与现有的技术相比，本车辆驱动智能控制装置的优点在于：
1、可以方便快捷地装置于汽车中，方便整车驱动控制集成统一管理，具有良好安全性能，集成度高，功能扩展性好等特点；
2、供电模块输出电压值稳定、电源纹波小、负载能力强、保护机制齐全、EMC兼容性、性能稳定、ESD完全保护；
3、隔离电平检测模块前后级采用完全隔离设计，外部与内部电路互不影响；二极管反向隔离设计，允许接入电平范围宽；检测精度高，电平只存在高或低的状态区分，控制器读取方便；硬件设计灵活，高低电平均可判断；检测路数设计灵活，可扩展性好；
4、传感器输入采集模块检测路数设计灵活，可扩展性好；运放跟随电路线性匹配，跟随性好；
5、驱动控制模块对不同功率的外部设备均容易实现；控制回路数量设计灵活；采用隔离方式，外部设备与本车辆驱动智能控制装置互不干扰；
6、CAN隔离通信模块抗干扰性强、通信稳定、兼容性和通用性强；
7、线性模拟前端采样模块主要完成供电电源电压模拟量采集，输入输出线性度好，前后级采用隔离设计，高压与低压互不影响，总电压采样精度高；
8、外部供电开关模块线性度好，输入电压约等于输出电压。
附图说明
图1提供了本发明的***框图。
图2提供了本发明供电模块的电路图。
图3提供了本发明隔离电平检测模块的电路图。
图4提供了本发明传感器输入采集模块的电路图。
图5提供了本发明驱动控制模块的电路图。
图6提供了本发明CAN隔离通信模块的电路图。
图7提供了本发明线性模拟前端采样模块的电路图。
图8提供了本发明外部供电开关模块的电路图。
图中，控制器1、供电模块2、供电电源21、直流降压转换模块22、线性降压模块23、EMC滤波电路24、电源处理模块25、隔离电平检测模块3、被检测设备31、反向隔离电路32、前后级隔离电路33、逻辑处理电路34、传感器输入采集模块4、传感器41、模拟前端电路42、过压保护电路43、运放跟随电路44、驱动控制模块5、外部设备51、控制隔离电路52、设备驱动电路53、CAN隔离通信模块6、通信隔离电路61、通信收发电路62、线性模拟前端采样模块7、模拟采样电路71、采样放大电路72、采样隔离电路73、采样跟随电路74、外部供电开关模块8、控制电路81。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明，但本发明不限于所描述的实施例，相反，本发明包括落入所附权利要求的范围内的全部修改、变型以及等同物。
如图1所示，本车辆驱动智能控制装置，包括控制器1，控制器1与供电模块2相连，控制器1通过隔离电平检测模块3与至少一个被检测设备31相连，控制器1通过传感器输入采集模块4与至少一个传感器41相连，控制器1通过驱动控制模块5与至少一个外部设备51的驱动装置相连。本车辆驱动智能控制装置可以方便快捷地装置于汽车中，方便整车驱动控制集成统一管理，具有良好安全性能，集成度高，功能扩展性好等特点。
如图1和图3所示，隔离电平检测模块3包括反向隔离电路32，反向隔离电路32的输入端与被检测设备31相连，反向隔离电路32的输出端通过前后级隔离电路33与逻辑处理电路34的输入端相连，逻辑处理电路34的输出端与控制器1相连。隔离电平检测模块3通过外部设备51电平触发变化，经过反向隔离电路32和前后级隔离电路33，再经过逻辑处理电路34进行处理，输出稳定的电平变化量到控制器1进行判断。隔离电平检测模块3前后级采用完全隔离设计，外部与内部电路互不影响；二极管反向隔离设计，允许接入电平范围宽；检测精度高，电平只存在高或低的状态区分，控制器1读取方便；硬件设计灵活，高低电平均可判断；检测路数设计灵活，可扩展性好。
