專(zhuān)利名稱(chēng)：一種用于無(wú)人駕駛電動(dòng)汽車(chē)的整車(chē)控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及一種電動(dòng)車(chē)輛技術(shù)領(lǐng)域的控制器，特別涉及一種用于無(wú)人駕駛電動(dòng)汽車(chē)的整車(chē)控制器。
背景技術(shù)：
隨著化石燃料的短缺，開(kāi)發(fā)電動(dòng)汽車(chē)成為世界汽車(chē)制造商的共同目標(biāo)。無(wú)人駕駛電動(dòng)車(chē)輛，能有效避免因人為因素造成的各種交通事故，且適于在國(guó)防、安防及不適宜人類(lèi)操作的惡劣環(huán)境下工作。二者的有機(jī)結(jié)合，將會(huì)是汽車(chē)工業(yè)一個(gè)新的發(fā)展方向。整車(chē)控制器，是車(chē)輛的核心部件，采集加速踏板信號(hào)、制動(dòng)踏板信號(hào)及其他部件信號(hào)，對(duì)其進(jìn)行分析判斷后，控制下層各個(gè)部件控制器的動(dòng)作，驅(qū)動(dòng)車(chē)輛正常行駛。對(duì)于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的單電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車(chē)，通常采用電機(jī)控制器實(shí)現(xiàn)扭矩控制和再 生制動(dòng)控制等功能，并沒(méi)有設(shè)計(jì)整車(chē)控制器。目前，在無(wú)人駕駛電動(dòng)汽車(chē)設(shè)計(jì)方面，多使用單電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制。但該方法有以下幾個(gè)問(wèn)題1.需要單獨(dú)開(kāi)發(fā)適用于無(wú)人駕駛車(chē)的電機(jī)控制器，研發(fā)投入多，且周期長(zhǎng)，難度高；2.無(wú)人駕駛車(chē)輛行駛過(guò)程中采集的數(shù)據(jù)量大，需要及時(shí)處理，電機(jī)控制器集成整車(chē)控制器，會(huì)為整車(chē)的快速實(shí)時(shí)響應(yīng)帶來(lái)困難。獨(dú)立的無(wú)人駕駛的整車(chē)控制器，是目前各大公司和院校采用的一種整車(chē)控制器開(kāi)發(fā)模式。該方案將目前流行的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用于整車(chē)控制器開(kāi)發(fā)中，有力地解決整車(chē)控制問(wèn)題。由于嵌入式的硬件可裁剪性較強(qiáng)，且硬件設(shè)計(jì)水平參差不齊，存在以下問(wèn)題1.電動(dòng)車(chē)輛運(yùn)行過(guò)程中，電機(jī)運(yùn)行的電磁干擾及電動(dòng)車(chē)輛啟停時(shí)整車(chē)電器所產(chǎn)生的電磁干擾，對(duì)整車(chē)控制器的影響未能得到有效解決；2.未能考慮信息存儲(chǔ)和無(wú)人駕駛車(chē)輛的遠(yuǎn)程控制。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種適用于無(wú)人駕駛電動(dòng)汽車(chē)的整車(chē)控制器?！N用于無(wú)人駕駛電動(dòng)汽車(chē)的整車(chē)控制器，包括微處理器、開(kāi)關(guān)量采集模塊、開(kāi)關(guān)量輸出模塊、BDM調(diào)試接口、電源模塊、模擬量采集模塊、模擬量輸出模塊、PWM輸出模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊及GPS模塊；PWM輸出模塊用于對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制；用于保存車(chē)輛行駛數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊與微處理器通過(guò)SPI進(jìn)行通信；無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊通過(guò)光耦與微處理器進(jìn)行通信；GPS模塊用于米集實(shí)時(shí)位置信息；對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和處理的開(kāi)關(guān)量采集模塊、模擬量采集模塊、脈沖量采集模塊均與微處理器相連；所述開(kāi)關(guān)量采集模塊所采集的信號(hào)至少包括鑰匙開(kāi)關(guān)信號(hào)、檔位控制位置信號(hào)、車(chē)輛運(yùn)行模式信號(hào)、車(chē)輛部件故障信號(hào)、空調(diào)控制信號(hào)及車(chē)輛行駛的運(yùn)行狀態(tài)請(qǐng)求信號(hào)；
