一种电动汽车协调控制系统技术方案

一种电动汽车协调控制系统，它包括蓄电池、协调控制器、驱动控制器、制动控制器和转向控制器；蓄电池与上述四个控制器分别连接，各控制器之间通过CAN总线连接；该协调控制器采集驾驶员的加速踏板、制动踏板与转向操纵输入、车辆的状态信息和其它各控制器的输入；该驱动控制器既根据加速踏板的开度计算所需的驱动力矩，又根据协调控制器的命令对驱动力矩进行补偿控制；该制动控制器依据制动踏板行程计算所需的制动力矩，并根据协调控制器的控制命令进行制动力矩补偿控制；该转向控制器根据转向盘的转角计算前、后轮的转向角，并根据协调控制器的命令进行车轮转向角补偿控制。该电动汽车协调控制系统有效地提高了电动汽车的操纵稳定性和安全性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电动汽车协调控制系统，尤其涉及一种采用分布式线控执行机构和控制器的电动汽车协调控制系统，属于控制

技术介绍
电动汽车作为一种以电池为能量源、用电机驱动车轮行驶、接近零污染的绿色交通工具，它的发展对于解决全球性的能源、环境问题，具有非常重要的现实意义目前，电动汽车的发展遇到以下问题:安全性与可靠性还不能保证；续驶里程短，充电时间长且不便捷；整车价格高、电池寿命短等。纯电动汽车的高成本主要源来自于电池和电机，在很长一段时间内难以大幅度的降低。因此，只能通过提升性能的方式来提高纯电动汽车的性价比，从而才能得到消费者的青睐。
技术实现思路
针对电动汽车目前的技术状况，本专利技术提供一种电动汽车协调控制系统，它是采用分布式线控执行机构和控制器的电动汽车协调控制系统。该协调控制系统主要针对全线控的电动汽车，可用于四轮轮毂电机独立驱动、电子机械式制动、四轮线控转向的电动汽车。本专利技术一种电动汽车协调控制系统，它包括蓄电池、协调控制器、驱动控制器、制动控制器和转向控制器。蓄电池与上述四个控制器分别连接；为了实现控制系统的协调控制，各控制器之间通过CAN总线进行连接。所述协调控制器在整个控制系统中起到协调控制的作用。它由处理芯片、电源电路、RC滤波电路、232通信电路和CAN接口电路构成，它们之间的位置连接关系是:电源电路给其它各部分电路提供电源，RC滤波电路、232通信电路和CAN接口电路都与处理芯片相连，同时RC滤波电路还与外部的输入信号相连，232通信电路还与上位机的串口相连，CAN接口电路还与外部的CAN总线相连。该处理芯片采用飞思卡尔公司生产的MC9S12XEP100单片机；该电源电路为采用LM2576芯片搭建的电路，可以将蓄电池的电源转换为控制器工作所需的5伏电源；该RC滤波电路是由电阻和电容搭建的滤波电路，它对外部输入的电压信号进行滤波，它对加速踏板开度、制动踏板的踩踏力、转向盘转角、车辆侧向加速度和横摆角速度进行采集，经过滤波之后将电压信号传送给处理芯片；该232通信电路是协调控制器与上位机通信的接口，它将处理芯片的TTL电平的串口信号转换为232电平的串口信号，采用MAX232芯片作为电平的转换芯片，在实验时用来将处理芯片采集到的车辆状态信息传送给上位机；该CAN接口电路是处理芯片与CAN总线相连的接口，接口芯片采用TJA1040芯片，处理芯片通过它接收其它控制器发送过来的实际控制状态并向其它控制器发送补偿控制命令。协调控制器根据驾驶员的控制输入和车辆状态计算出车辆的期望运行状态，并与实际的运行状态进行比较，通过伪逆控制分配算 法计算出四个车轮的补偿驱动力矩、制动力矩和转向角。并将这些控制命令通过CAN总线发送给其它控制器。所述驱动控制器，对车轮上的轮毂电机进行控制。轮毂电机为无刷直流电机，它由包含3组电磁线圈的定子、包含永磁铁的转子和测量电机位置的3个霍尔传感器构成。所述驱动控制器由处理芯片、电源电路、RC滤波电路、3组半桥电路和CAN接口电路构成，它们之间的位置连接关系是:电源电路给其它各部分电路提供电源，RC滤波电路、3组半桥电路和CAN接口电路都与处理芯片相连，同时RC滤波电路还与外部的输入信号相连，3组半桥电路还与无刷电机相连，CAN接口电路还与外部的CAN总线相连。