一种用于无人驾驶电动汽车的整车控制器制造技术

本发明专利技术公开了一种用于无人驾驶电动汽车的整车控制器，包括微处理器、开关量采集模块、开关量输出模块、BDM调试接口、电源模块、模拟量采集模块、模拟量输出模块、PWM输出模块、数据存储模块、无线收发模块及GPS模块；通过采用集成化设计，运用集成器件代替分立元件进行信号处理和输出，减少了电气连接，降低了整车控制器工作中产生的电磁干扰，提高了整车在复杂环境下的抗干扰性和可靠性；设计的PWM输出模块能够对电机进行控制，无需再单独开发电机控制器，节约了研发和设计成本，实现无人驾驶车辆的自动行驶和人员远程遥控行驶，车辆数据的实时记录与传输及车辆的实时定位，具有结构紧凑，性能可靠，可裁剪性强，精确度高，控制方便等优点。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术主要涉及一种电动车辆
的控制器，特别涉及一种用于无人驾驶电动汽车的整车控制器。
技术介绍
随着化石燃料的短缺，开发电动汽车成为世界汽车制造商的共同目标。无人驾驶电动车辆，能有效避免因人为因素造成的各种交通事故，且适于在国防、安防及不适宜人类操作的恶劣环境下工作。二者的有机结合，将会是汽车工业一个新的发展方向。整车控制器，是车辆的核心部件，采集加速踏板信号、制动踏板信号及其他部件信号，对其进行分析判断后，控制下层各个部件控制器的动作，驱动车辆正常行驶。对于结构简单的单电机驱动的电动汽车，通常采用电机控制器实现扭矩控制和再 生制动控制等功能，并没有设计整车控制器。目前，在无人驾驶电动汽车设计方面，多使用单电机进行驱动控制。但该方法有以下几个问题1.需要单独开发适用于无人驾驶车的电机控制器，研发投入多，且周期长，难度高；2.无人驾驶车辆行驶过程中采集的数据量大，需要及时处理，电机控制器集成整车控制器，会为整车的快速实时响应带来困难。独立的无人驾驶的整车控制器，是目前各大公司和院校采用的一种整车控制器开发模式。该方案将目前流行的嵌入式系统应用于整车控制器开发中，有力地解决整车控制问题。由于嵌入式的硬件可裁剪性较强，且硬件设计水平参差不齐，存在以下问题1.电动车辆运行过程中，电机运行的电磁干扰及电动车辆启停时整车电器所产生的电磁干扰，对整车控制器的影响未能得到有效解决；2.未能考虑信息存储和无人驾驶车辆的远程控制。
技术实现思路
针对上述存在的技术问题，本专利技术提供一种适用于无人驾驶电动汽车的整车控制器。—种用于无人驾驶电动汽车的整车控制器，包括微处理器、开关量采集模块、开关量输出模块、BDM调试接口、电源模块、模拟量采集模块、模拟量输出模块、PWM输出模块、数据存储模块、无线收发模块及GPS模块；PWM输出模块用于对步进电机进行控制；用于保存车辆行驶数据的数据存储模块与微处理器通过SPI进行通信；无线收发模块通过光耦与微处理器进行通信；GPS模块用于米集实时位置信息；对数据进行实时采集和处理的开关量采集模块、模拟量采集模块、脉冲量采集模块均与微处理器相连；所述开关量采集模块所采集的信号至少包括钥匙开关信号、档位控制位置信号、车辆运行模式信号、车辆部件故障信号、空调控制信号及车辆行驶的运行状态请求信号；所述模拟量采集模块所采集的信号至少包括整车的加速踏板信号、制动踏板信号和温度传感器信号；所述脉冲量采集模块说采集的信号至少包括发动机转速信号、发电机转速信号及主电机转速信号。用于无人驾驶电动汽车的整车控制器还包括用于与微处理器进行实时通信的CAN通信模块，CAN通信模块另一端与车辆的电机控制器及电池管理控制器相连，通过设定的ID地址通信端口进行数据传输，完成车辆控制通信。所述开关量采集模块采用MC33884。所述光耦采用HCPL-M600。 所述微处理器采用MC9S12XEP100。所述开关量输出模块采用MC33879。所述无线收发模块采用SI4432PA。有益效果本专利技术的一种用于无人驾驶电动汽车的整车控制器，通过采用集成化设计，运用集成器件代替分立元件进行信号处理和输出，减少了电气连接，降低了整车控制器工作中产生的电磁干扰，提高了整车在复杂环境下的抗干扰性和可靠性；设计的PWM输出模块能够对电机进行控制，无需再单独开发电机控制器，节约了研发和设计成本，采用开关量采集模块、模拟量采集模块、脉冲量采集模块及CAN通信模块实现了对采集数据的实时处理，通过对开关量采集模块的采集端口添加压敏电阻和电容，避免了过压对开关量采集模块造成损害；此外，该控制器还提供了三种控制模式，包括无人驾驶模式、远程控制模式及人工控制模式，极大的方便了研发设计和实际操作；各模块端口具有相应的扩展性，通过改变及启动相应端口，便可应用于混合动力汽车控制，具有较高的市场价值。