一种小型赛车的多节点整车控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种小型赛车的多节点整车控制系统，包括：前舱采集ECU、面板交互ECU、整车控制ECU、整车隔离CAN总线、油门角位移传感器、方向盘转角传感器、前轮轮速传感器、制动角位移传感器、模式控制旋钮、高压闭合按钮、电机使能按钮、蜂鸣器、制动灯、驱动系统指示灯。该控制系统利用整车隔离CAN总线接收、发送数据，采用多个CAN节点能有效减少线束，数据的采集和处理更加方便、高效；同时，采用多个ECU，各个ECU能分别实现数据采集、人机交互、整车控制的功能，达到多任务同时进行的目的，提升响应速度和稳定性得到了提高；该控制系统更加方便于控制程序的刷写和调试，更加适合FSAE纯电动方程式赛车。

【技术实现步骤摘要】
一种小型赛车的多节点整车控制系统
本专利技术涉及汽车控制
，具体涉及一种小型赛车的多节点整车控制系统。
技术介绍
随着汽车工业与电子工业的发展，在现代汽车上，电子技术的应用越来越广泛，汽车电子化的程度也越来越高。汽车电子技术是汽车技术与电子技术相结合的产物。可以说，今天的汽车已经进入电子控制的时代。“蔚来杯”中国大学生电动方程式大赛(以下简称FSEC)，是中国汽车工程学会举办的一项面向在校大学生的赛车比赛。赛事要求参赛院校学生在近一年的时间内制造出一辆在加速、刹车、操稳性和安全性方面均有突出和稳定表现的赛车，其中所有的设计、制造和测试环节均由学生独立完成，吸引了众多院校参加。在加工制造过程中，整车的控制系统设计尤为重要。目前，大多数FSEC赛车采用自主设计ECU形式，不过存在着传感器众多且分布较散，从而导致数据采集器的接口、信道众多,线束杂乱,不利于整车布置等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有FSAE电动方程式赛车整车低压控制系统线路冗杂繁多、系统结构单一以及系统信号干扰的问题，提供一种小型赛车的多节点整车控制系统。本专利技术的目的可以通过采取如下技术方案达到：一种小型赛车的多节点整车控制系统，所述多节点整车控制系统包括：前舱采集ECU、面板交互ECU、整车控制ECU、整车隔离CAN总线、油门角位移传感器、方向盘转角传感器、前轮轮速传感器、制动角位移传感器、模式控制旋钮、高压闭合按钮、电机使能按钮、蜂鸣器、制动灯、驱动系统指示灯，其中，所述前舱采集ECU、所述面板交互ECU、所述整车控制ECU分别和所述整车隔离CAN总线连接，所述前轮轮速传感器、所述油门角位移传感器、所述制动角位移传感器和所述方向盘转角传感器分别与所述前舱采集ECU连接，所述前舱采集ECU将上述各传感器采集的模拟信号转换变成数字信号，并通过STM32单片机的CAN功能将数据打包发送到整车隔离CAN总线上实现共享；所述制动灯、所述驱动系统指示灯分别与所述整车控制ECU连接，所述整车控制ECU将整车的运行状态信息整合并进行运算处理，将处理结果数据打包发送到所述整车隔离CAN总线上实现共享；通过所述整车隔离CAN总线收集的所述前舱采集ECU发送的来自所述制动角位移传感器的信号，控制所述制动灯的亮灭；通过所述整车隔离CAN总线收集的所述面板交互ECU发送的来自所述模式控制旋钮、所述高压闭合