该处理芯片采用飞思卡尔公司生产的MC9S12DG128单片机；该电源电路的构成和功能与协调控制器中的电源电路相同；该RC滤波电路用来采集无刷电机的3个霍尔传感器的信号和加速踏板开度信号，将这些信号滤波之后传送给处理芯片；该3组半桥电路分别对3组线圈进行驱动，它采用6个N沟道MOS管搭建而成，MOS管的型号为SSF7509。处理芯片采用3路PWM信号和3路通用IO信号对3组半桥电路进行控制，变换PWM信号和通用IO信号的驱动顺序可实现电机的正反转控制，调节PWM信号的占空比可以实现电机驱动力矩的调节；该CAN接口电路是处理芯片与CAN总线相连的接口，接口芯片采用TJA1040芯片，处理芯片通过它接收来自协调控制器的补偿控制命令。驱动控制器根据加速踏板的开度计算出期望的驱动力矩，并分别对四个车轮上的轮毂电机进行控制。同时，驱动控制器还可以通过CAN总线接收来自协调控制器的补偿命令，对驱动力矩进行补偿控制，实现直接横摆力矩控制(DYC)。所述制动控制器，对电子机械式制动器进行控制。它由处理芯片、电源电路、RC滤波电路、轮速采集电路、H桥电路和CAN接口电路构成，它们之间的位置连接关系是:电源电路给其它各部分电路提供电源，RC滤波电路、轮速采集电路、H桥电路和CAN接口电路都与处理芯片相连，同时RC滤波电路还与外部的输入信号相连，轮速采集电路还与轮速传感器相连，H桥电路还与制动器内部的力矩电机相连，CAN接口电路还与外部的CAN总线相连。该处理芯片采用飞思卡尔公司生产的MC9S12DG128单片机；该电源电路的构成和功能与协调控制器中的电源电路相同；该RC滤波电路对制动踏板的踩踏力信号进行采集，经过滤波之后传送给处理芯片；该轮速处 理电路采用NCV1124芯片搭建，将磁电式轮速传感器的正弦波信号转换为单片机可以处理的方波信号，并传送给处理芯片；该H桥电路对制动器内的力矩电机进行驱动，处理芯片采用2路PWM信号对H桥进行控制，变换起作用的PWM信号可以实现正反转控制，调节PWM信号的占空比可以实现电机驱动力矩的调节d_CAN接口电路是处理芯片与CAN总线相连的接口，接口芯片采用TJA1040芯片，处理芯片通过它接收来自协调控制器的补偿控制命令并向协调控制器发送轮速信号。所述制动控制器分别对四个车轮的电子机械式制动器的制动力进行控制。制动控制器根据制动踏板的踩踏力计算出期望的制动力矩，实现基本的制动功能。制动控制器中还集成了防抱死的控制逻辑，通过对轮速信号的处理判断车轮的抱死趋势，在紧急制动工况可以实现车轮的防抱死控制。制动控制器还可以通过CAN总线接收协调控制器发送的补偿命令，对制动力矩进行补偿控制，实现DYC功能。电动车的转向系统为线控转向系统，转向盘和前、后轮都装有转角传感器，前、后轮由有刷直流电机驱动转向。所述转向控制器，对前、后轮的转向电机进行控制。它由处理芯片、电源电路、RC滤波电路、2个H桥电路和CAN接口电路构成，它们之间的位置连接关系是:电源电路给其它各部分电路提供电源，RC滤波电路、2个H桥电路和CAN接口电路都与处理芯片相连，同时RC滤波电路还与外部的输入信号相连，2个H桥电路还与前、后轮的转向电机相连，CAN接口电路还与外部的CAN总线相连。该处理芯片采用飞思卡尔公司生产的MC9S12DG128单片机；该电源电路的构成和功能与协调控制器中的电源电路相同；该RC滤波电路对转向盘和前、后轮的转角传感器的信号进行滤波，并将信号传送给处理芯片；该H桥电路用来驱动前、后轮的转向电机，处理芯片采用4路PWM信号对2个H桥进行控制，变换起作用的PWM信号可以实现正反转控制，调节PWM信号的占空比可以实现电机转动力矩的调节；该CAN接口电路是处理芯片与CAN总线相连的接口，接口芯片采用TJA1040芯片，处理芯片通过它接收来自协调控制器的补偿控制命令并向协调控制器发送前、后轮的实际转向角。