集成無線通信和定位的純電動汽車整車控制器裝置的制作方法

本發明屬于純電動整車控制領域，具體涉及一種集成無線通信和定位的純電動汽車整車控制器裝置。

背景技術：

面對日趨嚴重的能源短缺與環境污染問題，新型車輛的開發利用越來越受到各國政府的高度重視。在這種背景下，清潔無污染、零排放的純電動汽車成為當今最有發展前途的交通工具之一，在國家補貼逐年減少的情況下，純電動汽車整車降成本變得尤為關鍵。

目前純電動汽車上，作為核心控制部件的整車控制器和具有無線通信及定位功能的終端是分開的，這樣增加了專門用于無線通信和定位的數據處理器，使得整車成本相應增加；終端數量和整車線束更多，使得整車電子系統的復雜程度增加，整車成本及售后成本增加。

技術實現要素：

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種集成無線通信和定位的純電動汽車整車控制器裝置，將原本整車控制器的功能、無線通信功能和定位功能集中到整車控制器中實現，在控制電路板上通過內部連線連接在一起，原本整車控制器的控制算法和無線通信功能及定位功能的數據處理共用同一個處理器，從而不再需要專門用于無線通信和定位的數據處理器；減少終端數量和整車線束，使得整車電子系統的復雜程度降低，整車成本及售后成本得以降低；減少了專門用于無線通信和定位的數據處理器，進一步降低了整車成本。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：集成無線通信和定位的純電動汽車整車控制器裝置，包括處理器、模擬電壓信號處理模塊、輸入電阻檢測模塊、開關量處理模塊、6軸陀螺儀、頻率信號處理模塊、高壓互鎖處理模塊、電源、高邊驅動模塊、低邊驅動模塊、pwm輸出模塊、隔離can收發器、gprs/3g模塊和gps/bd雙模定位模塊；處理器分別與模擬電壓信號處理模塊、輸入電阻檢測模塊、開關量處理模塊、6軸陀螺儀、頻率信號處理模塊、高壓互鎖處理模塊、電源、高邊驅動模塊、低邊驅動模塊、pwm輸出模塊、隔離can收發器、gprs/3g模塊和gps/bd雙模定位模塊電連接；

處理器：整車控制器的處理器負責輸入模擬信號的轉換、整車數據運算與控制；整車控制器的處理器對整車輸入信號進行運算處理，實現整車驅動控制，隔離can收發器和gprs/3g模塊負責整車數據通信；

模擬電壓信號處理模塊：所述整車控制器的模擬電壓信號處理模塊采集加速踏板、制動踏板、真空泵氣壓傳感器的電壓信號，進行硬件濾波處理后，輸入處理器進行adc轉換，信號經過運算后由隔離can收發器下發相應的控制指令；

輸入電阻檢測模塊：所述整車控制器的輸入電阻檢測模塊檢測直流充電電阻、交流充電電阻、溫度傳感器電阻，進行電阻-電壓變換后，送入處理器進行adc轉換，信號經過運算后由處理器下發相應的控制指令；

開關量處理模塊：所述整車控制器的開關量處理模塊接收鑰匙on擋信號、直流充電確認信號、交流充電確認信號、手剎信號、檔位信號、空調請求信號、ptc請求信號，進行分壓處理得到處理器可以識別的電壓信號范圍，由處理器進行邏輯判斷運算，進而下發相應指令進行控制；

6軸陀螺儀：所述整車控制器的6軸陀螺儀通過串口將原始數據發送給處理器，處理器對姿態進行解算，配合卡爾濾波算法，解析出最后的姿態角和加速度；

頻率信號處理模塊：所述整車控制器的頻率信號處理模塊將輸入的交流充電檢測點pwm信號經串聯保護二極管和低通濾波處理后，處理器對其進行頻率捕獲和占空比計算，根據占空比大小來判斷交流充電供電設備的最大供電能力；

高壓互鎖處理模塊：所述整車控制器的高壓互鎖處理模塊用來確認整個高壓系統的完整性，高壓互鎖處理模塊產生一個pwm信號，輸出給高壓系統回路，如果高壓系統回路連接正常，會返回一個pwm信號給高壓互鎖處理模塊，處理器比較輸出和返回的信號，根據比較結果判斷高壓系統是否斷開；

