的智能功率開關(guān)芯片TLE6220GP，該芯片可同時驅(qū)動4路繼電器，4路并行驅(qū)動能力為1A，單路輸出能力為3A，具有過溫、過壓和短路故障保護(hù)功能，故障信息通過SPI總線進(jìn)行傳輸。整車工作情況下，主MCU通過TLE6220GP的IN1?IN4對4路繼電器進(jìn)行控制，當(dāng)輔助MCU檢測到主MCU存在故障時，將由輔助MCU通過TLE6220GP的IN1?IN4對4路繼電器進(jìn)行控制，在整個過程中輔助MCU還通過SPI總線讀取TLE6220GP的故障信息。由于輔MCU的主要作用是故障檢測和主MCU出現(xiàn)故障情況下的安全行駛功能保障，這樣的設(shè)計增加了整個系統(tǒng)的安全性。
[0045]在本實(shí)施例中，由于純電動貨車的電源為24V，而整車控制器的微處理器等芯片MCU的工作電壓為5V或3.3V，因此需要由電源管理模塊將24V電源轉(zhuǎn)換為MCU芯片適合的電壓，電源管理模塊包括24V轉(zhuǎn)5V和5V轉(zhuǎn)3.3V兩個電路，整車控制器還要為加速踏板、制動踏板、傳感器等提供5V電源，以保證AD轉(zhuǎn)換器的參考墊片和模擬信號輸入的參考電平一致。
[0046]為保證電壓輸出的穩(wěn)定性及良好的抗干擾能力，24V轉(zhuǎn)5V電路采用GM7130芯片，GM7130是一款輸出能力為3A的開關(guān)電源芯片。采用合理的元器件配置可使GM7130在7?40V直流輸入電壓下輸出精度為正負(fù)4%的5V電壓。電源必須要求通過靜電放電、傳導(dǎo)發(fā)射、輻射發(fā)射等測試。因此，在GM7130的輸入輸出側(cè)要做到良好的旁路與濾波，濾波電容耐壓為50V，以保證承受38V的靜電放電測試。對共模電流要采用共模電感進(jìn)行抑制，增加TVS管吸收浪涌電流。
[0047]5V轉(zhuǎn)3.3V電路設(shè)計采用線性電源GM6605-3.3芯片。考慮該芯片PWM斬波控制的開關(guān)電源，輸出級工作主頻為40MHz的MCU，輸入輸出級都對隔離與濾波有較高要求，因此，在輸入輸出級使用濾波器。
[0048]對外提供的5V電源使用汽車級三端穩(wěn)壓器TL431從24V電源平面取電輸出。如圖5所示。
[0049]在本實(shí)施例中，第一信號處理電路和第二信號處理電路均要對信號進(jìn)行采集，這些信號包括模擬信號和數(shù)字信號。
[0050](1)數(shù)字信號采集
[0051]整車控制器的輸入信號包括開關(guān)信號、模擬信號、脈沖信號。其中開關(guān)信號包括高有效和低有效兩種，對于開關(guān)信號采集，需要滿足:對電源和對搭鐵的短路保護(hù)、MCU高低電平閾值要求、靜電和傳導(dǎo)干擾防護(hù)。低有效開關(guān)信號調(diào)理電路如圖6所示，高有效開關(guān)信號調(diào)理電路如圖7所示。
[0052]對于低有效開關(guān)信號調(diào)理電路，其中，上拉電阻需要滿足對電源和對搭鐵的短路保護(hù)要求；分壓電阻需滿足單片機(jī)對高低電平閾值的要求、電壓鉗位和單片機(jī)注入電流的要求；電容要滿足靜電和傳導(dǎo)干擾的要求。
[0053]對于高有效開關(guān)信號調(diào)理電路，其中，分壓電阻需滿足單片機(jī)對高低電平閾值的要求、電壓鉗位和單片機(jī)注入電流的要求；電容要滿足靜電和傳導(dǎo)干擾的要求。
[0054](2)模擬信號采集
[0055]整車控制器的模擬輸入信號來自于加速踏板、制動踏板、氣壓傳感器等，電壓范圍在O?5V之間。這類信號濾波后，為增加驅(qū)動能力，一般用電壓跟隨器進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換后送到MCU的AD 口進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。模擬信號調(diào)理電路如圖8所示。
[0056]頻率信號包括來自電機(jī)控制器和電池管理系統(tǒng)的心跳信號及4路輪速傳感器的輪速信號。心跳信號特性:0C門輸出，頻率1Hz，如圖9所示。
[0057]輪速傳感器為霍爾性，輪速傳感器輸出的信號為電流脈沖，輪速信號采集電路如圖10所示，Rl為采樣電阻，將輸入電流脈沖轉(zhuǎn)化為電壓脈沖。Cl位輸入濾波電容，T為瞬態(tài)抑制二極管，運(yùn)放輸出電壓，將輸入電壓進(jìn)行放大，74HC14將放大后的電平進(jìn)行整形，變成單片機(jī)可接受的脈沖信號，送入單片機(jī)的輸入捕獲端口。
