多功能一体化电动汽车变速器控制器集成电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种多功能一体化电动汽车变速器控制器集成电路，其包括单片机及与其相连接的电源模块、输入模块、通讯模块、输出模块；输出模块包括分别与单片机相连接的AMT控制电路、四路24Ｖ继电器控制电路、四路带隔离24V继电器控制电路及三路带隔离12V继电器控制电路；电源模块包括24V直流电源及与其相连接的24V变12V电路、24V变5V电路；24V变5V电路输出接单片机供电端；24V变12V电路分别接AMT控制电路及三路带隔离12V继电器控制电路；24V直流电源分别接四路24Ｖ继电器控制电路及四路带隔离24V继电器控制电路。实现将将电动汽车两档变速器的电子控制功能进行集成设计。
【专利说明】
多功能一体化电动汽车变速器控制器集成电路
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种电动汽车变速器控制器，具体涉及一种电动汽车变速器的控制电路和同时可用于一种基于双电机驱动系统的台架试验装置的集成控制电路。
【背景技术】
[0002]目前，随着经济的迅速发展，对环境重视程度不断提高使得电动汽车的销量快速增加，同时人们对汽车的安全性，舒适性，动力性等相关方面也越来越关注。变速器在实现和提高这些功能方面具有重大的影响。为了满足用户和市场的需求，变速器的功能也日趋多样，这也使得变速器的控制系统变得更加复杂，变速器的电子控制单元的控制电路也变得分散，布线难度、制作成本等也随之增加。同时将该电路用于一种基于双电机驱动系统的台架试验装置的控制，使其可以实现纯电动汽车以及混合动力汽车的台架试验。使得该电路实现通用化多功能的的特点因此针对上述所存在的问题，研究设计一种多功能一体化电动汽车变速器控制器集成电路，从而克服所存在问题是十分有必要的。
【发明内容】
[0003]为了克服当前这种电动汽车变速器控制系统电路过于分散情况，本实用新型提供一种多功能一体化电动汽车变速器控制器集成电路。
[0004]本实用新型采用以下技术方案实现:一种多功能一体化电动汽车变速器控制器集成电路，其特征在于:包括单片机及与其相连接的电源模块、输入模块、通讯模块、输出模块;所述输出模块包括分别与所述单片机相连接的AMT控制电路、四路24V继电器控制电路、四路带隔离24V继电器控制电路及三路带隔离12V继电器控制电路;所述电源模块包括24V直流电源及与其相连接的24V变12V电路、24V变5V电路;24V变5V电路输出接所述单片机供电端;所述24V变12V电路分别接AMT控制电路及三路带隔离12V继电器控制电路;所述24V直流电源分别接四路24V继电器控制电路及四路带隔离24V继电器控制电路;所述输入模块包括分别与所述单片机相连接的钥匙信号输入、档位信号输入、温度信号输入、四路AD采集电路、两路5V pwm信号采集电路及两路5变12V带隔离pwm信号采集电路。
[0005]在本实用新型一实施例中，所述电源模块还包括的分别与AMT控制电路、三路带隔离12V继电器控制电路连接的外接12V电源及分别与四路24V继电器控制电路、四路带隔离24V继电器控制电路的外界24V电源。
[0006]在本实用新型一实施例中，所述通讯模块包括CAN总线接口、RS232接口及RS485接
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[0007]在本实用新型一实施例中，所述单片机为MC9S12DG128芯片。
[0008]本实用新型采取的以上技术方案有益效果是:可以将分散的控制电路，通过优化创新设计将电动汽车变速器电子控制系统的电源模块、信号采集模块、控制模块集成在一起，形成一个多功能一体化电动汽车变速器控制器集成电路，使得变速器控制单元的功能更加齐全集中，电路简单集成，同时也减少了汽车布线的线程和难度，降低成本，提高换挡品质。
【附图说明】
[0009]图1是本实用新型的结构示意图。
[0010]图2是24V供电电源输入的电路原理图。
[0011]图3是外接12V电源电路原理图。
[0012]图4是电源模块的输出电源模块的电路原理图。
[0013]图5是AMT换挡电磁阀驱动电路原理图。
[0014]图6是档位采集信号电路原理图。