下面对隔离电平检测模块3的具体电路结构进行详细说明：反向隔离电路32包括电平检测第一二极管，电平检测第一二极管的负极与被检测设备31相连，电平检测第一二极管的正极与前后级隔离电路33相连；前后级隔离电路33包括电平检测光耦隔离电路，电平检测光耦隔离电路的发光二极管的正极和负极分别与直流降压转换模块22的输出端与电平检测第一二极管的正极相连，电平检测光耦隔离电路的发光二极管的正极与负极之间并联有电平检测第一电阻，在电平检测光耦隔离电路的发光二极管的正极与直流降压转换模块22的输出端之间设有电平检测第二电阻，电平检测光耦隔离电路的光敏三极管的集电极与线性降压模块23的输出端相连，电平检测光耦隔离电路的光敏三极管的集电极和发射极与逻辑处理电路34相连；逻辑处理电路34包括相互并联的电平检测第三电阻和电平检测第一电容，电平检测第三电阻和电平检测第一电容的一端与电平检测光耦隔离电路的光敏三极管的发射极相连，另一端与电平检测三极管的基极相连，电平检测三极管的发射极与接地端相连，在电平检测三极管的基极与发射极之间连接有电平检测第四电阻，电平检测光耦隔离电路的光敏三极管的集电极通过电平检测第五电阻与电平检测三极管的集电极相连，电平检测三极管的集电极通过电平检测第六电阻与控制器1的接口相连。
如图1和图5所示，驱动控制模块5包括控制隔离电路52，控制隔离电路52的输入端与控制器1相连，控制隔离电路52的输出端通过设备驱动电路53与外部设备51的驱动装置相连。驱动控制模块5输出对外部设备51驱动控制，可以实现灵活关断和数字量输出。驱动控制模块5对不同功率的外部设备51均容易实现；控制回路数量设计灵活；采用隔离方式，外部设备51与本车辆驱动智能控制装置互不干扰。
下面对驱动控制模块5的具体电路结构进行详细说明：控制隔离电路52包括驱动控制光耦隔离电路，驱动控制光耦隔离电路的发光二极管的正极和负极分别与线性降压模块23的输出端和控制器1接口相连，在驱动控制光耦隔离电路的发光二极管的正极与负极之间并联有驱动控制第四电阻，在驱动控制光耦隔离电路的发光二极管的正极与线性降压模块23的输出端之间设有驱动控制第五电阻，驱动控制光耦隔离电路的光敏三级管的集电极与直流降压转换模块22的输出端相连，驱动控制光耦隔离电路的光敏三级管的发射极与设备驱动电路53相连；设备驱动电路53包括相互并联的驱动控制第一电阻和驱动控制第一电容，驱动控制第一电阻和驱动控制第一电容的一端与驱动控制光耦隔离电路的光敏三级管的发射极相连，另一端与驱动控制三极管的基极相连，驱动控制三极管的发射极与接地端相连，在驱动控制三极管的基极与发射极之间连接有驱动控制第二电阻，在驱动控制三极管的集电极与直流降压转换模块22的输出端之间并联有三路，第一路为驱动控制继电器的输入回路，驱动控制继电器的输出回路与外部设备51相连，第二路为驱动控制第一二极管，第三路为相互串联的驱动控制第一发光二极管和驱动控制第三电阻。
如图1和图4所示，传感器输入采集模块4包括模拟前端电路42，模拟前端电路42的输入端与传感器41相连，模拟前端电路42的输出端与过压保护电路43的输入端相连，过压保护电路43的输出端与运放跟随电路44的输入端相连，运放跟随电路44的输出端与控制器1相连。传感器输入采集模块4检测路数设计灵活，可扩展性好；运放跟随电路44线性匹配，跟随性好。
如图1和图6所示，控制器1通过CAN隔离通信模块6与外部设备51CAN通讯；CAN隔离通信模块6包括通信隔离电路61，通信隔离电路61的两端分别与控制器1和通信收发电路62相连，通信收发电路62与外部设备51相连。CAN隔离通信模块6抗干扰性强、通信稳定、兼容性和通用性强。