转向控制器采集本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动汽车协调控制系统，其特征在于：它包括蓄电池、协调控制器、驱动控制器、制动控制器和转向控制器；蓄电池与上述四个控制器分别连接，各控制器之间通过CAN总线进行连接；所述协调控制器在整个控制系统中起到协调控制的作用，它由处理芯片、电源电路、RC滤波电路、232通信电路和CAN接口电路构成，电源电路给其它各部分电路提供电源，RC滤波电路、232通信电路和CAN接口电路都与处理芯片相连，同时RC滤波电路还与外部的输入信号相连，232通信电路还与上位机的串口相连，CAN接口电路还与外部的CAN总线相连；该处理芯片采用MC9S12XEP100单片机；该电源电路为采用LM2576芯片搭建的电路，将蓄电池的电源转换为控制器工作所需的5伏电源；该RC滤波电路是由电阻和电容搭建的滤波电路，它对外部输入的电压信号进行滤波，对加速踏板开度、制动踏板的踩踏力、转向盘转角、车辆侧向加速度和横摆角速度进行采集，经过滤波之后将电压信号传送给处理芯片；该232通信电路是协调控制器与上位机通信的接口，它将处理芯片的TTL电平的串口信号转换为232电平的串口信号，采用MAX232芯片作为电平的转换芯片，用来将处理芯片采集到的车辆状态信息传送给上位机；该CAN接口电路是处理芯片与CAN总线相连的接口，接口芯片采用TJA1040芯片，处理芯片通过它接收其它控制器发送过来的实际控制状态并向其它控制器发送补偿控制命令；协调控制器根据驾驶员的控制输入和车辆状态计算出车辆的期望运行状态，并与实际的运行状态进行比较，通过伪逆控制分配算法计算出四个车轮的补偿驱动力矩、制动力矩和转向角，并将这些控制命令通过CAN总线发送给其它控制器；所述驱动控制器，对车轮上的轮毂电机进行控制；该轮毂电机为无刷直流电机，它由包含3组电磁线圈的定子、包含永磁铁的转子和测量电机位置的3个霍尔传感器构成，所述驱动控制器由处理芯片、电源电路、RC滤波电路、3组半桥电路和CAN接口电路构成，电源电路给其它各部分电路提供电源，RC滤波电路、3组半桥电路和CAN接口电路都与处理芯片相连，同时RC滤波电路还与外部的输入信号相连，3组半桥电路还与无刷电机相连，CAN接口电路还与外部的CAN总线相连；该处理芯片是MC9S12DG128单片机；该电源电路的构成和功能与协调控制器中的电源电路相同；该RC滤波电路用来采集无刷电机的3个霍尔传感器的信号和加速踏板开度信号，将这些信号滤波之后传送给处理芯片；该3组半桥电路分别对3组线圈进行驱动，它采用6个N沟道MOS管搭建而成，MOS管的型号为SSF7509，处理芯片采用3路PWM信号和3路通用IO信号对3组半桥 电路进行控制，变换PWM信号和通用IO信号的驱动顺序可实现电机的正反转控制，调节PWM信号的占空比实现电机驱动力矩的调节；该CAN接口电路是处理芯片与CAN总线相连的接口，接口芯片采用TJA1040芯片，处理芯片通过它接收来自协调控制器的补偿控制命令；驱动控制器根据加速踏板的开度计算出期望的驱动力矩，并分别对四个车轮上的轮毂电机进行控制；同时，驱动控制器还通过CAN总线接收来自协调控制器的补偿命令，对驱动力矩进行补偿控制，实现直接横摆力矩控制；所述制动控制器，对电子机械式制动器进行控制，它由处理芯片、电源电路、RC滤波电路、轮速采集电路、H桥电路和CAN接口电路构成，电源电路给其它各部分电路提供电源，RC滤波电路、轮速采集电路、H桥电路和CAN接口电路都与处理芯片相连，同时RC滤波电路与外部的输入信号相连，轮速采集电路与轮速传感器相连，H桥电路与制动器内部的力矩电机相连，CAN接口电路与外部的CAN总线相连；该处理芯片是MC9S12DG128单片机；该电源电路的构成和功能与协调控制器中的电源电路相同；该RC滤波电路对制动踏板的踩踏力信号进行采集，经过滤波之后传送给处理芯片；该轮速处理电路采用NCV1124芯片搭建，将磁电式轮速传感器的正弦波信号转换为单片机能处理的方波信号，并传送给处理芯片；该H桥电路对制动器内的力矩电机进行驱动，处理芯片采用2路PWM信号对H桥进行控制，变换起作用的PWM信号实现正反转控制，调节PWM信号的占空比实现电机驱动力矩的调节；该CAN接口电路是处理芯片与CAN总线相连的接口，接口芯片采用TJA1040芯片，处理芯片通过它接收来自协调控制器的补偿控制命令并向协调控制器发送轮速信号；制动控制器分别对四个车轮的电子机械式制动器的制动力进行控制，它根据制动踏板的踩踏力计算出期望的制动力矩，实现基本的制动功能；制动控制器中还集成了防抱死的控制逻...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：丁能根，何勇灵，冯冲，徐国艳，高峰，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：