所述模擬量采集模塊所采集的信號(hào)至少包括整車(chē)的加速踏板信號(hào)、制動(dòng)踏板信號(hào)和溫度傳感器信號(hào)；所述脈沖量采集模塊說(shuō)采集的信號(hào)至少包括發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)及主電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)。用于無(wú)人駕駛電動(dòng)汽車(chē)的整車(chē)控制器還包括用于與微處理器進(jìn)行實(shí)時(shí)通信的CAN通信模塊，CAN通信模塊另一端與車(chē)輛的電機(jī)控制器及電池管理控制器相連，通過(guò)設(shè)定的ID地址通信端口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，完成車(chē)輛控制通信。所述開(kāi)關(guān)量采集模塊采用MC33884。所述光耦采用HCPL-M600。
所述微處理器采用MC9S12XEP100。所述開(kāi)關(guān)量輸出模塊采用MC33879。所述無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊采用SI4432PA。有益效果本發(fā)明的一種用于無(wú)人駕駛電動(dòng)汽車(chē)的整車(chē)控制器，通過(guò)采用集成化設(shè)計(jì)，運(yùn)用集成器件代替分立元件進(jìn)行信號(hào)處理和輸出，減少了電氣連接，降低了整車(chē)控制器工作中產(chǎn)生的電磁干擾，提高了整車(chē)在復(fù)雜環(huán)境下的抗干擾性和可靠性；設(shè)計(jì)的PWM輸出模塊能夠?qū)﹄姍C(jī)進(jìn)行控制，無(wú)需再單獨(dú)開(kāi)發(fā)電機(jī)控制器，節(jié)約了研發(fā)和設(shè)計(jì)成本，采用開(kāi)關(guān)量采集模塊、模擬量采集模塊、脈沖量采集模塊及CAN通信模塊實(shí)現(xiàn)了對(duì)采集數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理，通過(guò)對(duì)開(kāi)關(guān)量采集模塊的采集端口添加壓敏電阻和電容，避免了過(guò)壓對(duì)開(kāi)關(guān)量采集模塊造成損害；此外，該控制器還提供了三種控制模式，包括無(wú)人駕駛模式、遠(yuǎn)程控制模式及人工控制模式，極大的方便了研發(fā)設(shè)計(jì)和實(shí)際操作；各模塊端口具有相應(yīng)的擴(kuò)展性，通過(guò)改變及啟動(dòng)相應(yīng)端口，便可應(yīng)用于混合動(dòng)力汽車(chē)控制，具有較高的市場(chǎng)價(jià)值。


圖I是本發(fā)明涉及的無(wú)人駕駛電動(dòng)汽車(chē)的整車(chē)控制器結(jié)構(gòu)框圖；圖2是本發(fā)明涉及的無(wú)人駕駛電動(dòng)汽車(chē)的模擬量采集模塊電路圖；其中，a圖是模擬量信號(hào)分壓選通部分電路圖，b圖是模擬量光耦選通電路圖，c圖是模擬量線(xiàn)性光耦處理電路圖；圖3是本發(fā)明涉及的無(wú)人駕駛電動(dòng)汽車(chē)的開(kāi)關(guān)量信號(hào)采集模塊電路圖；其中，a圖是開(kāi)關(guān)量信號(hào)防信號(hào)突變電路，b圖是開(kāi)關(guān)量信號(hào)采集芯片電路圖，c圖是開(kāi)關(guān)量信號(hào)光耦隔離電路圖；圖4是本發(fā)明涉及的無(wú)人駕駛電動(dòng)汽車(chē)的脈沖量采集電路圖；圖5是本發(fā)明涉及的無(wú)人駕駛電動(dòng)汽車(chē)的PWM輸出電路圖；其中，a圖是PWM光耦信號(hào)輸出電路圖，b圖是PWM信號(hào)放大輸出電路圖；圖6是本發(fā)明涉及的無(wú)人駕駛電動(dòng)汽車(chē)的DA模塊光耦隔離電路圖；其中，a圖是DA模塊光耦隔離電路圖，b圖是DA模擬信號(hào)量輸出電路圖；圖7是本發(fā)明涉及的無(wú)人駕駛電動(dòng)汽車(chē)的模擬量輸出電路圖；圖8是本發(fā)明涉及的無(wú)人駕駛電動(dòng)汽車(chē)的開(kāi)關(guān)量信號(hào)輸出模塊電路圖；其中，a圖是開(kāi)關(guān)量信號(hào)光耦隔離電路圖；b圖是開(kāi)關(guān)量輸出處理芯片電路圖9是本發(fā)明涉及的無(wú)人駕駛電動(dòng)汽車(chē)的CAN通信模塊電路圖；其中，a圖是CAN高速光耦隔離電路圖；b圖是通信電平轉(zhuǎn)換電路圖；圖10是本發(fā)明涉及的無(wú)人駕駛電動(dòng)汽車(chē)的GPS模塊電路圖；圖11是本發(fā)明涉及的無(wú)人駕駛電動(dòng)汽車(chē)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊電路圖；圖12是本發(fā)明涉及的無(wú)人駕駛電動(dòng)汽車(chē)的無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊電路圖；其中，a圖是無(wú)線(xiàn)收發(fā)芯片電路外圍引腳連接圖，b圖是無(wú)線(xiàn)模塊中的光耦隔離電路圖。
具體實(shí)施例方式以下將結(jié)合具體實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。 如圖I所示，一種用于無(wú)人駕駛的電動(dòng)汽車(chē)的整車(chē)控制器包括微處理器、開(kāi)關(guān)量輸入處理模塊、開(kāi)關(guān)量輸出模塊、BDM調(diào)試接口、電源模塊、模擬信號(hào)輸入模塊、PWM轉(zhuǎn)模擬信號(hào)輸出、DA模擬信號(hào)輸出電路、PWM信號(hào)輸出模塊、脈沖信號(hào)處理模塊、工作模式指不燈、CAN通信模塊、SD卡模塊、無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊、GPS模塊。開(kāi)關(guān)量輸入輸出模塊通過(guò)SPI總線(xiàn)與微處理器進(jìn)行通信，SD卡和無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊使用SPI總線(xiàn)與微處理器進(jìn)行通信，GPS通過(guò)串口與微處理器進(jìn)行通信。整車(chē)控制器負(fù)責(zé)處理無(wú)人駕駛車(chē)輸入信號(hào)，根據(jù)車(chē)輛行駛環(huán)境和路況，進(jìn)行電動(dòng)車(chē)輛的功率輸出及能量回收，輸出相應(yīng)的控制信號(hào)。整個(gè)控制過(guò)程，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，快速，準(zhǔn)確，能有效完成車(chē)輛控制所需的功能。整車(chē)控制器輸入端的信號(hào)處理，有模擬量采集模塊，開(kāi)關(guān)量采集模塊，脈沖量采集模塊。(I)模擬量采集。以圖2為例，為模擬量輸入處理過(guò)程。圖2 (a)圖中輸入的多路模擬量信號(hào)ANG INOO,經(jīng)過(guò)分壓處理，輸入模擬量從O 12V降低到O 5V，將分壓之后得到的模擬信號(hào)量ANG MINOO傳送給模擬信號(hào)多路選擇器⑶4051，微控制器的IO端口通過(guò)光耦(如圖2 (b))，選擇相應(yīng)通道的模擬信號(hào)，經(jīng)⑶4051選擇出來(lái)的模擬信號(hào)量ANG MINOUT,然后輸入到圖2(c)中所示的運(yùn)算放大器LM2904中，再經(jīng)過(guò)線(xiàn)性光耦HCNR200的隔離輸出，將經(jīng)線(xiàn)性光耦輸出的模擬信號(hào)量傳輸給運(yùn)算放大器LM2904，此運(yùn)算放大器是為了保證電路的帶負(fù)載能力，從而增強(qiáng)信號(hào)量，模擬信號(hào)量最后被傳輸?shù)轿⑻幚砥鞯腁DC模塊，模擬信號(hào)采集處理過(guò)程結(jié)束。(2)開(kāi)關(guān)量采集。開(kāi)關(guān)量信號(hào)采集路數(shù)的增多，導(dǎo)致整車(chē)控制器體積的大幅增加。同時(shí)原始的單對(duì)單(即一路開(kāi)關(guān)量輸入接入微控制器的一個(gè)IO端口)，不能滿(mǎn)足整車(chē)控制器日益增多的功能需求。在開(kāi)關(guān)量采集的處理過(guò)程中，使用基于總線(xiàn)協(xié)議的智能芯片模塊勢(shì)在必行。如圖3所示。