如图1和图2所示，供电模块2包括供电电源21，供电电源21优选为直流12V蓄电池，供电电源21通过电源处理模块与控制器1相连；电源处理模块包括直流降压转换模块22，直流降压转换模块22的输入端与供电电源21相连，直流降压转换模块22的输出端通过线性降压模块23与控制器1的电源端相连，线性降压模块23的输出端优选输出直流3.3V电压；在供电电源21与直流降压转换模块22之间设有EMC滤波电路24。供电模块2输出电压值稳定、电源纹波小、负载能力强、保护机制齐全、EMC兼容性、性能稳定、ESD完全保护。
如图1和图7所示，供电电源21通过线性模拟前端采样模块7与控制器1相连，线性模拟前端采样模块7包括模拟采样电路71，模拟采样电路71的输入端与供电电源21相连，模拟采样电路71的输出端与采样放大电路72的输入端相连，采样放大电路72的输出端与采样隔离电路73的输入端相连，采样隔离电路73的输出端与采样跟随电路74的输入端相连，采样跟随电路74的输出端与控制器1相连。线性模拟前端采样模块7主要完成供电电源21电压模拟量采集，输入输出线性度好，前后级采用隔离设计，高压与低压互不影响，总电压采样精度高。
下面对线性模拟前端采样模块7的具体电路结构进行详细说明：模拟采样电路71包括相互并联的模拟采样第一电阻和模拟采样第一电容，模拟采样第一电阻和模拟采样第一电容的一端与接地端相连，另一端通过模拟采样第二电阻与供电电源21相连且该端与采样放大电路72相连；采样放大电路72包括模拟采样第一运放，模拟采样第一运放的反向输入端与接地端相连，模拟采样第一运放的正向输入端通过模拟采样第三电阻与模拟采样电路71相连，在模拟采样第一运放的正向输入端与输出端之间连接有模拟采样第二电容，模拟采样第一运放的正向输入端和输出端均与采样隔离电路73相连；采样隔离电路73包括模拟采样发光二极管，模拟采样发光二极管的正极与直流降压转换模块22的输出端相连，模拟采样发光二极管的负极通过模拟采样第四电阻与模拟采样第一运放的输出端相连，采样隔离电路73还包括模拟采样第一光敏二极管，模拟采样第一光敏二极管的正极与接地端相连，模拟采样第一光敏二极管的负极与模拟采样第一运放的正向输入端相连，采样隔离电路73还包括模拟采样第二光敏二极管，模拟采样第二光敏二极管的正极与接地端相连，模拟采样第二光敏二极管的负极与采样跟随电路74相连；采样跟随电路74包括模拟采样第二运放，模拟采样第二运放的反向输入端与接地端相连，模拟采样第二运放的正向输入端与模拟采样第二光敏二极管的负极相连，在模拟采样第二运放的正向输入端与输出端之间连接有相互并联的模拟采样第五电阻和模拟采样第三电容，模拟采样第二运放的输出端通过模拟采样第六电阻与控制器1的接口相连。
如图1和图8所示，直流降压转换模块22的输出端优选输出直流5V电压，直流降压转换模块22的输出端还与外部供电开关模块8的电源输入端相连，外部供电开关模块8的控制端通过控制电路81与控制器1相连，外部供电开关模块8的电源输出端与外部设备51的电源端相连。外部供电开关模块8完成对外部设备51供电的同时受控制器1控制，控制器1可以根据外部设备51使用情况智能控制电源输出。外部供电开关模块8线性度好，输入电压约等于输出电压。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了控制器1、供电模块2、供电电源21、直流降压转换模块22、线性降压模块23、EMC滤波电路24、电源处理模块25、隔离电平检测模块3、被检测设备31、反向隔离电路32、前后级隔离电路33、逻辑处理电路34、传感器输入采集模块4、传感器41、模拟前端电路42、过压保护电路43、运放跟随电路44、驱动控制模块5、外部设备51、控制隔离电路52、设备驱动电路53、CAN隔离通信模块6、通信隔离电路61、通信收发电路62、线性模拟前端采样模块7、模拟采样电路71、采样放大电路72、采样隔离电路73、采样跟随电路74、外部供电开关模块8、控制电路81等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (10)