[0058]在本實(shí)施例中，電動汽車各控制系統(tǒng)之間依靠CAN總線通信，整車控制器是其中一個非常重要的節(jié)點(diǎn)單元。由于MPC555片內(nèi)集成了兩個CAN210B總線控制器模塊(TouCAN)，所以整車控制器的CAN通信模塊不需要添加片外CAN控制器、電路設(shè)計較為簡單。CAN通信接口采用Philips的PCA82C250。作為CAN收發(fā)器，該芯片適合汽車中的高速應(yīng)用(高達(dá)IMbaud)，可以對總線提供不同的發(fā)送能力和對CAN控制器提供不同的接收能力，它符合CAN210標(biāo)準(zhǔn)，完全與“IS011898”標(biāo)準(zhǔn)兼容。PCA82C250可以承受汽車環(huán)境中可能產(chǎn)生的高瞬變電壓，具有總線保護(hù)瞬變、對電池和地的短路保護(hù)、熱保護(hù)等功能，抗電磁干擾能力強(qiáng)，是專為汽車電子環(huán)境設(shè)計的芯片。
[0059]為了保護(hù)系統(tǒng)電路、提高抗干擾能力，在MCU與CAN收發(fā)器之間采用了高速光隔器件4N25，可以消除CAN總線網(wǎng)絡(luò)對系統(tǒng)的影響。
[0060]在本實(shí)施例中，在汽車電子環(huán)境中整車控制器會面臨來自多方面的干擾，包括電源噪聲、各種功率執(zhí)行器產(chǎn)生的瞬變脈沖電壓、電磁波信號發(fā)射等，這對系統(tǒng)的可靠性會產(chǎn)生非常不利的影響。為了提高控制系統(tǒng)的工作可靠性和耐久性，就必須在硬件系統(tǒng)設(shè)計階段采取相應(yīng)的措施以提高其抗干擾能力。電磁兼容性已成為汽車電子控制系統(tǒng)設(shè)計中越來越得到重視的一個問題。整車控制器硬件系統(tǒng)對電磁兼容性做了全面考慮，在不同的設(shè)計階段采取了相應(yīng)的抗干擾措施。
[0061](I)設(shè)計安全可靠的電源管理模塊
[0062]智能電源芯片的使用，以及防反接、穩(wěn)壓、電容濾波及解耦等措施可有效抑制外界電磁干擾，提高電源可靠性。
[0063](2)進(jìn)行信號調(diào)理
[0064]通過RC濾波、電容濾波、穩(wěn)壓管穩(wěn)壓等電路，對進(jìn)出整車控制器的I/O信號進(jìn)行濾波及穩(wěn)壓調(diào)理，濾除信號噪聲。
[0065](3)集成電路芯片電源解耦
[0066]對集成電路，在芯片的電源和地引腳之間并接大容量鉭電容和小容量非電解電容，以去除輸入電源親合噪聲，減小干擾。
[0067](4)合理的PCB布局和模塊隔離
[0068]模擬電路、數(shù)字電路以及大功率驅(qū)動電路等電路模塊互相獨(dú)立并隔離，避免相互干擾；整車控制器的PCB設(shè)計采用6層制板工藝，留有獨(dú)立的電源平面和地平面；并根據(jù)不同的電源和地類型將電源平面和地平面進(jìn)行分割，采用多點(diǎn)接地。采取以上措施后，整車控制器硬件單元獲得了良好的抗干擾性能，已經(jīng)通過符合GB/T17619—1998標(biāo)準(zhǔn)的電磁兼容檢測試驗(yàn)。
[0069]按照上述實(shí)施例，便可很好地實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型。值得說明的是，基于上述結(jié)構(gòu)設(shè)計的前提下，為解決同樣的技術(shù)問題，即使在本實(shí)用新型上做出的一些無實(shí)質(zhì)性的改動或潤色，所采用的技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)仍然與本實(shí)用新型一樣，故其也應(yīng)當(dāng)在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種適用于純電動汽車的新型整車控制器，其特征在于，包括電源、主MCU、輔助MCU、第一信號處理電路、第二信號處理電路、通信模塊、功率驅(qū)動電路，第一信號處理電路的輸出端與主MCU的輸入端連接，通信模塊、功率驅(qū)動電路同時與主MCU的輸出端連接，輔助MCU與主MCU連接實(shí)現(xiàn)雙向通信，第二信號處理電路與輔助MCU的輸入端連接，輔助MCU的輸出端還與功率驅(qū)動電路和通信模塊的輸入端連接； 在工作時，主MCU采集信號并進(jìn)行計算處理，然后對受控機(jī)構(gòu)輸出相應(yīng)的控制指令，輔助MCU實(shí)時采集主MCU的心跳信號；當(dāng)主MCU出現(xiàn)故障時，由輔助MCU執(zhí)行主MCU的采集控制過程。