专利名称：一种智能车辆控制器的制作方法
技术领域：
本发明涉及车辆整体控制领域，特别是一种应用于电动类车辆的智能车辆控制
O
背景技术：
随着人类社会的发展，科学技术的进歩，汽车成为每个家庭出行必备的交通工具， 然而环境问题和能源问题的日益突出，实现节能环保，低碳减排要求，急需生产新能源车辆；一种更加清洁环保，结构简単，安全可靠且极具人性化的交通工具成为人们的迫切需要。然而ー种新能源车辆上使用的智能车辆控制器尚未报导。
发明内容
本发明的目的是提供了ー种智能车辆控制器；该控制器具有一定的平台通用性， 灵活性和扩展性，且实时高效、成本低。为实现上述目的本发明所采用的技术方案是ー种智能车辆控制器，包括微控制器単元，开关信号采集电路单元，模拟信号采集电路单元，碰撞信号采集电路单元，车身倾角信号采集电路单元，输出控制电路单元，CAN 总线接ロ电路单元，LIN总线接ロ电路单元，存储器単元，电源管理単元；所述微控制器单元信号输入端与开关信号采集电路单元和模拟信号采集电路单元连接；所述微控制器単元信号输入端还与碰撞信号采集电路单元和车身倾角信号采集电路单元连接；所述微控制器単元信号输出端与输出控制电路单元连接，输出控制电路单元输出控制信号至车辆的执行机构；所述微控制器単元与CAN总线接ロ电路单元和LIN总线接ロ电路单元通信连接，所述微控制器単元与存储器単元通信连接；所述电源管理単元与微控制器単元供电连接，另与上述其他単元供电连接，还与车辆传感器供电连接。所述开关信号采集电路单元具有接ロ电平识别模块和滤波模块，所述电平识别模块可以识别输入电平类型，并传输至微控制器単元；所述模拟信号采集电路单元包括集成运算放大器，所述集成运算放大器实现模拟信号的采集缓冲处理和内外电路的隔离保护。所述碰撞信号检测电路单元具有电压比较器，所述电压比较器保护内部电路，同时把采集到的碰撞信号強度信息进行滤波整形处理传输至微控制器単元的输入捕获比较信号，所述微控制器単元根据碰撞強度信息发出控制信号，切断动力，操作安全气囊；所述车身倾角传感器单元采集车身倾斜角度信息传输至微控制器単元，所述微控制器単元根据坡度信息值发出控制信号至CAN总线接ロ电路单元，实现上坡和下坡时的车速控制、自动驻坡、定速行驶的操作。所述CAN总线接ロ电路单元、LIN总线接ロ电路单元获取车辆运行数据和CAN终端输入信息，同时输出控制协议，实现车辆操作和车辆信息反馈显示。所述输出控制电路单元接收微控制器单元发出的控制信号，输出控制信号至执行机构；控制外部执行机构的开启和关闭。
微控制器単元内存储有如下执行任务模块任务1，进行与上位机通信(a)，任务2，进行模拟量和数字量采集(b)，任务3，进行CAN数据处理和收发(C)，任务4，进行故障处理(d)，任务5，实现驾驶过程的逻辑判断(e)，上述任务根据各自的优先级和中断进行任务调度，并由CAN总线接ロ实现控制外部执行机构，控制整车安全、行驶速度和自动驻坡。所述任务1具体为所述微控制器単元通过CAN总线接ロ与上位机进行通信，实现上位机对模拟量的标定数据表进行修改，将标定数据表存储于存储器单元中，系统控制模块根据采集数据内容进行查表，并采用线性插值算法确定车辆的实际エ况。所述任务2具体为所述微控制器单元对数字量(空调制冷开关，空调PTC请求输入，钥匙是否插入开关，钥匙ON档状态，钥匙START档状态，制动1当前状态，制动2当前状态，档位信息)，模拟量(油门踏板1传感器电压，油门踏板2传感器电压，制动踏板传感器电压，真空泵传感器电压，坡度传感器电压)进行连续采集，获得车辆关键量的状态，对所述关键量进行逻辑判断，输出判断信号至上位机，使得车辆安全，稳定的工作。