開(kāi)關(guān)量信號(hào)采集過(guò)程中，存在電壓突變和尖端電壓情況，需要在輸入端加入一 0805封裝壓敏電阻和電容值為104的電容，避免過(guò)壓對(duì)開(kāi)關(guān)量采集模塊造成損害；只有在高電平有效輸入信號(hào)部分和可編程輸入信號(hào)部分才有必要在輸入部分添加壓敏電阻，對(duì)于低電平有效開(kāi)關(guān)信號(hào)只需并入一個(gè)電容值為104的電容即可。圖3 (a)所示的輸入信號(hào)量SWINOO高電平有效輸入信號(hào)、SWIN05可編程輸入開(kāi)關(guān)信號(hào)、SffINl I低電平有效開(kāi)關(guān)信號(hào)經(jīng)過(guò)壓電路處理后，將開(kāi)關(guān)量信號(hào)傳輸?shù)綀D(b)所示的開(kāi)關(guān)量處理芯片MC33884，開(kāi)關(guān)量處理芯片MC33884將檢測(cè)的開(kāi)關(guān)量信號(hào)以十六位數(shù)據(jù)的格式打包并經(jīng)SPI總線(xiàn)傳輸?shù)綀D3 (c)所示的光耦HCPL-M600，其中十六位數(shù)據(jù)的格式依據(jù)數(shù)據(jù)手冊(cè)定義格式說(shuō)明設(shè)定，前四位為數(shù)據(jù)狀態(tài)位，后十二位為檢測(cè)到的開(kāi)關(guān)量信號(hào)，即檢測(cè)到開(kāi)關(guān)信號(hào)時(shí)為1，否則為O ;光耦將相應(yīng)的信號(hào)量傳輸?shù)轿⑻幚砥鞯腟PI模塊。注SPI總線(xiàn)的MISO、MOSI、SCLK需要使用光耦連接開(kāi)關(guān)量處理芯片MC33884與微處理器，開(kāi)關(guān)量處理芯片MC33884的INT管腳、RST管腳和CS管腳使用普通光耦即可，多個(gè)開(kāi)關(guān)量處理芯片MC33884可以有SPI總線(xiàn)串聯(lián)使用和并聯(lián)連接兩種模式，此處使用并聯(lián)連接模式，只需通過(guò)數(shù)據(jù)選擇管腳即可進(jìn)行相應(yīng)開(kāi)關(guān)量信號(hào)的數(shù)據(jù)采集處理，使用集成開(kāi)關(guān)量處理芯片MC33884，能最大程度地節(jié)約成本，減小控制電路體積，同時(shí)提高了整車(chē)控制器的電磁兼容性。在開(kāi)關(guān)量檢測(cè)模塊使用高速光耦HCPL-M600與低速光耦TLP121和微控制器進(jìn)行通信，SPI總線(xiàn)的MOSI、MISO、SCLK使用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換速率高達(dá)lOM/s高速光耦，而數(shù)據(jù)選通CS、中斷端子INT與復(fù)位端子RST使用低速光耦TLP121與微控制器通信。(3)脈沖量采集。車(chē)輛的脈沖量信號(hào)，主要是發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速和主電機(jī)轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)。圖4所示為脈沖量輸入模塊。脈沖量輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)硬件高低可配且可分壓的電壓約束電路處理后，其中車(chē)輛輸入脈沖信號(hào)可根據(jù)具體的應(yīng)用電路，判斷其為高電平有效或低電平有效，脈沖信號(hào)中間量經(jīng)過(guò)遲滯比較器LM2903，輸出相應(yīng)的判斷信號(hào)量。此遲滯 比較器為上行遲滯比較器，參考電壓選取采用5V分壓后的2. 5V，其中Rp/Rf = 0.8 (Rp為輸入電阻，Rf為反饋回路電阻，在本專(zhuān)利設(shè)計(jì)中，Rp=12KQ ,Rf = 15ΚΩ),遲滯比較區(qū)間的上門(mén)限電平VOH為4. 5V，下門(mén)限電平VOL為O. 5V，輸出O或5V的脈沖信號(hào)量。經(jīng)過(guò)遲滯比較器輸出的脈沖量信號(hào)，經(jīng)由光耦TLP121，輸入到微處理器的IO管腳，微處理器使用中斷方式進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，保證脈沖信號(hào)的正確處理。輸出信號(hào)部分包括PWM輸出、模擬量輸出、開(kāi)關(guān)量輸出三部分。(I)PWM輸出?