1.一种车辆驱动智能控制装置，包括控制器(1)，所述的控制器(1)与供电模块(2)相连，其特征在于，所述的控制器(1)通过隔离电平检测模块(3)与至少一个被检测设备(31)相连，所述的控制器(1)通过传感器输入采集模块(4)与至少一个传感器(41)相连，所述的控制器(1)通过驱动控制模块(5)与至少一个外部设备(51)的驱动装置相连。
2.根据权利要求1所述的车辆驱动智能控制装置，其特征在于，所述的隔离电平检测模块(3)包括反向隔离电路(32)，所述的反向隔离电路(32)的输入端与被检测设备(31)相连，所述的反向隔离电路(32)的输出端通过前后级隔离电路(33)与逻辑处理电路(34)的输入端相连，所述的逻辑处理电路(34)的输出端与控制器(1)相连。
3.根据权利要求2所述的车辆驱动智能控制装置，其特征在于，所述的驱动控制模块(5)包括控制隔离电路(52)，所述的控制隔离电路(52)的输入端与控制器(1)相连，所述的控制隔离电路(52)的输出端通过设备驱动电路(53)与外部设备(51)的驱动装置相连。
4.根据权利要求3所述的车辆驱动智能控制装置，其特征在于，所述的传感器输入采集模块(4)包括模拟前端电路(42)，所述的模拟前端电路(42)的输入端与传感器(41)相连，所述的模拟前端电路(42)的输出端与过压保护电路(43)的输入端相连，所述的过压保护电路(43)的输出端与运放跟随电路(44)的输入端相连，所述的运放跟随电路(44)的输出端与控制器(1)相连。
5.根据权利要求3所述的车辆驱动智能控制装置，其特征在于，所述的控制器(1)通过CAN隔离通信模块(6)与外部设备(51)CAN通讯；所述的CAN隔离通信模块(6)包括通信隔离电路(61)，所述的通信隔离电路(61)的两端分别与控制器(1)和通信收发电路(62)相连，所述的通信收发电路(62)与外部设备(51)相连。
6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的车辆驱动智能控制装置，其特征在于，所述的供电模块(2)包括供电电源(21)，所述的供电电源(21)通过电源处理模块与控制器(1)相连；所述的供电电源(21)通过线性模拟前端采样模块(7)与控制器(1)相连。
7.根据权利要求6所述的车辆驱动智能控制装置，其特征在于，所述的线性模拟前端采样模块(7)包括模拟采样电路(71)，所述的模拟采样电路(71)的输入端与供电电源(21)相连，所述的模拟采样电路(71)的输出端与采样放大电路(72)的输入端相连，所述的采样放大电路(72)的输出端与采样隔离电路(73)的输入端相连，所述的采样隔离电路(73)的输出端与采样跟随电路(74)的输入端相连，所述的采样跟随电路(74)的输出端与控制器(1)相连。
8.根据权利要求6所述的车辆驱动智能控制装置，其特征在于，所述的电源处理模块包括直流降压转换模块(22)，所述的直流降压转换模块(22)的输入端与供电电源(21)相连，所述的直流降压转换模块(22)的输出端通过线性降压模块(23)与控制器(1)的电源端相连。
9.根据权利要求8所述的车辆驱动智能控制装置，其特征在于，所述的直流降压转换模块(22)的输出端还与外部供电开关模块(8)的电源输入端相连，所述的外部供电开关模块(8)的控制端通过控制电路(81)与控制器(1)相连，所述的外部供电开关模块(8)的电源输出端与外部设备(51)的电源端相连。
10.根据权利要求8所述的车辆驱动智能控制装置，其特征在于，在供电电源(21)与直流降压转换模块(22)之间设有EMC滤波电路(24)。
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