CN207281546U - 一种纯电动汽车整车控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种纯电动汽车整车控制器，包括设置在PCB板上的微控制器，与微控制器相连的电源模块、数字信号输入模块、模拟量采集模块、控制信号输出模块、CAN通信模块，汽车插接件，汽车插接件通过电气接口与PCB板下端连接。本实用新型采用集中式电机驱动方式，即车辆驱动力仅由一台电动机提供。电机驱动力通过主减速器、变速箱和差速器单元传递给车轮以驱动车辆。整车控制器根据对变速箱、踏板和其他信号的分析，控制电机的转速或电机转矩，使车辆行驶。

Description

一种纯电动汽车整车控制器

技术领域

本实用新型属于整车控制器领域，具体涉及一种纯电动汽车整车控制器。

背景技术

目前纯电动汽车的整车控制器一般用于分布式驱动车辆上，对于传统的单电机驱动的纯电动汽车(电机+AMT的机电耦合构型除外)，一般没有整车控制器，电机控制器除了实现电机控制功能还兼顾整车控制器功能。

实用新型内容

为了解决现有技术的不足，本实用新型提供了一种纯电动汽车整车控制器，其功能为：集中式电机驱动方式，即车辆驱动力仅由一台电动机提供。电机驱动力通过主减速器、变速箱和差速器单元传递给车轮以驱动车辆。整车控制器根据对变速箱、踏板和其他信号的分析，控制电机的转速或电机转矩，使车辆行驶。

为实现以上目的，本实用新型通过以下技术实现：

一种纯电动汽车整车控制器，包括设置在PCB板上的微控制器，与微控制器相连的电源模块、数字信号输入模块、模拟量采集模块、控制信号输出模块、CAN通信模块，汽车插接件，汽车插接件通过电气接口与PCB板下端连接；

所述电源模块连接微控制器、数字信号输入模块、模拟量采集模块、控制信号输出模块、CAN通信模块，并为其供电；

所述数字信号输入模块连接微控制器，汽车插接件将车辆输入信号通过所述数字信号输入模块输入微控制器，车辆输入信号包括钥匙开关信号、档位信号、刹车信号、油门信号、空调与加热器信号、充电信号、驻车信号、真空度信号；

所述微控制器连接控制信号输出模块，控制信号分别控制充电回路高压接触器、电机预充电接触器、DC/DC接触器、PTC接触器、空调/风机接触器、电机控制器高压正接触器、散热风扇、真空泵启停。

所述电源模块包括24V车载电源、开关功率变换器、开关电源芯片、正向低压降稳压器。

所述微控制器为MC9S12XDP512型芯片。

所述CAN通信模块包括TJA1050T型收发器、高速光耦合器，TJA1050T型收发器的输入端通过高速光耦合器与微控制器对应引脚相连，TJA1050T型收发器的输出端两根与接口对应引脚相连。

所述PCB板下端有电气接口，下电气接口端上半部分引脚与电路板相连接，下半部分引脚通过汽车插接件与汽车各部件相连接。

所述MC9S12XDP512型芯片设有连接数字输入模块的16路数字输入管脚，数字输入模块通过TLP521光电耦合器与MC9S12XDP512型芯片连接，其中8路为+24VDC输入有效，另外8路为外部接地有效；

连接数字输出模块的16路数字输出管脚，连接数字输出模块通过TLP521光电耦合器与MC9S12XDP512型芯片连接，其中12路输出+24VDC信号，另外4路输出+5VDC信号，数字输出模块输出控制信号，将微控制器发送的指令转变为整车能识别的电信号传递给车辆；

连接控制信号输出模块的4路PWM输出管脚，信号输出模块通过TLP521光电耦合器与MC9S12XDP512型芯片连接，输出为+5VDC信号；

连接模拟量采集模块的8路模拟量采集管脚，模拟量采集模块通过滤波器与MC9S12XDP512型芯片连接，滤波器用来消除外部信号的波动；

连接CAN通信模块的1路RS232串行信号采集模块，用于联机调试及程序下载。

所述MC9S12XDP512型芯片包括8路LED显示模块，由程序设定显示不同运行状态；

所述MC9S12XDP512型芯片连接有1个80针汽车插接件接口，基于Socket 502226接口与外部设备相连。

采用如上技术方案取得的有益技术效果为：

纯电动汽车整车控制器采用集中式电机驱动方式，即车辆驱动力仅由一台电动机提供。电机驱动力通过主减速器、变速箱和差速器单元传递给车轮以驱动车辆。整车控制器根据对变速箱、踏板和其他信号的分析，控制电机的转速或电机转矩，使车辆行驶。