附图说明图I是本专利技术涉及的无人驾驶电动汽车的整车控制器结构框图；图2是本专利技术涉及的无人驾驶电动汽车的模拟量采集模块电路图；其中，a图是模拟量信号分压选通部分电路图，b图是模拟量光耦选通电路图，c图是模拟量线性光耦处理电路图；图3是本专利技术涉及的无人驾驶电动汽车的开关量信号采集模块电路图；其中，a图是开关量信号防信号突变电路，b图是开关量信号采集芯片电路图，c图是开关量信号光耦隔离电路图；图4是本专利技术涉及的无人驾驶电动汽车的脉冲量采集电路图；图5是本专利技术涉及的无人驾驶电动汽车的PWM输出电路图；其中，a图是PWM光耦信号输出电路图，b图是PWM信号放大输出电路图；图6是本专利技术涉及的无人驾驶电动汽车的DA模块光耦隔离电路图；其中，a图是DA模块光耦隔离电路图，b图是DA模拟信号量输出电路图；图7是本专利技术涉及的无人驾驶电动汽车的模拟量输出电路图；图8是本专利技术涉及的无人驾驶电动汽车的开关量信号输出模块电路图；其中，a图是开关量信号光耦隔离电路图；b图是开关量输出处理芯片电路图9是本专利技术涉及的无人驾驶电动汽车的CAN通信模块电路图；其中，a图是CAN高速光耦隔离电路图；b图是通信电平转换电路图；图10是本专利技术涉及的无人驾驶电动汽车的GPS模块电路图；图11是本专利技术涉及的无人驾驶电动汽车的数据存储模块电路图；图12是本专利技术涉及的无人驾驶电动汽车的无线收发模块电路图；其中，a图是无线收发芯片电路外围引脚连接图，b图是无线模块中的光耦隔离电路图。具体实施例方式以下将结合具体实施例和说明书附图对本专利技术做进一步详细说明。 如图I所示，一种用于无人驾驶的电动汽车的整车控制器包括微处理器、开关量输入处理模块、开关量输出模块、BDM调试接口、电源模块、模拟信号输入模块、PWM转模拟信号输出、DA模拟信号输出电路、PWM信号输出模块、脉冲信号处理模块、工作模式指不灯、CAN通信模块、SD卡模块、无线收发模块、GPS模块。开关量输入输出模块通过SPI总线与微处理器进行通信，SD卡和无线收发模块使用SPI总线与微处理器进行通信，GPS通过串口与微处理器进行通信。整车控制器负责处理无人驾驶车输入信号，根据车辆行驶环境和路况，进行电动车辆的功率输出及能量回收，输出相应的控制信号。整个控制过程，实时性强，快速，准确，能有效完成车辆控制所需的功能。整车控制器输入端的信号处理，有模拟量采集模块，开关量采集模块，脉冲量采集模块。(I)模拟量采集。以图2为例，为模拟量输入处理过程。图2 (a)图中输入的多路模拟量信号ANG INOO,经过分压处理，输入模拟量从O 12V降低到O 5V，将分压之后得到的模拟信号量ANG MINOO传送给模拟信号多路选择器⑶4051，微控制器的IO端口通过光耦(如图2 (b))，选择相应通道的模拟信号，经⑶4051选择出来的模拟信号量ANG MINOUT,然后输入到图2(c)中所示的运算放大器LM2904中，再经过线性光耦HCNR200的隔离输出，将经线性光耦输出的模拟信号量传输给运算放大器LM2904，此运算放大器是为了保证电路的带负载能力，从而增强信号量，模拟信号量最后被传输到微处理器的ADC模块，模拟信号采集处理过程结束。(2)开关量采集。开关量信号采集路数的增多，导致整车控制器体积的大幅增加。同时原始的单对单(即一路开关量输入接入微控制器的一个IO端口)，不能满足整车控制器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于无人驾驶电动汽车的整车控制器，其特征在于：包括微处理器、开关量采集模块、开关量输出模块、BDM调试接口、电源模块、模拟量采集模块、模拟量输出模块、PWM输出模块、数据存储模块、无线收发模块及GPS模块；PWM输出模块用于对步进电机进行控制；用于保存车辆行驶数据的数据存储模块与微处理器通过SPI进行通信；无线收发模块通过光耦与微处理器进行通信；GPS模块用于采集实时位置信息；对数据进行实时采集和处理的开关量采集模块、模拟量采集模块、脉冲量采集模块均与微处理器相连；所述开关量采集模块所采集的信号至少包括钥匙开关信号、档位控制位置信号、车辆运行模式信号、车辆部件故障信号、空调控制信号及车辆行驶的运行状态请求信号；所述模拟量采集模块所采集的信号至少包括整车的加速踏板信号、制动踏板信号和温度传感器信号；所述脉冲量采集模块所采集的信号至少包括发动机转速信号、发电机转速信号及主电机转速信号。

【技术特征摘要】
1.一种用于无人驾驶电动汽车的整车控制器，其特征在于包括微处理器、开关量采集模块、开关量输出模块、BDM调试接口、电源模块、模拟量采集模块、模拟量输出模块、PWM输出模块、数据存储模块、无线收发模块及GPS模块； PWM输出模块用于对步进电机进行控制； 用于保存车辆行驶数据的数据存储模块与微处理器通过SPI进行通信； 无线收发模块通过光耦与微处理器进行通信； GPS模块用于采集实时位置信息； 对数据进行实时采集和处理的开关量采集模块、模拟量采集模块、脉冲量采集模块均与微处理器相连； 所述开关量采集模块所采集的信号至少包括钥匙开关信号、档位控制位置信号、车辆运行模式信号、车辆部件故障信号、空调控制信号及车辆行驶的运行状态请求信号； 所述模拟量采集模块所采集的信号至少包括整车的加速踏板信号、制动踏板信号和温度传感器信号； 所述脉冲量采集模块所采集的信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱青，张小亮，王耀南，申永鹏，孟步敏，刘东奇，周翔，袁洁，卢斌，邓凯峰，贺俊杰，曹时伟，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：