所述任务3具体为所述微控制器単元通过CAN总线接ロ接入车辆CAN总线网络，实时解析电机控制器，电池管理系统，档位控制器，手持故障检测设备的CAN数据协议；将数据解析逻辑判断后发送电机控制帧、仪表状态帧、故障帧，使得车辆协调统ー的运行。所述任务4具体为所述微控制器単元通过模拟数字量的采集和解析的CAN数据与整车的标定量值进行比较，判断车辆当前的故障，并且记录故障；当达到故障等级时，执行停止电机运行和关闭高压电器，以保护车辆安全。所述任务5具体为所述微控制器単元通过钥匙开关的状态确定车辆运行模式，所述车辆运行模式为休眠模式，上电模式，驾驶模式，充电模式；所述休眠模式为关闭所有高压电器设备，自身进入休眠状态，功耗降至最低；所述上电模式为判断车辆高压电器是否上电及上电顺序。所述驾驶模式为根据驾驶员意图控制车辆按期望行驶，在驾驶模式中实现自动驻坡，使车辆在坡上通过挂P档驻车。所述充电模式为实时检测充电完成标识，判断充电时车辆上高压电器是否上电及上电顺序，结合车辆能源状况，进行能源分配，回收利用，使行驶距离和使用环境优化平衡。本发明的优点是1、本发明实现与上位机通信任务可以非常方便，清晰的利用上位机修改表标尺， 表内容和标定量等数据，也可以对车辆的状态进行实时监测，进行故障诊断。2、本发明实现CAN数据的处理与收发任务与汽车各个模块通过CAN总线进行通信，解析各个模块的CAN数据并进行汇总分析判断，并发送CAN数据使得各个模块协调统一的安全运行。3、本发明具有故障诊断功能，判断车辆的故障，并且记录故障，当故障等级过高时及时停止电机运行和关闭高压电器以保护车辆安全。4、本发明通过判断车辆运行的模式，将车辆模式分为休眠模式，上电模式，驾驶模式，充电模式。不同的工作模式执行不同的操作使车辆工作在不同的状态，使得车辆可以在各种情况下安全，省电的工作。5、本发明提高了交通工具的人性化程度，通过电子电路替代现有的机械结构，使故障检测和维修更加方便快捷。
图1为本发明实施例中智能车辆控制器的系统框图。图2为本发明实施例中智能车辆控制器的开关信号采集电路。图3为本发明实施例中智能车辆控制器的模拟信号采集电路。图4为本发明实施例中智能车辆控制器的碰撞检测电路。图5为本发明实施例中智能车辆控制器的车身倾斜采集电路。图6为本发明实施例中智能车辆控制器的输出控制电路。图7为本发明实施例中智能车辆控制器的CAN总线接ロ电路。图8为本发明实施例中智能车辆控制器的LIN总线接ロ电路。图9为本发明实施例中智能车辆控制器的铁电存储器电路。图10为本发明实施例中智能车辆控制器的电源输入保护电路。图11为本发明实施例中智能车辆控制器的内供电稳压电路。图12为本发明实施例中智能车辆控制器的外供电稳压电路。图13为本发明实施例中智能车辆控制器的微控制器逻辑接ロ电路。图14为本发明实施例中智能车辆控制器的主程序流程序。图15为本发明实施例中智能车辆控制器的与上位机通讯程序。图16为本发明实施例中智能车辆控制器的模拟数字量采集程序。图17为本发明实施例中智能车辆控制器的CAN数据处理与收发程序。图18为本发明实施例中智能车辆控制器的故障处理程序。图19为本发明实施例中智能车辆控制器的逻辑判断程序。
具体实施例方式结合附1 19所示，ー种智能车辆控制器，包括微控制器単元，开关信号采集电路单元，模拟信号采集电路单元，碰撞信号采集电路单元，车身倾角信号采集电路单元，CAN总线接ロ电路单元，LIN总线接ロ电路单元，输出控制电路单元，存储器単元，电源管理単元；所述微控制器単元信号输入端与开关信号采集电路单元和模拟信号采集电路单元连接；采集驾驶员输入信号。所述微控制器単元信号输入端还与碰撞信号采集电路单元和车身倾角信号采集电路单元连接；所述微控制器単元信号输出端与输出控制电路单元连接，输出控制电路单元输出控制信号至车辆的执行机构；所述微控制器単元与CAN总线接ロ电路单元和LIN总线接ロ电路单元通信连接，所述微控制器単元与还存储器単元通信连接；所述电源管理单元与微控制器単元供电连接，另与上述其他単元供电连接，还与车辆传感器供电连接。