，F(xiàn)代直流電機(jī)調(diào)速有方式主要有三種調(diào)節(jié)電樞電壓，改變電樞回路電阻及調(diào)節(jié)勵(lì)磁。隨著電力電子等技術(shù)的發(fā)展，采用全控型開(kāi)關(guān)功率器件進(jìn)行脈寬調(diào)制以實(shí)現(xiàn)電壓調(diào)節(jié)成為絕對(duì)主流。在PWM控制中，電樞電壓平均值Uav由電源電壓、脈沖周期T及開(kāi)關(guān)SI在每個(gè)周期內(nèi)的導(dǎo)通時(shí)間tm就決定，其可以用下式表示Uav = U^ = aU(I)式(I)中a為占空比，就是導(dǎo)通時(shí)間與脈沖周期之比。上式表明，平均電壓由脈沖占空比及電源電壓所決定，與占空比成正比。改變占空比能夠相應(yīng)改變平均電壓，也就實(shí)現(xiàn)了電流電動(dòng)機(jī)的調(diào)壓調(diào)速。PWM信號(hào)的輸出流程如圖5。微處理器根據(jù)步進(jìn)電機(jī)控制參數(shù)，調(diào)整其PWM模塊的占空比和頻率。微處理器輸出的PWM信號(hào)經(jīng)光耦TLP121傳輸?shù)竭\(yùn)算放大器LM2904中，運(yùn)算放大器LM2904經(jīng)兩倍放大，輸出PWM控制信號(hào)PWMl，接輸出信號(hào)端子。該路設(shè)計(jì)作為整車(chē)控制設(shè)計(jì)的冗余設(shè)計(jì)，可以直接控制相應(yīng)的步進(jìn)電機(jī)。微控制器通過(guò)具體需要，輸出相應(yīng)占空比的PWM信號(hào)，根據(jù)占空比可以調(diào)節(jié)輸出電流，控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速。PWM信號(hào)的輸出設(shè)計(jì)，保證了整車(chē)控制器的魯棒性。(I)模擬量輸出。模擬量輸出分為兩部分輸出，兩路使用DAC5574模塊輸出，另外三路使用PWM+RC濾波方式輸出。采用兩種模擬量輸出模式，在模擬量模塊輸出測(cè)試校正過(guò)程中，便于研發(fā)人員調(diào)試、調(diào)校，保證模擬信號(hào)輸出的準(zhǔn)確性。如圖6所示，微處理器的I2C總線(xiàn)模塊根據(jù)需要輸出相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)通過(guò)圖6 (a)中的光耦HCPL-M600與DAC5574進(jìn)行通信，經(jīng)DA轉(zhuǎn)換后的模擬量，通過(guò)圖6 (b)中的運(yùn)算放大器LM2904進(jìn)行一倍放大，最后輸出所需模擬量；使用PWM+RC濾波方式輸出模擬信號(hào)的流程如圖7，微處理器輸出的PWM信號(hào)，經(jīng)光耦隔離器件，輸出的PWM信號(hào)進(jìn)行兩階RC濾波電路處理，RC濾波處理后的模擬信號(hào)，由運(yùn)算放大器進(jìn)行一倍放大處理，最后通過(guò)外接端子輸出相應(yīng)的模擬信號(hào)。(2)開(kāi)關(guān)量輸出。車(chē)輛控制器件的增多，極大增加了開(kāi)關(guān)量處理單元的數(shù)量；同時(shí)由于整車(chē)控制器只考慮了信號(hào)量的輸出，往往忽略開(kāi)關(guān)量信號(hào)診斷，缺乏對(duì)車(chē)輛控制信號(hào)的監(jiān)控，在當(dāng)今這個(gè)追求科技安全人合一的社會(huì)是格格不入的。本方案使用的開(kāi)關(guān)量輸出模塊，采用集成化模塊，將控制信號(hào)經(jīng)總線(xiàn)協(xié)議傳輸?shù)较鄳?yīng)智能控制模塊，且該方案控制模塊擁有對(duì)輸出開(kāi)關(guān)的狀態(tài)進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)控的功能，保證了車(chē)輛控制信號(hào)的正確執(zhí)行和有效輸出。圖8是開(kāi)關(guān)量信號(hào)處理。微控制器首先輸出控制命令，通過(guò)圖8 (a)中的光耦隔離輸出，對(duì)MC33879進(jìn)行初始化，控制相應(yīng)開(kāi)關(guān)量輸出的通斷。當(dāng)微控制器發(fā)送16位的控制信號(hào)時(shí)，經(jīng)圖8 Ca)的光耦隔離變換后，輸出相應(yīng)的控制信號(hào)，使MC33879輸出相應(yīng)的開(kāi)關(guān)量信號(hào)；當(dāng)微控制器向開(kāi)關(guān)量輸出模塊發(fā)送16位的負(fù)載開(kāi)路電流故障診斷命令數(shù)據(jù)(高8 位有效)時(shí)，MC33879將會(huì)返回其故障寄存器的值，實(shí)現(xiàn)負(fù)載輸出檢測(cè)功能。