专利名称：一种纯电动汽车控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于纯电动汽车控制领域，涉及一种基于Freescale 9S12单片机的纯电动汽车控制器，该控制器是纯电动汽车的核心控制部件，它通过采集加速踏板信号、制动踏板信号及其他部件信号，并做出相应的判断，然后控制下层的各部件控制器的动作来驱动电动汽车正常行驶。
背景技术：
进入21世纪，汽车已经成为现代人类生活的重要交通工具。我国目前的汽车保有量已经超过7000万辆，而且每年以超过15%的速度增长着。但是，随着汽车工业的快速发展，汽车保有量的急剧增加，传统燃油汽车所引起的环境污染与能源短缺问题日益严重，人类已经认识到其所带来的问题的严重性。人类已经逐步意识到清洁能源汽车将成为未来汽车的发展趋势，各国政府不惜投入大量人力、物力、财力研究开发清洁能源汽车。而电动汽车作为一种清洁能源汽车能够有效地解决上述问题，电动汽车在节能和环保方面较传统燃油汽车有无可比拟的优点噪声低、能效高、污染小等等。尤其是纯电动汽车作为一种尾气零排放的绿色交通工具越来越受到人们的重视。纯电动汽车控制器是纯电动汽车控制系统中的重要部分，是核心控制部件，它是衡量车辆控制系统性能的主要部件，它的性能好坏直接影响到整套控制系统的控制效果。 而纯电动汽车控制器不同于其他控制器，它的功率高，电流大，可以达到几百安。因而设计开发功能完备性能良好的控制器是纯电动汽车开发过程中的关键技术之一，设计开发出功能完备性能良好的控制器既能够满足电动汽车发展的要求又能够填补国内空白具有十分重要的意义。
发明内容本实用新型的目的在于，提供一种用于驱动纯电动汽车正常行驶的控制器，该纯电动汽车控制器适用于多种电动汽车，尤其是纯电动汽车，具有很好的通用性。为了实现上述任务，本实用新型采取如下的技术解决方案—种纯电动汽车控制器，其特征在于，包括设置在加速踏板、制动踏板的传感器， 设置在电机上的电压、电流、温度和转速传感器，以及飞轮壳上的车速传感器，还包括一个控制器，控制器内有一单片机、模拟量调理模块、开关量调理模块、数据通信接口电路、PWM 输出电路和驱动模块，模拟量调理模块、开关量调理模块连接在单片机上，PWM输出电路和驱动电路通过光电隔离与单片机连接，所述的PWM输出电路与电机驱动电路相连接，驱动模块与继电器和数码显示模块相连，数据通信接口电路分别与智能仪表和上位机相连。本实用新型的其它特点是所述单片机选择Freescale MC9Sl2DGU8单片机。所述的数据通信接口电路，包括RS232通信模块和CAN总线通信模块。所述的PWM输出电路输出两路PWM信号控制两个IGBT控制驱动电机。[0012]所述的控制器上连接有电源。本实用新型的纯电动汽车控制器，通过采集加速踏板信号、制动踏板信号及其他部件信号，并做出相应的判断，然后控制下层的各部件的动作来驱动电动汽车正常行驶。具有以下优点(1)控制器能够采集各路输入信号，并能正确及时地输出控制信号。(2)易调试、可扩展，具有EEPR0M，便于存储系统参数。(3)可靠性高，具有较好的电磁兼容性，同时能够承受震动、噪音、潮湿、冲击。(4)成本低廉，控制器所采用的各种器件和材料均为常见类型，在普通的市场上均能够买到，制作成本低，若进行批量生产，成本会更低。(5)通用性好，该控制器可适用于多种电动汽车。(6)集成度高，该控制器运用了大量芯片，具有很高的集成性，质量轻，外形是比较简洁的长方体。(7)操作方便，安装调试后操作起来和传统燃料汽车基本相同。
图1是纯电动汽车控制器总体构成框图；图2是电源系统结构图；图3是PWM输出信号电路原理图；图4是电压、电流传感器信号调理电路原理图；图5是加速踏板和温度传感器信号调理电路原理图；图6是速度传感器信号调理电路原理图；图7是RS232接口电路原理图；图8是CAN通讯模块电路原理图；图9是软件模块划分示意图；图10是软件控制流程图； 图11是模糊自适应整定PID控制结构图；图12是自适应整定PID控制工作流程以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
具体实施方式