附图说明

图1为纯电动汽车整车控制器的PCB板结构示意图。

图2为实用新型的微处理器结构示意图。

图3为电源模块结构示意图。

图4为LM2540芯片连接示意图。

图5为ams1117芯片连接示意图。

图6为CAN通信模块结构示意图。

图7为数字(负控)输入模块结构示意图。

图8为数字(正控)输入模块结构示意图。

图9为数字信号输出模块结构示意图。

图10为实PWM信号输出模块结构示意图。

图11为RS232通讯接口示意图。

具体实施方式

结合附图1至11对本实用新型的具体实施方式做进一步说明：

一种纯电动汽车整车控制器，如图1所示，包括设置在PCB板上的微控制器，与微控制器相连的电源模块、数字信号输入模块、模拟量采集模块、控制信号输出模块、CAN通信模块，汽车插接件，汽车插接件通过电气接口与PCB板下端连接。所述电源模块连接微控制器、数字信号输入模块、模拟量采集模块、控制信号输出模块、CAN通信模块，并为其供电。

数字信号输入模块连接微控制器，汽车插接件将车辆输入信号通过所述数字信号输入模块输入微控制器，车辆输入信号包括钥匙开关信号、档位信号、刹车信号、油门信号、空调与加热器信号、充电信号、驻车信号、真空度信号。

微控制器连接控制信号输出模块，控制信号分别控制充电回路高压接触器、电机预充电接触器、DC/DC接触器、PTC接触器、空调/风机接触器、电机控制器高压正接触器、散热风扇、真空泵启停。

如图3所示，电源模块包括24V车载电源、开关功率变换器、开关电源芯片、正向低压降稳压器。微控制器的电源由24V车载电源提供，利用开关功率变换器将24V直流电变为9V直流电。低压电是基于开关电源芯片LM2940获得5V/2W功率电源。另外一种电路是基于ams1117芯片获得稳定的5V电源仅为CAN电路供电。

如上两级电源模块：第一级，使用开关式功率变换器将引入的车载24V的电源转换成9V的电源。变换器前端并联大容量电容器并接入电感以吸收蓄电池电源的波动，并滤除外部电路备用元件的波动。第二级，将9V的电源转换成5V的电源，为PCB板各功能模块供电。

如图5所示，一种基于ams1117芯片获得稳定的5V电源仅为CAN电路供电，ams1117芯片引脚1接地，引脚2为5V/2W电源输出端，引脚3为9V电压输入端。

如图4所示，一种基于LM2540芯片，LM2540芯片引脚1前接9V电源，引脚2接地。引脚3为5V输出电压，为PCB板其他部件供电。

微控制器为MC9S12XDP512型芯片，如图2所示。MC9S12XDP512型微控制器，有复位、晶振及编程电路。共有144个引脚连接各功能模块。MC9S12XDP512型芯片是一款汽车级专用芯片。拥有1路16通道10位的AD转换通道和1路8通道10位的AD转换通道，5路兼容CAN2.0标准的CAN通道，8通道16位PWM模块，接口丰富，满足整车控制的需要。

CAN通信模块包括TJA1050T型收发器(TJA1050是控制器区域网络(CAN)协议控制器和物理总线之间的接口，是一种标准的高速CAN收发器。TJA1050可以为总线提供差动发送性能，为CAN控制器提供差动接收性能。)、高速光耦合器，TJA1050T型收发器的输入端通过高速光耦合器与微控制器对应引脚相连，TJA1050T型收发器的输出端两根与接口对应引脚相连。输出端两根CAN总线CANH、CANL与接口对应引脚相连。

如图6所示，CAN通信模块使用TJA1050型芯片作为CAN控制器。CAN网络拓扑由1号和2号CAN通道进行通讯，1号通道发送状态信息到显示模块和空调控制单元等，并采集控制前后模块的加速、制动、档位信号。2号通道控制驱动电机、电池和错误诊断模块。电机控制器接收整车控制器的控制指令，控制电机的扭矩与输出期望输出扭矩一致。同时，实现对电机及控制器内逆变器的保护和故障报警。

高速光耦实现了CAN总线结点间电气隔离。所述CAN通信模块通过内嵌的CAN控制器和外接的CAN收发器实现了CAN网络通讯。

PCB板下端有电气接口，下电气接口端上半部分引脚与电路板相连接，下半部分引脚通过汽车插接件与汽车各部件相连接。

如图7所示4路数字(负控)输入模块结构示意图，另4路相同；如图8所示，4路数字(正控)输入模块结构示意图，另4路相同。采用TLP521光电耦合器保护CPU引脚。I/O接口负责接收钥匙开关指令并实现继电器的开关控制。

6路数字输入模块，使用TLP521光电耦合器保护微控制器引脚。其中8路为+24VDC输入有效，另外8路为外部接地有效。数字输入模块将外部状态输入微控制器。

如图9所示，16路数字输出模块，使用TLP521光电耦合器保护微控制器引脚。其中12路输出+24VDC信号，另外4路输出+5VDC信号。数字输出模块输出控制信号，将微控制器发送的指令转变为整车能识别的电信号传递给车辆。