按钮以及所述电机使能按钮的信号，控制所述驱动系统指示灯的亮灭；所述模式控制旋钮、所述高压闭合按钮和所述电机使能按钮分别与所述面板交互ECU连接，所述面板交互ECU感应上述各按钮的电平高低变化并转化成数字信号，并通过STM32单片机的CAN功能将数据打包发送到所述整车隔离CAN总线上实现共享；所述蜂鸣器与所述面板交互ECU连接，通过所述整车隔离CAN总线收集所述整车控制ECU发送的进入待驾状态指令，所述面板交互ECU接收到进入待驶状态指令后，控制所述蜂鸣器工作。进一步地，所述多节点整车控制系统还包括：电源模块和主开关，其中，所述电源模块通过所述整车隔离CAN总线分别与所述前舱采集ECU、所述面板交互ECU、所述整车控制ECU相连，提供12V电源输出；所述主开关用于控制所述多节点整车控制系统的电气通断，连接在所述电源模块的主回路当中。进一步地，所述前舱采集ECU包括：第一稳压电源芯片、前舱主控芯片和第一隔离CAN模块芯片；其中，所述第一稳压电源芯片将所述电源模块输入的12V电源实现转换，所述第一稳压电源芯片包括型号为MP1484的稳压电源芯片和型号为AMS1117的稳压电源芯片，型号为MP1484的稳压电源芯片输出3.3V电源为所述前舱主控芯片和所述第一隔离CAN模块芯片供电，型号为AMS1117稳压电源芯片输出5V电源为所述制动角位移传感器、所述油门角位移传感器、所述方向盘转角传感器供电；所述前舱主控芯片用于接收来自各个传感器以及所述第一隔离CAN模块芯片的信号并进行运算，最终将运算输出结果通过所述第一隔离CAN模块芯片发送到所述整车隔离CAN总线实现共享。进一步地，所述面板交互ECU包括：面板主控芯片、第二稳压电源芯片、第二隔离CAN模块芯片、433M数传发射模块和显示模块；其中，所述第二稳压电源芯片将所述电源模块输入的12V电源实现转换，所述第二稳压电源芯片包括型号为MP1484的稳压电源芯片，输出3.3V电源为所述面板主控芯片、所述第二隔离CAN模块芯片、所述433M数传发射模块、所述显示模块供电；所述面板主控芯片接收所述模式控制旋钮以及所述第二隔离CAN模块芯片的信号并进行运算，最终将运算输出结果通过所述第二隔离CAN模块芯片发送到所述整车隔离CAN总线实现共享，并通过所述433M数传发射模块无线发送到个人电脑，将电池信息以及BMS和IMD故障信息通过所述显示模块呈现；所述433M数传发射模块为无线射频模块，实现数据无线传递；所述显示模块由7个发光二极管组成，其中5个蓝色发光二极管用于显示剩余电量，2个红色发光二极管分别显示BMS故障信息和IMD故障信息。进一步地，所述高压闭合按钮和所述电机使能按钮都闭合后，所述面板主控芯片接收到所述整车控制ECU通过所述整车隔离CAN总线发送的进入待行驶状态信息，所述面板主控芯片发出信号使蜂鸣器工作。进一步地，所述整车控制ECU选用NI公司的NICompactRio及相应的接口电路板，所述NICompactRio的型号为NIcRIO-9068，其带有NI9403数字I/O模块、NI9853CAN模块、NI9263模拟输出模块，所述接口电路板带有IRF7811AV芯片及若干接插件，所述接口电路板、所述NI9403数字I/O模块、所述NI9853CAN模块、所述NI9263模拟I/O模块均安装于型号为NIcRIO-9068机箱的卡槽中；所述NI9403数字I/O模块，可输出12V信号并控制用电器通断，所述NI9263模拟输出模块，可输出4路±10V的模拟信号实现模拟量控制，所述NI9853CAN模块与所述整车隔离CAN总线相连，获取所述前舱采集ECU和所述面板交互ECU的信息并反馈给型号为NIcRIO-9068的NICompactRio。