首先微處理器的SPI模塊和相應(yīng)IO管腳信號(hào)經(jīng)光耦輸出相應(yīng)的信號(hào)量，輸出的信號(hào)量與圖8 (b)所示的MC338879相連。SPI總線(xiàn)的M0SI、MIS0和SCLK使用光耦，EN管腳和CS管腳使用普通光耦TLP121,由于要輸出12路高邊信號(hào)量,6路低邊信號(hào)量,6路高低可配的信號(hào)量，由于每個(gè)擁有8路開(kāi)關(guān)信號(hào)輸出，擬使用3個(gè)MC33879模塊，第三個(gè)MC33879芯片輸出端口，使用硬件可配置方法進(jìn)行配置，可輸出所需要的高低邊信號(hào)量。使用MC33879開(kāi)關(guān)信號(hào)芯片，其擁有兩路高邊輸出，六路低邊輸出，四路可編程實(shí)現(xiàn)的高低可配的輸出信號(hào)，增強(qiáng)了系統(tǒng)控制的靈活性和可擴(kuò)展性，同時(shí)集成電路芯片的使用，有效減少了整車(chē)的電磁干擾。其中高邊開(kāi)關(guān)，是指所接器件的一個(gè)端子接地，另一端接開(kāi)關(guān)控制電路；低邊開(kāi)關(guān)，是指器件的一個(gè)端子接高電平，另一端接開(kāi)關(guān)控制電路，開(kāi)關(guān)控制電路與地相連，構(gòu)成回路。整車(chē)控制器的CAN通信電路設(shè)計(jì)如圖9，微處理器MC9S12XEP100使用的集成的MSCAN控制器模塊，CAN通信模塊通過(guò)圖9 Ca)所示的光耦與CAN收發(fā)器模塊PCA82C251T相連，經(jīng)PCA82C251T的電平轉(zhuǎn)換后，輸出CAN通信信號(hào)，在本設(shè)計(jì)中如圖9(b)所示，使用兩路CAN收發(fā)器PCA82C251T，可以配置成高低兩種速度的CAN通信電路。其中高速CAN的傳輸波特率范圍在125Kb/s IMb/s，一般設(shè)置為500Kb/s，與動(dòng)力電池和大功率電機(jī)控制器進(jìn)行通信；低速CAN的傳輸波特率范圍在O 125Kb/s，波特率一般設(shè)置為lOkb/s，其用途是車(chē)載電器設(shè)備；設(shè)計(jì)不同的通信速率，便可滿(mǎn)足車(chē)輛本身不同通信模塊速率不同的情況。車(chē)輛行駛地域的特點(diǎn)，決定了車(chē)輛參數(shù)匹配的迥異。這為車(chē)輛差異化設(shè)計(jì)提供依據(jù)，GPS模塊能夠?qū)?chē)輛行駛地點(diǎn)進(jìn)行定位，能夠及時(shí)有效記錄車(chē)輛行駛方位，有助于整車(chē)廠的進(jìn)一步改進(jìn)整車(chē)參數(shù)和特性，提高車(chē)輛的使用性能和附加價(jià)值。GPS模塊電路設(shè)計(jì)如圖10，由于GPS模塊與整車(chē)車(chē)體無(wú)電氣連接，只在整車(chē)控制器內(nèi)具有電氣特性，因此與微處理器通信不需要使用光耦，GPS模塊與微處理器通信使用RS232串口通信協(xié)議，GPS模塊天線(xiàn)使用外置的天線(xiàn)。車(chē)輛運(yùn)行數(shù)據(jù)，是分析車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)的重要途徑。及時(shí)有效記錄車(chē)輛動(dòng)力及電力需求特性，便于車(chē)輛設(shè)計(jì)的參數(shù)優(yōu)化，提高駕駛體驗(yàn)，使車(chē)輛的運(yùn)行更加環(huán)保節(jié)能，突出綠色效率的優(yōu)點(diǎn)。SD卡模塊電路設(shè)計(jì)如圖11，直接與微處理器的SPI模塊進(jìn)行通信，多個(gè)SPI通信模塊能使用一個(gè)SPI端口，只需配置相應(yīng)的數(shù)據(jù)選擇端口即可。無(wú)人駕駛車(chē)輛行駛過(guò)程中，無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊的使用能大大減少車(chē)輛行駛出現(xiàn)意外的可能。同時(shí)，無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊的使用，在車(chē)輛研發(fā)過(guò)程中的難點(diǎn)確定起到關(guān)鍵作用，有效區(qū)分無(wú)人駕駛視覺(jué)辨識(shí)系統(tǒng)的準(zhǔn)確性與整車(chē)控制器執(zhí)行指令的有效性，便于研發(fā)設(shè)計(jì)人員的故障問(wèn)題定位。