高邊驅動模塊和低邊驅動模塊負責與各類執行器連接，執行高邊和低邊驅動；

pwm輸出模塊：所述整車控制器的pwm輸出模塊用于調節電機散熱水泵的轉速；

隔離can收發器和gprs/3g模塊負責整車數據通信；所述整車控制器的隔離can收發器實現3路can，負責與整車其他零部件之間的數據通信；

gprs/3g模塊：所述的整車控制器的gprs/3g模塊通過串口與處理器進行連接，實現無線數據通信，即將整車數據(包括位置信號)上傳到后臺服務器，從后臺服務器接收更新的程序或標定數據；

gps/bd雙模定位模塊：所述整車控制器的gps/bd雙模定位模塊通過串口與處理器進行連接，并具有基站定位功能，在gps/bd的信號盲區自動切換到基站定位。

作為優選方式，所述處理器為32位雙核mcu處理器。

作為優選方式，本發明還包括電源管理模塊和5v傳感器供電輸出模塊，電源管理模塊的電源來自于電瓶，電源管理模塊有兩路電源輸出，第一路電源輸出連接5v傳感器供電輸出模塊，5v傳感器供電輸出模塊為車上的傳感器進行供電，其電壓反饋給處理器，由處理器采集檢測，根據采集到的電壓，當采集電壓為0時，判斷為外部連接短路到地；當采集電壓為電瓶電壓時，判斷為外部連接短路到電瓶電壓；當采集電壓為正常電壓范圍以外時，判斷為其他異常；第二路電源輸出用于整車控制器的板上供電。

作為優選方式，本發明還包括片外flash、鐵電存儲器，片外flash、鐵電存儲器分別與處理器相連；

片外flash：所述整車控制器的片外flash和32位雙核mcu處理器的片內flash實現程序燒錄和本地數據存儲；

鐵電存儲器實現關鍵的標定數據存儲，確保關鍵數據不丟失。

作為優選方式，純電動汽車的整車控制器由電瓶供電，保持常火狀態，為了在熄火且不充電狀態下降低功耗，集成無線通信和定位的純電動汽車整車控制器裝置增加低功耗模式，在低功耗模式下，保持32位雙核mcu處理器、模擬電壓信號處理模塊、輸入電阻檢測模塊、頻率信號處理模塊、隔離can收發器、gprs/3g模塊和gps/bd雙模定位模塊的電源，關斷其他模塊的電源，此時32位雙核mcu處理器進入降頻低功耗模式，隔離can收發器和gps/bd雙模定位模塊進入休眠模式，隔離can收發器和gps/bd雙模定位模塊可由32位雙核mcu處理器喚醒。

作為優選方式，所述整車控制器的模擬電壓信號處理模塊將采集到的信號濾波處理后輸入32位雙核mcu處理器進行12位adc轉換。

作為優選方式，高邊和低邊驅動控制包括直流充電接觸器控制、真空泵控制、交流充電接觸控制、交流充電電阻閉合控制、兼容12v充電控制、ptc高壓繼電器控制、空調高壓繼電器控制、散熱風扇控制、水泵控制、一體化電源柜主正控制、一體化電源柜主負控制、預充繼電器控制、dcdc高壓繼電器控制、充電互鎖控制。

作為優選方式，高邊驅動模塊和低邊驅動模塊具有短路、高溫、過壓保護，并能檢測及反饋斷路、短路故障給處理器。

作為優選方式，3路can相互間的數據交換必須通過整車控制總成網關才能實現，can1連接電機控制器和數據采集器，主要進行動力控制數據交換和數據監控、數據采集分析；can2連接電池管理控制器、儀表、充電機、abs，主要顯示整車信息、動力系統信息、儲能系統信息、停車充電時電池管理與充電機的數據交換、與abs信息交互；can3連接dc/ac、dc/dc和空調壓縮機，主要用于控制電動輔助系統。

作為優選方式，所述的整車控制器的gprs/3g模塊帶有屏蔽罩；所述整車控制器的gps/bd雙模定位模塊帶有屏蔽罩。

本發明的有益效果是：本發明將無線通信和定位功能集成進整車控制器里，將原本整車控制器的功能、無線通信功能和定位功能集中到整車控制器中實現，在控制電路板上通過內部連線連接在一起，原本整車控制器的控制算法和無線通信功能及定位功能的數據處理共用同一個處理器，從而不再需要專門用于無線通信和定位的數據處理器；減少了終端數量和整車線束，使得整車電子系統的復雜程度更加簡化，整車成本和售后成本得以降低；減少了專門用于無線通信和定位的數據處理器，進一步降低了整車成本。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖；