进一步地，所述前轮轮速传感器选用弯头90度出线接近开关PSD0801-N/PSD0803-N；所述油门角位移传感器和所述制动角位移传感器选用ZQ-80002288型非接触式角度传感器；所述方向盘转角传感器选用型号为FCP22E电位器。进一步地，所述电源模块的12V输出端与所述第一稳压电源芯片、所述前轮轮速传感器连接，所述电源模块的负极与所述第一稳压电源芯片的地端GND连接；所述第一隔离CAN模块芯片的3.3V电压输入端及所述前舱主控芯片的3.3V输入端与型号为MP1484稳压电源芯片的3.3V电压输出端连接；所述制动角位移传感器、所述油门角位移传感器、所述方向盘转角传感器的5V电压输入端与型号为AMS1117稳压电源芯片的5V电压输出端连接；所述油门角位移传感器、所述制动角位移传感器、所述方向盘转角传感器、所述前舱主控芯片、所述第一隔离CAN模块芯片的地端GND与所述第一稳压电源芯片的地端GND连接；所述前轮轮速传感器、所述第一稳压电源芯片的地端GND和所述电源模块本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种小型赛车的多节点整车控制系统，其特征在于，所述多节点整车控制系统包括：前舱采集ECU、面板交互ECU、整车控制ECU、整车隔离CAN总线、油门角位移传感器、方向盘转角传感器、前轮轮速传感器、制动角位移传感器、模式控制旋钮、高压闭合按钮、电机使能按钮、蜂鸣器、制动灯、驱动系统指示灯，其中，所述前舱采集ECU、所述面板交互ECU、所述整车控制ECU分别和所述整车隔离CAN总线连接，所述前轮轮速传感器、所述油门角位移传感器、所述制动角位移传感器和所述方向盘转角传感器分别与所述前舱采集ECU连接，所述前舱采集ECU将上述各传感器采集的模拟信号转换变成数字信号，并通过STM32单片机的CAN功能将数据打包发送到整车隔离CAN总线上实现共享；所述制动灯、所述驱动系统指示灯分别与所述整车控制ECU连接，所述整车控制ECU将整车的运行状态信息整合并进行运算处理，将处理结果数据打包发送到所述整车隔离CAN总线上实现共享；通过所述整车隔离CAN总线收集的所述前舱采集ECU发送的来自所述制动角位移传感器的信号，控制所述制动灯的亮灭；通过所述整车隔离CAN总线收集的所述面板交互ECU发送的来自所述模式控制旋钮、所述高压闭合按钮以及所述电机使能按钮的信号，控制所述驱动系统指示灯的亮灭；所述模式控制旋钮、所述高压闭合按钮和所述电机使能按钮分别与所述面板交互ECU连接，所述面板交互ECU感应上述各按钮的电平高低变化并转化成数字信号，并通过STM32单片机的CAN功能将数据打包发送到所述整车隔离CAN总线上实现共享；所述蜂鸣器与所述面板交互ECU连接，通过所述整车隔离CAN总线收集所述整车控制ECU发送的进入待驾状态指令，所述面板交互ECU控制所述蜂鸣器工作。...