無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊SI4432PA電路設(shè)計(jì)如圖12所示。車(chē)輛行駛過(guò)程，突發(fā)緊急情況無(wú)可避免，人員隨車(chē)測(cè)試危險(xiǎn)性極大，使用具有遠(yuǎn)程控制功能的無(wú)線(xiàn)收發(fā)器是能有效處理因道路視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)出現(xiàn)差錯(cuò)而造成的危害。因此，無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊需滿(mǎn)足1，有效實(shí)現(xiàn)車(chē)輛與人的數(shù)據(jù)交互；2，足夠的距離，能夠滿(mǎn)足車(chē)輛加速等動(dòng)力性能測(cè)試。綜合考慮，使用具有通信距離達(dá)到2公里以上，同時(shí)能有快速傳輸車(chē)輛行駛數(shù)據(jù)和遠(yuǎn)程控制端信息的無(wú)線(xiàn)控制鏈路，能有通過(guò)無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的無(wú)線(xiàn)模塊。其通過(guò)相應(yīng)的SPI總線(xiàn)與微處理器的SPI模塊相連，遠(yuǎn)程控制端使用相應(yīng)的無(wú)線(xiàn)通信模塊進(jìn)行連接，即可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊圖12 (a)通過(guò)其SPI總線(xiàn)，將控制命令與數(shù)據(jù)，經(jīng)高速光耦圖12 (b)傳輸?shù)轿⒖刂破髦?，有效降低了?chē)輛自身較強(qiáng)的電磁干擾，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速傳輸和數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行?。無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊發(fā)送整車(chē)控制器的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)采用433M的ISM頻帶，經(jīng)FSK編碼調(diào)試方式，然后進(jìn)行通信；同時(shí)，由于本模塊采用天線(xiàn)自動(dòng)匹配及雙向開(kāi)關(guān)控制，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制端和整車(chē)控制器的雙向通信，保證數(shù)據(jù)的及時(shí)有效處理。本整車(chē)控制器發(fā)明適應(yīng)于無(wú)人駕駛模式、人工駕駛模式、遠(yuǎn)程控制模式。人工駕駛權(quán)限的優(yōu)先級(jí)高于遠(yuǎn)程控制，遠(yuǎn)程控制權(quán)限的優(yōu)先級(jí)高于無(wú)人駕駛權(quán)限優(yōu)先級(jí)。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于無(wú)人駕駛電動(dòng)汽車(chē)的整車(chē)控制器，其特征在于包括微處理器、開(kāi)關(guān)量采集模塊、開(kāi)關(guān)量輸出模塊、BDM調(diào)試接口、電源模塊、模擬量采集模塊、模擬量輸出模塊、PWM輸出模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊及GPS模塊； PWM輸出模塊用于對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制； 用于保存車(chē)輛行駛數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊與微處理器通過(guò)SPI進(jìn)行通信； 無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊通過(guò)光耦與微處理器進(jìn)行通信； GPS模塊用于采集實(shí)時(shí)位置信息； 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和處理的開(kāi)關(guān)量采集模塊、模擬量采集模塊、脈沖量采集模塊均與微處理器相連； 