圖2為本發明低功耗模式圖；

圖3為本發明can網絡連接示意圖；

圖中，1-32位雙核mcu處理器，2-模擬電壓信號處理模塊，3-輸入電阻檢測模塊，4-開關量處理模塊，5-6軸陀螺儀，6-頻率信號處理模塊，7-高壓互鎖處理模塊，8-電源管理模塊，9-片外flash，10-鐵電存儲器，11-高邊驅動模塊，12-低邊驅動模塊，13-pwm輸出模塊，14-隔離can收發器，15-gprs/3g模塊，16-gps/bd雙模定位模塊，17-5v傳感器供電輸出模塊。

具體實施方式

下面結合附圖進一步詳細描述本發明的技術方案，但本發明的保護范圍不局限于以下所述。

現有技術將整車控制器和具有無線通信及定位功能的終端獨立開，這樣增加了專門用于無線通信及定位的數據處理器，使得整車成本相應增加；終端數量和整車線束更多，使得整車電子系統的復雜程度增加，整車成本及售后成本增加。上述問題歸根結底是由于整車控制器和具有無線通信及定位功能的終端獨立開造成的，本發明所述的集成無線通信和定位的純電動汽車整車控制器裝置，將原本整車控制器的功能、無線通信功能和定位功能集中到整車控制器中實現，在控制電路板上通過內部連線連接在一起，原本整車控制器的控制算法和無線通信功能及定位功能的數據處理共用同一個處理器，從而不再需要專門用于無線通信和定位的數據處理器。減少了終端數量和整車線束，使得整車電子系統的復雜程度降低，整車成本及售后成本得以降低；減少了專門用于無線通信和定位的數據處理器，進一步降低了整車成本。

如圖1～圖3所示，集成無線通信和定位的純電動汽車整車控制器裝置，包括處理器、模擬電壓信號處理模塊2、輸入電阻檢測模塊3、開關量處理模塊4、6軸陀螺儀5、頻率信號處理模塊6、高壓互鎖處理模塊7、電源、高邊驅動模塊11、低邊驅動模塊12、pwm輸出模塊13、隔離can收發器14、gprs/3g模塊15和gps/bd雙模定位模塊16(圖1中為gps/北斗雙模模塊)；處理器分別與模擬電壓信號處理模塊2、輸入電阻檢測模塊3、開關量處理模塊4、6軸陀螺儀5、頻率信號處理模塊6、高壓互鎖處理模塊7、電源、高邊驅動模塊11、低邊驅動模塊12、pwm輸出模塊13、隔離can收發器14、gprs/3g模塊15和gps/bd雙模定位模塊16電連接；

處理器：整車控制器的處理器負責輸入模擬信號的轉換、整車數據運算與控制；整車控制器的處理器對整車輸入信號進行運算處理，實現整車驅動控制，隔離can收發器14和gprs/3g模塊15負責整車數據通信；

模擬電壓信號處理模塊2：所述整車控制器的模擬電壓信號處理模塊2采集加速踏板、制動踏板、真空泵氣壓傳感器的電壓信號，進行硬件濾波處理后，輸入處理器進行adc轉換，信號經過運算后由隔離can收發器14下發相應的控制指令；

輸入電阻檢測模塊3：所述整車控制器的輸入電阻檢測模塊3檢測直流充電電阻、交流充電電阻、溫度傳感器電阻，進行電阻-電壓變換后，送入處理器進行adc轉換，信號經過運算后由處理器下發相應的控制指令；

開關量處理模塊4：所述整車控制器的開關量處理模塊4接收鑰匙on擋信號、直流充電確認信號、交流充電確認信號、手剎信號、檔位信號、空調請求信號、ptc請求信號，進行分壓處理得到處理器可以識別的電壓信號范圍，由處理器進行邏輯判斷運算，進而下發相應指令進行控制；

6軸陀螺儀5：所述整車控制器的6軸陀螺儀5通過串口將原始數據發送給處理器，處理器對姿態進行解算，配合卡爾濾波算法，解析出最后的姿態角和加速度；

頻率信號處理模塊6：所述整車控制器的頻率信號處理模塊6將輸入的交流充電檢測點pwm信號經串聯保護二極管和低通濾波處理后，處理器對其進行頻率捕獲和占空比計算，根據占空比大小來判斷交流充電供電設備的最大供電能力；