所述开关信号采集电路单元具有接ロ电平识别模块和滤波模块，所述电平识别模块可以识别输入电平类型，并传输至微控制器単元。为微控制器单元提高开关信号采集的物理方法和保护，目前应用中可以采集钥匙插入信号，钥匙ON档，钥匙START档，制动1，制动2开启，档位(P，D，R，N)设置，空调压缩机开启，空调暧风开启信号，并可根据需要进行扩展。所述模拟信号采集电路单元包括集成运算放大器，所述集成运算放大器实现模拟信号的采集缓冲处理和内外电路的隔离保护。目前应用中采集油门踏板1、2，制动踏板，真空泵，倾角传感器到微控制器単元的A/D转换器，并提供备用扩展通道。所述碰撞信号检测电路单元具有电压比较器，所述电压比较器保护内部电路，同时把采集到的高质量碰撞信号传输至微控制器単元信号；一旦信号发生变化，操作系统立即响应做出车辆控制，切断动カ，安全气囊操作。所述车身倾角传感器单元采集车身倾斜角度信息传输至微控制器単元，所述微控制器単元根据坡度信息值发出控制信号至CAN总线接ロ电路单元，实现上坡和下坡时的车速控制、自动驻坡、定速行驶的操作。所述CAN总线接ロ电路单元、LIN总线接ロ电路单元获取车辆运行数据和CAN终端输入信息，同时输出控制协议，实现车辆操作和车辆信息反
t贝显不。所述输出控制电路单元接收微控制器单元发出的控制信号，输出控制信号至执行机构；控制外部执行机构的开启和关闭。所述外部执行机构包括电池接入，空调开关，暧风开关，充电开关，电池管理系统开关，真空泵开关。所述电源管理单元为所有控制电路提供 5V供电，和外部模拟传感器提供的5V供电，并具有防止电源反接，过压，过流保护能力。微控制器単元内存储有如下执行任务模块任务1，进行与上位机通信(a)；任务2，进行模拟量和数字量采集(b)；任务3，进行CAN数据处理和收发(c)；任务4，进行故障处理(d)；任务5，实现驾驶过程的逻辑判断(e)；上述任务根据各自的优先级和中断进行任务调度，并由CAN总线接ロ实现控制外部执行机构，控制整车安全、行驶速度和自动驻坡。所述各个模块数量和功能可以根据实际需求继续扩展，各个任务根据各自的优先级和中断进行任务调度。结合硬件系统，通过开关信号、模拟信号、CAN总线输入终端采集驾驶员输入的驾驶信息，通过碰撞采集电路单元和车身倾斜信号采集电路单元，控制整车安全、行驶速度和自动驻坡，并对CAN和LIN总线上的功能模块信息加以读取，将信息在微控制器単元内实时的汇总并做出处理，通过CAN总线通知功能模块做出操作，在CAN总线仪表加以显示，通过输出控制电路控制执行机构实施。所述任务1具体为所述微控制器単元通过CAN总线接ロ与上位机进行通信，实现上位机对模拟量的标定数据表进行修改，将标定数据表存储于存储器单元中，微控制器单元根据采集数据内容进行查表，并采用线性插值算法确定车辆的实际エ况。例如油门踏板电压经A/D转换，查表求得油门踏板开度，制动踏板电压查表求得制动踏板开度，车加速度和车速查表求得车辆是否异常等。标定量是程序中所用到的车辆的极限值。例如油门电压有效的最大值，最小值，制动电压有效的最大值，最小值，轮胎尺寸，变速箱比数等等。通过上位机通信可以非常直观，简单的对这些固定在铁电存储器中的数据进行修改。还可以通过上位机对车辆的各个运行数据进行实时监測，对车辆的故障信息进行显示，简单，明了的对车辆进行测试和故障排除。