4路PWM输出模块，使用TLP521光电耦合器保护微控制器引脚,输出为+5VDC信号。如图10所示。

8路模拟量采集模块。每个输入的模拟信号通过一个滤波器来消除外部信号的波动，然后应用在微控制器的模拟输入引脚上。输入的模拟信号通过一个滤波器来消除外部信号的波动，然后应用在微控制器的模拟输入引脚上。两个0.1uF和0.001uF的电容分别去除高频和低频噪声。

1路RS232串行信号采集模块，用于联机调试及程序下载。如图11所示。

8路LED显示模块，由程序设定显示不同运行状态。

1个80针汽车插接件接口，基于Socket 502226接口与外部设备相连。

微处理器使用50VDC的1000uF电解电容和330uH电感滤除外部电源干扰，使用30V5A自恢复保险丝防止控制器被外部冲击电流烧毁。

纯电动汽车整车控制器硬件基于具有多个I/O端口和CAN通信接口模块的Freescale MC9S12XDP512微控制器。整车控制器结构包括MCU微控制单元、电源模块、数字信号输入模块、模拟信号输入模块、控制信号输出端口、三路CAN总线通信通道和接口。采用集中式电机驱动方式，即车辆驱动力仅由一台电动机提供。电机驱动力通过主减速器、变速箱和差速器单元传递给车轮以驱动车辆。整车控制器根据对变速箱、踏板和其他信号的分析，控制电机的转速或电机转矩，使车辆行驶。

当然，以上说明仅仅为本实用新型的较佳实施例，本实用新型并不限于列举上述实施例，应当说明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的指导下，所做出的所有等同替代、明显变形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本实用新型的保护。

Claims (8)

1.一种纯电动汽车整车控制器，其特征在于，包括设置在PCB板上的微控制器，与微控制器相连的电源模块、数字信号输入模块、模拟量采集模块、控制信号输出模块、CAN通信模块，汽车插接件，汽车插接件通过电气接口与PCB板下端连接；

所述电源模块连接微控制器、数字信号输入模块、模拟量采集模块、控制信号输出模块、CAN通信模块，并为其供电；

所述数字信号输入模块连接微控制器，汽车插接件将车辆输入信号通过所述数字信号输入模块输入微控制器，车辆输入信号包括钥匙开关信号、档位信号、刹车信号、油门信号、空调与加热器信号、充电信号、驻车信号、真空度信号；

所述微控制器连接控制信号输出模块，控制信号分别控制充电回路高压接触器、电机预充电接触器、DC/DC接触器、PTC接触器、空调/风机接触器、电机控制器高压正接触器、散热风扇、真空泵启停。

2.根据权利要求1所述的一种纯电动汽车整车控制器，其特征在于，所述电源模块包括24V车载电源、开关功率变换器、开关电源芯片、正向低压降稳压器。

3.根据权利要求1所述的一种纯电动汽车整车控制器，其特征在于，所述微控制器为MC9S12XDP512型芯片。

4.根据权利要求1所述的一种纯电动汽车整车控制器，其特征在于，所述CAN通信模块包括TJA1050T型收发器、高速光耦合器，TJA1050T型收发器的输入端通过高速光耦合器与微控制器对应引脚相连，TJA1050T型收发器的输出端两根与接口对应引脚相连。

5.根据权利要求1所述的一种纯电动汽车整车控制器，其特征在于，所述PCB板下端有电气接口，下电气接口端上半部分引脚与电路板相连接，下半部分引脚通过汽车插接件与汽车各部件相连接。

6.根据权利要求3所述的一种纯电动汽车整车控制器，其特征在于，所述MC9S12XDP512型芯片设有连接数字输入模块的16路数字输入管脚，数字输入模块通过TLP521光电耦合器与MC9S12XDP512型芯片连接，其中8路为+24VDC输入有效，另外8路为外部接地有效；

连接数字输出模块的16路数字输出管脚，连接数字输出模块通过TLP521光电耦合器与MC9S12XDP512型芯片连接，其中12路输出+24VDC信号，另外4路输出+5VDC信号，数字输出模块输出控制信号，将微控制器发送的指令转变为整车能识别的电信号传递给车辆；

连接控制信号输出模块的4路PWM输出管脚，信号输出模块通过TLP521光电耦合器与MC9S12XDP512型芯片连接，输出为+5VDC信号；

连接模拟量采集模块的8路模拟量采集管脚，模拟量采集模块通过滤波器与MC9S12XDP512型芯片连接，滤波器用来消除外部信号的波动；

连接CAN通信模块的1路RS232串行信号采集模块，用于联机调试及程序下载。

7.根据权利要求6所述的一种纯电动汽车整车控制器，其特征在于，所述MC9S12XDP512型芯片包括8路LED显示模块，由程序设定显示不同运行状态。

8.根据权利要求3所述的一种纯电动汽车整车控制器，其特征在于，所述MC9S12XDP512型芯片连接有1个80针汽车插接件接口，基于Socket 502226接口与外部设备相连。