所述開(kāi)關(guān)量采集模塊所采集的信號(hào)至少包括鑰匙開(kāi)關(guān)信號(hào)、檔位控制位置信號(hào)、車(chē)輛運(yùn)行模式信號(hào)、車(chē)輛部件故障信號(hào)、空調(diào)控制信號(hào)及車(chē)輛行駛的運(yùn)行狀態(tài)請(qǐng)求信號(hào)； 所述模擬量采集模塊所采集的信號(hào)至少包括整車(chē)的加速踏板信號(hào)、制動(dòng)踏板信號(hào)和溫度傳感器信號(hào)； 所述脈沖量采集模塊所采集的信號(hào)至少包括發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)及主電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無(wú)人駕駛車(chē)輛整車(chē)控制器，其特征在于，還包括用于與微處理器進(jìn)行實(shí)時(shí)通信的CAN通信模塊，CAN通信模塊另一端與車(chē)輛的電機(jī)控制器及電池管理控制器相連，通過(guò)設(shè)定的ID地址通信端口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2任一項(xiàng)所述的無(wú)人駕駛車(chē)輛整車(chē)控制器，其特征在于，所述開(kāi)關(guān)量采集模塊采用MC33884。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無(wú)人駕駛車(chē)輛整車(chē)控制器，其特征在于，所述光耦采用HCPL-M600。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無(wú)人駕駛車(chē)輛整車(chē)控制器，其特征在于，所述微處理器采用MC9S12XEP100。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的無(wú)人駕駛車(chē)輛整車(chē)控制器，其特征在于，所述開(kāi)關(guān)量輸出模塊采用MC33879。
7.根據(jù)權(quán)利要求4-6任一項(xiàng)所述的無(wú)人駕駛車(chē)輛整車(chē)控制器，其特征在于，所述無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊采用SI4432PA。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于無(wú)人駕駛電動(dòng)汽車(chē)的整車(chē)控制器，包括微處理器、開(kāi)關(guān)量采集模塊、開(kāi)關(guān)量輸出模塊、BDM調(diào)試接口、電源模塊、模擬量采集模塊、模擬量輸出模塊、PWM輸出模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊及GPS模塊；通過(guò)采用集成化設(shè)計(jì)，運(yùn)用集成器件代替分立元件進(jìn)行信號(hào)處理和輸出，減少了電氣連接，降低了整車(chē)控制器工作中產(chǎn)生的電磁干擾，提高了整車(chē)在復(fù)雜環(huán)境下的抗干擾性和可靠性；設(shè)計(jì)的PWM輸出模塊能夠?qū)﹄姍C(jī)進(jìn)行控制，無(wú)需再單獨(dú)開(kāi)發(fā)電機(jī)控制器，節(jié)約了研發(fā)和設(shè)計(jì)成本，實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛車(chē)輛的自動(dòng)行駛和人員遠(yuǎn)程遙控行駛，車(chē)輛數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)記錄與傳輸及車(chē)輛的實(shí)時(shí)定位，具有結(jié)構(gòu)緊湊，性能可靠，可裁剪性強(qiáng)，精確度高，控制方便等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G05B19/418GK102902252SQ20121035786
公開(kāi)日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月24日
發(fā)明者朱青, 張小亮, 王耀南, 申永鵬, 孟步敏, 劉東奇, 周翔, 袁潔, 盧斌, 鄧凱峰, 賀俊杰, 曹時(shí)偉 申請(qǐng)人:湖南大學(xué)