高壓互鎖處理模塊7：所述整車控制器的高壓互鎖處理模塊7用來確認整個高壓系統的完整性，高壓互鎖處理模塊7產生一個pwm信號，輸出給高壓系統回路，如果高壓系統回路連接正常，會返回一個pwm信號給高壓互鎖處理模塊7，處理器比較輸出和返回的信號，根據比較結果判斷高壓系統是否斷開；

高邊驅動模塊11和低邊驅動模塊12負責與各類執行器連接，執行高邊和低邊驅動；

pwm輸出模塊13：所述整車控制器的pwm輸出模塊13用于調節電機散熱水泵的轉速；

隔離can收發器14和gprs/3g模塊15負責整車數據通信；所述整車控制器的隔離can收發器14實現3路can，負責與整車其他零部件之間的數據通信；

gprs/3g模塊15：所述的整車控制器的gprs/3g模塊15通過串口與處理器進行連接，實現無線數據通信，即將整車數據(包括位置信號)上傳到后臺服務器，從后臺服務器接收更新的程序或標定數據；

gps/bd雙模定位模塊16：所述整車控制器的gps/bd雙模定位模塊16通過串口與處理器進行連接，并具有基站定位功能，在gps/bd的信號盲區自動切換到基站定位。

優選地，所述處理器為32位雙核mcu處理器1，其主頻為180mhz。

優選地，本發明還包括電源管理模塊8和5v傳感器供電輸出模塊17，電源管理模塊8的電源來自于電瓶，電源管理模塊8有兩路電源輸出，第一路電源輸出連接5v傳感器供電輸出模塊17，5v傳感器供電輸出模塊17為車上的傳感器進行供電，其電壓反饋給處理器，由處理器采集檢測，根據采集到的電壓，當采集電壓為0時，判斷為外部連接短路到地；當采集電壓為電瓶電壓時，判斷為外部連接短路到電瓶電壓；當采集電壓為正常電壓范圍以外時，判斷為其他異常；第二路電源輸出用于整車控制器的板上供電。

優選地，本發明還包括片外flash9、鐵電存儲器10，片外flash9、鐵電存儲器10分別與處理器相連；

片外flash9：所述整車控制器的片外flash9和32位雙核mcu處理器1的片內flash實現程序燒錄和本地數據存儲；

鐵電存儲器10實現關鍵的標定數據存儲，確保關鍵數據不丟失。

優選地，如圖2所示，純電動汽車的整車控制器由電瓶供電，保持常火狀態，為了在熄火且不充電狀態下降低功耗，集成無線通信和定位的純電動汽車整車控制器裝置增加低功耗模式，在低功耗模式下，保持32位雙核mcu處理器1、模擬電壓信號處理模塊2、輸入電阻檢測模塊3、頻率信號處理模塊6、隔離can收發器14、gprs/3g模塊15和gps/bd雙模定位模塊16的電源，關斷其他模塊的電源，此時32位雙核mcu處理器1進入降頻低功耗模式，隔離can收發器14和gps/bd雙模定位模塊16進入休眠模式，隔離can收發器14和gps/bd雙模定位模塊16可由32位雙核mcu處理器1喚醒。

優選地，所述整車控制器的模擬電壓信號處理模塊2將采集到的信號濾波處理后輸入32位雙核mcu處理器1進行12位adc轉換。

優選地，高邊和低邊驅動控制包括直流充電接觸器控制、真空泵控制、交流充電接觸控制、交流充電電阻閉合控制、兼容12v充電控制、ptc高壓繼電器控制、空調高壓繼電器控制、散熱風扇控制、水泵控制、一體化電源柜主正控制、一體化電源柜主負控制、預充繼電器控制、dcdc高壓繼電器控制、充電互鎖控制。

優選地，高邊驅動模塊11和低邊驅動模塊12具有短路、高溫、過壓保護，并能檢測及反饋斷路、短路故障給處理器。

優選地，如圖3所示，3路can相互間的數據交換必須通過整車控制總成網關才能實現，can1連接電機控制器和數據采集器，主要進行動力控制數據交換和數據監控、數據采集分析；can2連接電池管理控制器、儀表、充電機、abs，主要顯示整車信息、動力系統信息、儲能系統信息、停車充電時電池管理與充電機的數據交換、與abs信息交互；can3連接dc/ac、dc/dc和空調壓縮機，主要用于控制電動輔助系統。

優選地，所述的整車控制器的gprs/3g模塊15帶有屏蔽罩；所述整車控制器的gps/bd雙模定位模塊16帶有屏蔽罩，設置屏蔽罩可以防止電磁干擾。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，應當指出的是，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。