[0015]图7是钥匙位置信号电路原理图。
[0016]图8是PT100测温电路原理图。
[0017]图9是踏板开度信号采集原理图。
[0018]图10是带隔离PffM信号采集原理图。
[0019]图中:1、单片机最小控制系统2、电源模块3、输入模块4、通讯模块5、输出模块
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图和实例对本实用新型进一步说明。
[0021]—种多功能一体化电动汽车变速器控制器集成电路，该电路包括单片机及与其相连接的电源模块、输入模块、通讯模块、输出模块;所述输出模块包括分别与所述单片机相连接的AMT控制电路、四路24V继电器控制电路、四路带隔离24V继电器控制电路及三路带隔离12V继电器控制电路；所述电源模块包括24V直流电源及与其相连接的24V变12V电路(24V-12V)、24V变5V(24V-5V)电路;24V变5V电路输出接所述单片机供电端;所述24V变12V电路分别接AMT控制电路及三路带隔离12V继电器控制电路;所述24V直流电源分别接四路24V继电器控制电路及四路带隔离24V继电器控制电路;所述输入模块包括分别与所述单片机相连接的钥匙信号输入、档位信号输入、温度信号输入、四路AD采集电路、两路5V pwm信号采集电路及两路5变12V带隔离pwm信号采集电路。
[0022]在本实用新型一实施例中，所述电源模块还包括的分别与AMT控制电路、三路带隔离12V继电器控制电路连接的外接12V电源及分别与四路24V继电器控制电路、四路带隔离24V继电器控制电路的外界24V电源。
[0023]在本实用新型一实施例中，所述通讯模块包括CAN总线接口、RS232接口及RS485接
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[0024]在本实用细心中单片机均采用单片机最小系统连接方式。单片机结合简单的接口电路即可构成单片机最小系统，有本领域技术人员惯用技术手段。
[0025]本实用新型的具体实施例如附图所示，附图1所示多功能一体化电动汽车变速器控制器集成电路的结构示意图，是由单片机最小控制系统1，电源模块2，输入模块3，通讯模块4，输出模块5所组成。电动汽车自动变速器的电子控制单元是典型的多输入多输出的系统。如图1，它以单片机最小控制系统I为中心，由电源模块为系统提供多种不同的电压的外接电源以及供电电源其中电源输入模块、电源输出模块参见图2?4，其中图2为24V供电电源输入的电路原理图，图3为外接12V电源，图4为电源模块的输出电源模块的电路原理图。AMT换挡电磁阀驱动电路原理图参见图5。通过将接收的制动踏板、选择开关等传感器信号，例如:通过图6档位采集信号电路，图7钥匙位置信号电路，图8是PTlOO测温电路，图9踏板开度信号采集电路，图10为带隔离PffM信号采集电路等等相关变速器输入信号的采集，然后由输入模块3把信号传递到单片机最小传动系统I之中，同时利用通讯模块4的CAN总线接收来自整车控制器的信号，如车速、电机转速等信号。变速器电子控制单元采集当前的路况以及行驶状态，单片机最小控制系统I分析当前的输入信号，根据内存的换挡规律由ECU(车载电脑)判断变速器的最佳换挡时刻，然后单片机最小控制单元I发出信号指令，将信号通过输出模块5的ATM控制电路、四路24V继电器、四路带隔离24V继电器控制、三路带隔离12V继电器控制，来控制离合器、制动器等执行机构元件动作，从而实现变速器各项控制目标。
[0026]本电动汽车变速器控制系统一体化设计解决其技术问题所采用的技术方案是:将电动汽车两档变速器的电子控制功能进行集成设计。该系统结构由最小系统、电源模块、输入信号通道模块、输出信号通道模块以及通讯模块组成。
[0027]最小系统，是变速器信号处理中心，ECU设计的好坏直接关系到整个变速器的品质和性能中央处理器是ECU的核心部件，本系统采用飞思卡尔MC9S12DG128芯片作为中央处理器。其具有高效处理多路时间的能力，满足电动汽车自动变速器控制系统中多路信号采集的要求。最小系统的主要功能是接受来自驾驶员的驾驶意图信号(加速信号，踏板位置信号，钥匙位置信号等)，试试采集变速器的传感器信号和执行机构的反馈信号，运行相关的控制以完成软件系统的相关指令，发出信号指令以驱动变速器相关的执行机构，与通讯模块进行信息的交换。