所述任务2具体为所述微控制器单元对数字量(空调制冷开关，空调PTC请求输入，钥匙是否插入开关，钥匙ON档状态，钥匙START档状态，制动1当前状态，制动2当前状态，档位信息)，模拟量(油门踏板1传感器电压，油门踏板2传感器电压，制动踏板传感器电压，真空泵传感器电压，坡度传感器电压)进行连续采集，获得车辆关键量的状态，对所述关键量进行逻辑判断，输出判断信号至上位机，使得车辆能够安全，稳定的工作。所述任务3具体为所述微控制器単元通过CAN总线接ロ接入车辆CAN总线网络， 实时解析电机控制器，电池管理系统，档位控制器，手持故障检测设备的CAN数据协议；将数据解析逻辑判断后发送电机控制帧、仪表状态帧、故障帧，使得车辆协调统ー的运行。所述任务4具体为所述微控制器単元通过模拟数字量的采集和解析的CAN数据与整车的标定量值进行比较，判断车辆当前的故障，并且记录故障；当达到故障等级时，执行停止电机运行和关闭高压电器，以保护车辆安全。所述任务5具体为所述微控制器単元通过钥匙开关的状态确定车辆运行模式， 所述车辆运行模式为休眠模式，上电模式，驾驶模式，充电模式；所述休眠模式为关闭所有高压电器设备，自身进入休眠状态，功耗降至最低；所述上电模式为判断车辆高压电器是否上电及上电顺序。所述驾驶模式为根据驾驶员意图控制车辆按期望行驶，在驾驶模式中实现自动驻坡，使车辆在坡上通过挂P档驻车。所述充电模式为实时检测充电完成标识，判断充电时车辆上高压电器是否上电及上电顺序，结合车辆能源状况，进行能源分配，回收利用，使行驶距离和使用环境优化平衡。实施例图1为总体结构框图，以微控制器单元为核心，微控制器単元内部集成有AD转换器，CAN总线控制器，LIN总线控制器，脉冲输入捕获单元，EEPROM存储器和数字1/0，只需配以部分外围接ロ电路和电源控制単元。图2为开关信号采集电路单元，实现电压转换对控制器自身的保护，并将输入信号传给微控制器単元，这些开关量包括，钥匙开、关，档位P、D、N、R，空调冷、暧，制动开关。图3为模拟信号采集电路单元，用运算放大器对输入信号进行保护性采集，稳定了输入信号的同时也对微控制器单元进行了隔离保护。此电路接入要采集的模拟信号，输出接到微控制器単元模拟采集的多路开关上，微控制器単元选择采集不同的模拟信号，模拟信号包括加速踏板信号，制动踏板信号，真空传感器信号。图4为碰撞信号检测电路单元，采用电压比较器做接ロ保护，并使用施密特触发器对信号进行滤波整形，输出接微控制器単元的捕获比较模块进行脉冲宽度測量，发生碰撞后碰撞信号脉冲发生变化，微控制器单元测量到变化的脉冲后立即作出响应，停车并断开所有于用电器相关期间，发出故障报警。
图5为车身倾角采集电路单元，传感器根据车身的倾斜角度不同产生连续不同的模拟电压信号，微控制器単元经过AD转换后确定车身的倾斜角度，用于车速控制，自动驻坡等应用。图6为输出控制电路单元，微控制器単元的输出引脚控制电子开关，加大驱动能力后控制外部的接触器给执行机构通断电。执行机构包括电池接触器，电池管理系统接触器，直流变换器，预充电，充电开关，空调冷暧开关，倒车指示灯开关等。图7为CAN总线接入电路单元，其引脚T)(D连接微控制器単元的CAN_T)(D引脚，引脚RXD连接微控制器単元的CAN-RXD引脚，引脚S用来控制CAN收发器的工作在静音低功耗模式还是普通发送模式。引脚CANH和引脚CANL接入车内的CAN总线网络，具有独立的抗静电放电保护器件。图8为LIN总线接入电路单元，接ロ芯片的引脚T)(D，RXD，分別接到微控制器単元的引脚SCI-T )，SCI-RXD上；其引脚NSLP，NWAKE用来由微控制器单元控制器件的工作模式，从而控制器件的功耗。图9为存储器単元，采用SPI接ロ连接到微控制器単元，为微控制器単元提供额外的数据存储需求，采用ー种非易失性铁电存储器，此存储器単元比FLASH存储器和EEPROM 存储器具有更高的读写速度和更长的读写寿命，同时消耗的电量却大大降低。