本实用新型的纯电动汽车控制器总体构成框图如图1所示，包括设置在加速踏板、制动踏板的传感器，设置在电机上的电压、电流、温度和转速传感器，以及飞轮壳上的车速传感器，还包括一个控制器，控制器内有一单片机、模拟量调理模块、开关量调理模块、数据通信接口电路、PWM输出电路和驱动模块，模拟量调理模块、开关量调理模块连接在单片机上，PWM输出电路和驱动电路通过光电隔离与单片机连接，所述的PWM输出电路与电机驱动电路相连接，驱动模块与继电器和数码显示模块相连，数据通信接口电路分别与智能仪表和上位机相连。控制上连接有电源。该控制器通过采集加速踏板信号、制动踏板信号及其他部件信号，并做出相应的判断，然后控制下层的各部件控制器的动作来驱动电动汽车正常行驶。本实施例中的单片机选择Freescale MC9S12DG128单片机，数据通信接口电路由 RS232通信和CAN总线通信组成，PWM输出电路输出两路PWM信号来控制两个IGBT控制驱动电机，既适合于电机驱动模式，又适合于再生制动模式。模拟量调理模块用于把加速踏板的传感器、制动踏板的传感器，电机上的电压、电流、温度传感器的模拟信号转换成单片机能够识别的标准电压信号。开关量调理模块用于把电机上的转速传感器和飞轮壳上的车速传感器的信号转换成控制器能够识别的标准电压信号。Freescale MC9S12DG128单片机是摩托罗拉公司16位系列单片机的一种，该单片机拥有512K Flash闪存、12K RAM禾口 4K EEI3ROM ;91个I/O引脚；标准8位8路或16为4 路PWM ;2个8路10位精度AD转换器；16位主计数器，7位分频系数；8个输入捕捉通道或输出比较通道；4个8位或2个16位脉冲计数器；2个异步串行通讯接口(SCI) ；3个同步串行通讯接口(SPI) ；5个控制器局域网(CAN)模块。1、硬件设计硬件设计主要包括电源系统设计、PWM输出电路设计、传感器和信号调理电路设计、数据通信接口电路设计等。同时为了是控制器具有良好的电磁兼容性，在进行控制器 PCB Layout设计时对MCU最小系统的Layout设计和控制器地线的设计进行抗干扰处理。1、1电源设计电源是纯电动汽车整个控制器的动力系统，电源应该根据各部分硬件电路的供电需求来进行设计，并保证稳定可靠的供电。控制器的CPU、运算放大器、外部传感器、光耦、继电器等都对电源供给提出了不同的要求，需要不同的电压配。通过分析总共有+15V、-15V、 +12V、+5V、-5V这五种电压值，为了适用汽车宽输入电压范围，保证电源能够稳定可靠的工作，控制器的电源采用两块12V的电池串联得MV，经宽输入范围的DC-DC模块及三端稳压模块得到所需电源，具体结构见图2。1、2P丽输出电路设计控制器发出两路PWM信号(PWM11、PffMl2)控制两个IGBT来控制驱动电机。控制器设计两个控制端(ZFXHO、ZFXL0)来完成对信号的控制输出以避免两个IGBT同时打开导致驱动主回路短路的问题。在工作状态下适用组合逻辑电路来实现PWM输出信号的控制， 其真值表如表1所示。表1 电机驱动电路控制信号真值表
权利要求1.一种纯电动汽车控制器，其特征在于，包括设置在加速踏板、制动踏板的传感器，设置在电机上的电压、电流、温度和转速传感器，以及飞轮壳上的车速传感器，还包括一个控制器，控制器内有一单片机、模拟量调理模块、开关量调理模块、数据通信接口电路、PWM输出电路和驱动电路，模拟量调理模块、开关量调理模块连接在单片机上，PWM输出电路和驱动电路通过光电隔离与单片机连接，所述的PWM输出电路与电机驱动电路相连接，驱动电路与继电器和数码显示模块相连，数据通信接口电路分别与智能仪表和上位机相连。
2.如权利要求1所述的纯电动汽车控制器，其特征在于，所述的单片机的型号选用 Freescale MC9S12DG128 单片机。
3.如权利要求1所述的纯电动汽车控制器，其特征在于，所述的数据通信接口电路，包括RS232通信模块和CAN总线通信模块。
4.如权利要求1所述的纯电动汽车控制器，其特征在于，所述的PWM输出电路输出两路 PWM信号控制两个IGBT控制驱动电机。
5.如权利要求1所述的纯电动汽车控制器，其特征在于，所述的控制器上连接有电源。
专利摘要本实用新型公开了一种纯电动汽车控制器，包括设置在加速踏板、制动踏板的传感器，设置在电机上的电压、电流、温度和转速传感器，以及飞轮壳上的车速传感器，还包括一个控制器，控制器内有一单片机、模拟量调理模块、开关量调理模块、数据通信接口电路、PWM输出电路和驱动电路，模拟量调理模块、开关量调理模块连接在单片机上，PWM输出电路和驱动电路通过光电隔离与单片机连接，所述的PWM输出电路与电机驱动电路相连接，驱动电路与继电器和数码显示模块相连，数据通信接口电路分别与智能仪表和上位机相连。在使用时只需将控制器安装在汽车上，然后和操作传统燃油汽车一样操作电动汽车，即可驱动电动汽车正常行驶。
文档编号B60L15/00GK202219736SQ20112037816
公开日2012年5月16日 申请日期2011年9月28日 优先权日2011年9月28日
发明者康留旺, 汪贵平, 肖广朋, 贺伊琳, 赵轩, 马建 申请人:长安大学