【技术特征摘要】
1.一种小型赛车的多节点整车控制系统，其特征在于，所述多节点整车控制系统包括：前舱采集ECU、面板交互ECU、整车控制ECU、整车隔离CAN总线、油门角位移传感器、方向盘转角传感器、前轮轮速传感器、制动角位移传感器、模式控制旋钮、高压闭合按钮、电机使能按钮、蜂鸣器、制动灯、驱动系统指示灯，其中，所述前舱采集ECU、所述面板交互ECU、所述整车控制ECU分别和所述整车隔离CAN总线连接，所述前轮轮速传感器、所述油门角位移传感器、所述制动角位移传感器和所述方向盘转角传感器分别与所述前舱采集ECU连接，所述前舱采集ECU将上述各传感器采集的模拟信号转换变成数字信号，并通过STM32单片机的CAN功能将数据打包发送到整车隔离CAN总线上实现共享；所述制动灯、所述驱动系统指示灯分别与所述整车控制ECU连接，所述整车控制ECU将整车的运行状态信息整合并进行运算处理，将处理结果数据打包发送到所述整车隔离CAN总线上实现共享；通过所述整车隔离CAN总线收集的所述前舱采集ECU发送的来自所述制动角位移传感器的信号，控制所述制动灯的亮灭；通过所述整车隔离CAN总线收集的所述面板交互ECU发送的来自所述模式控制旋钮、所述高压闭合按钮以及所述电机使能按钮的信号，控制所述驱动系统指示灯的亮灭；所述模式控制旋钮、所述高压闭合按钮和所述电机使能按钮分别与所述面板交互ECU连接，所述面板交互ECU感应上述各按钮的电平高低变化并转化成数字信号，并通过STM32单片机的CAN功能将数据打包发送到所述整车隔离CAN总线上实现共享；所述蜂鸣器与所述面板交互ECU连接，通过所述整车隔离CAN总线收集所述整车控制ECU发送的进入待驾状态指令，所述面板交互ECU控制所述蜂鸣器工作。2.根据权利要求1所述一种小型赛车的多节点整车控制系统，其特征在于，所述多节点整车控制系统还包括：电源模块和主开关，所述电源模块通过所述整车隔离CAN总线分别与所述前舱采集ECU、所述面板交互ECU、所述整车控制ECU相连，提供12V电源输出；所述主开关用于控制所述多节点整车控制系统的电气通断，连接在所述电源模块的主回路中。3.根据权利要求2所述一种小型赛车的多节点整车控制系统，其特征在于，所述前舱采集ECU包括：第一稳压电源芯片、前舱主控芯片和第一隔离CAN模块芯片；其中，所述第一稳压电源芯片将所述电源模块输入的12V电源实现转换，所述第一稳压电源芯片包括型号为MP1484的稳压电源芯片和型号为AMS1117的稳压电源芯片，型号为MP1484的稳压电源芯片输出3.3V电源为所述前舱主控芯片和所述第一隔离CAN模块芯片供电，型号为AMS1117稳压电源芯片输出5V电源为所述制动角位移传感器、所述油门角位移传感器、所述方向盘转角传感器供电；所述前舱主控芯片用于接收来自各个传感器以及所述第一隔离CAN模块芯片的信号并进行运算，最终将运算输出结果通过所述第一隔离CAN模块芯片发送到所述整车隔离CAN总线实现共享。4.根据权利要求2所述一种小型赛车的多节点整车控制系统，其特征在于，所述面板交互ECU包括：面板主控芯片、第二稳压电源芯片、第二隔离CAN模块芯片、433M数传发射模块和显示模块；其中，所述第二稳压电源芯片将所述电源模块输入的12V电源实现转换，所述第二稳压电源芯片包括型号为MP1484的稳压电源芯片，输出3.3V电源为所述面板主控芯片、所述第二隔离CAN模块芯片、所述433M数传发射模块、所述显示模块供电；所述面板主控芯片接收所述模式控制旋钮以及所述第二隔离CAN模块芯片的信号并进行运算，最终将运算输出结果通过所述第二隔离CAN模块芯片发送到所述整车隔离CAN总线实现共享，并通过所述433M数传发射模块无线发送到个人电脑，将电池信息以及BMS和IMD故障信息通过所述显示模块呈现；所述433M数传发射模块为无线射频模块，实现数据无线传递；所述显示模块由7个发光二极管组成，其中5个蓝色发光二极管用于显示剩余电量，2个红色发光二极管分别显示BMS故障信息和IMD故障信息。5.根据权利要求4所述一种小型赛车的多节点整车控制系统，其特征在于，所述高压闭合按钮和所述电机使能按钮都闭合后，所述面板主控芯片接收到所述整车控制ECU通过所述整车隔离CAN总线发送...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄培辉，李巍华，刘纪赐，葛厚飞，赵克刚，杨志坚，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44