[0028]电源模块，合理的供电电源模块的设计可以为ECU提供有力的保障，本系统需要+24V、+ 12V以及+5V三种供电电压等级。24V-5V给最小系统供电，24V-12V给输出端的AMT控制电路和三路带隔离12V继电器控制供电。24V为四路24V继电器控制和四路带隔离24V继电器控制供电。同时电源模块还提供的外接12V接口也可为三路带隔离12V继电器控制供电以及外接24V接口为四路带隔离24V继电器控制供电。因此输出模块的三路带隔离12V继电器控制和四路带隔离24V继电器控制可以有两种不同的供电方式选择，从而保证供电的可靠性。
[0029]输入模块，本实用新型所述的输入模块由传感器和开关信号如钥匙位置信号、档位信号用于反映驾驶员意图，四路AD采集、两路5V pwm信号采集、两路5-12V带隔离pwm信号采集的脉冲信号输入以及温度信号的模拟信号用于反映汽车的状态信号(车速、变速器温度、电机转速等)组成。同时，同时本实用新型的输入模块还包括从CAN总线上接收的输入信号，如:电机转速信号，为换挡时刻提供参考依据;制动信号，为制动工况提供控制依据;加速踏板信号，反应驾驶员对力矩需要。
[0030]通信模块，本实用新型通讯模块的接口方式由CAN总线接口、RS232、RS485组成。CAN总线的实用，提高了联合控制的谐调能力，简化了系统的布线，实现了系统间的数据共享，使得数据传递更加稳定可靠。仪表的接口使用的是RS232接口，以实现点对点的通讯，使得不同的设备可以更加方便的接入本系统进行通讯。同时为了克服RS232固有的不能联网，传输效率低的局限性，增加另外一个RS485接口。
[0031]输出模块，本实用新型输出模块由ATM控制电路、四路24V继电器、四路带隔离24V继电器控制、三路带隔离12V继电器控制。最小系统通过输出信号控制相应的电磁阀(如，换挡电磁阀、换挡所致电磁阀)等产生动作，完成变速器的各项指令控制。
[0032]本实用新型所涉及的电动汽车变速器电子控制单元的设计全面，将整个系统集成在了一个电路板之中，使得系统的功能十分全面和集成并且操作简便。同时优化设计了各个模块的电路，有效的降低了控制电路的复杂程度，布线难度以及相关成本。能够进一步提高汽车的动力性与经济性，更加适应未来电动汽车的发展。而且在实现变速器集成控制的基础上，可运用到电动汽车双电机实验操作装置的控制上。真正具有多功能一体化电动汽车变速器控制器集成电路的功能。
【主权项】
1.一种多功能一体化电动汽车变速器控制器集成电路，其特征在于:包括单片机及与其相连接的电源模块、输入模块、通讯模块、输出模块； 所述输出模块包括分别与所述单片机相连接的AMT控制电路、四路24V继电器控制电路、四路带隔离24V继电器控制电路及三路带隔离12V继电器控制电路； 所述电源模块包括24V直流电源及与其相连接的24V变12V电路、24V变5V电路;24V变5V电路输出接所述单片机供电端;所述24V变12V电路分别接AMT控制电路及三路带隔离12V继电器控制电路;所述24V直流电源分别接四路24V继电器控制电路及四路带隔离24V继电器控制电路； 所述输入模块包括分别与所述单片机相连接的钥匙信号输入、档位信号输入、温度信号输入、四路AD采集电路、两路5V pwm信号采集电路及两路5变12V带隔离pwm信号采集电路。2.根据权利要求1所述的多功能一体化电动汽车变速器控制器集成电路，其特征在于:所述电源模块还包括的分别与AMT控制电路、三路带隔离12V继电器控制电路连接的外接12V电源及分别与四路24 V继电器控制电路、四路带隔离24V继电器控制电路的外界24V电源。3.根据权利要求1所述的多功能一体化电动汽车变速器控制器集成电路，其特征在于:所述通讯模块包括CAN总线接口、RS232接口及RS485接口。4.根据权利要求1所述的多功能一体化电动汽车变速器控制器集成电路，其特征在于:所述单片机为MC9S12DG128芯片。
【文档编号】F16H61/02GK205446680SQ201521066766
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2015年12月21日
【发明人】林歆悠, 翟柳清, 吴超宇, 林海波, 莫李平
【申请人】福州大学