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于純電動汽車的新型整車控制器，其特征在于，所述第一信號處理電路和第二信號處理電路均包括用于處理模擬信號的調(diào)理電路和用于處理數(shù)字信號的電壓轉(zhuǎn)換電路，功率驅(qū)動電路包括分別輸出模擬信號、數(shù)字信號、數(shù)字信號的數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、低功率驅(qū)動電路、高功率驅(qū)動電路。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種適用于純電動汽車的新型整車控制器，其特征在于，所述通信模塊采用CAN總線進(jìn)行通信。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種適用于純電動汽車的新型整車控制器，其特征在于，所述主MCU、輔助MCU與CAN收發(fā)器之間采用高速光隔器件4N25。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種適用于純電動汽車的新型整車控制器，其特征在于，所述主MCU選用了單片機(jī)MPC5634，輔助MCU選用單片機(jī)MC9S12XEP100。6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種適用于純電動汽車的新型整車控制器，其特征在于，功率驅(qū)動電路采用4通道的智能功率開關(guān)芯片TLE6220GP。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種適用于純電動汽車的新型整車控制器，其特征在于，所述主MCU出現(xiàn)故障時，輔助MCU采集信號，關(guān)閉主MCU的CAN收發(fā)器，并通過CAN總線與整車CAN網(wǎng)絡(luò)各個節(jié)點(diǎn)進(jìn)行安全狀態(tài)下的通信，并且取代主MCU去驅(qū)動控制繼電器的整車運(yùn)行。8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種適用于純電動汽車的新型整車控制器，其特征在于，所述電源由電動汽車的電源經(jīng)過電源管理模塊轉(zhuǎn)換為整車控制器所需的電壓，該電源管理模塊包括24V轉(zhuǎn)5V和5V轉(zhuǎn)3.3V兩個電路。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種適用于純電動汽車的新型整車控制器。包括電源、主MCU、輔助MCU、第一信號處理電路、第二信號處理電路、通信模塊、功率驅(qū)動電路，第一信號處理電路的輸出端與主MCU的輸入端連接，通信模塊、功率驅(qū)動電路同時與主MCU的輸出端連接，輔助MCU與主MCU連接實(shí)現(xiàn)雙向通信，第二信號處理電路與輔助MCU的輸入端連接,輔助MCU的輸出端還與功率驅(qū)動電路和通信模塊的輸入端連接；在工作時，主MCU采集信號并進(jìn)行計算處理，然后對受控機(jī)構(gòu)輸出相應(yīng)的控制指令，輔助MCU實(shí)時采集主MCU的心跳信號；當(dāng)主MCU出現(xiàn)故障時，由輔助MCU執(zhí)行主MCU的采集控制過程。本實(shí)用新型有效地解決了傳統(tǒng)整車控制器在資源，帶載能力，安全監(jiān)測等方面的問題。
【IPC分類】B60L11/18, B60L15/00
【公開號】CN205059307
【申請?zhí)枴緾N201520872496
【發(fā)明人】徐雷鳴, 盛旺, 張龍, 李建剛, 吳杰
【申請人】成都雅駿新能源汽車科技股份有限公司
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2015年11月3日