图10为电源管理単元的电源输入电路，采用磁珠和电容滤除电源高频噪声和尖峰，限制输入电压保护内部电路，串联ニ极管来防止电源线反接对电路造成损坏，电容作瞬间功率补偿。图11为电源管理単元的开关型电源稳压器，为电源输入电路的后级，将输入电源转换成稳定5V电源，供给内部各个元器件使用，ON使能端接地，FB接输出的反馈，转换效率高，自身功耗低，最大输入电压可达40V，输出电流可达3A，为系统提供了充足的电カ供应。图12为电源管理単元的线性稳压电源，将输入电源经过处理后再调成出5V的电源供给外部模拟信号传感器使用，包括加速踏板，制动踏板，真空传感器。除了上述的物理结构之外，内置uCOS-II的微控制器単元中还承载有多任务，分别为起始任务，与上位机通信任务，模拟量与数字量采集任务，CAN数据的处理与收发任务， 故障的处理任务，逻辑的判断任务以及中断服务程序。图14为本发明的智能车控制器的操作系统流程图S13a,主程序创建起始任务。本步骤中，调用操作系统初始化函数，创建优先级最高的起始任务，并启动操作系统。S13b，起始任务中调用初始化函数。本步骤中，初始化函数实现了本发明所有资源的初始化，包括协处理器，CAN总线，铁电存储器，IO端ロ，时钟，全局变量和捕获定时器的初始化。本步骤的初始化过程可以由本领域的专业人员按照任意方式予以实现，在此不再
一一详细叙述。S13c_S13g，起始任务中创建的5个任务。本步骤中，任务1-5的优先级依次减小， 任务5通过消息队列与任务3通信，各个任务间都可通过全局变量进行通信，它们的运行由操作系统根据各自的优先级进行调度。S13h，操作系统下的中断服务程序。本步骤中，由于本发明采用协处理器对CAN数据进行收发，CANO和CANl的中断服务程序清除相应的协处理器通道的中断标志位。
本步骤中，CANl唤醒和钥匙插入中断服务程序对休眠的CPU进行唤醒。本步骤中，碰撞信号中断服务程序通过捕获定时器对输入的方波的边沿进行捕捉，采样周期大于135ms吋，判断有碰撞发生，故障等级最高，以及时停止电机和车上的高压电器，保护车辆安全。本步骤中，时钟节拍中断服务程序为操作系统提供周期性的信号源，用于实现时间延时和确认超吋。本发明的时钟节拍率为1000次/秒。本步骤中，软件中断服务程序为多任务的调度提供ー种机制。參见图15，S13c中与上位机通信任务的流程图。S14a，调用铁电存储器读函数从铁电中读取表标尺数据放入全局数组中，读取标定量放入全局变量。程序中需要利用表标尺进行查表，标定量进行逻辑判断。S14b，通过CANO对上位机发来的数据进行接收并解析其ID进行判断。S14c, CAN数据ID为OxOCFEO 100_0x0CFE0B00中之一，程序将接收到的CAN数据下载到铁电存储器中表1标尺-表11标尺对应的地址，以实现表标尺的更改。例如，表1为30*1表格，共有30个标尺数据，每个数据为2个字节。ID为 OxOCFEOlOO的CAN数据为表1标尺数据，每帧CAN数据共8个字节，后6个字节为表1标尺数据，上位机软件共发送十帧CAN数据，共同組成了表1的标尺，下位机软件通过铁电存储器写函数将表1标尺写入铁电存储器中固定的地址。S14d, CAN数据ID为OxOCFFOlOO-OxOCFFOBOO中之一，程序将接收到的CAN数据下载到铁电中表1内容-表11内容对应的地址，以实现表内容的更改。S14e, CAN 数据 ID 为 0x0CFF3100_0x0CFF;3B00 中之一，程序将接收到的 CAN 数据下载到铁电中标定量1-标定量11对应的地址，以实现标定量的更改。例如，CAN数据ID为0x0CFF3100是单个标定量下载1的ID，8个字节的CAN数据每两个字节分别为油门1电压有效的最小值，油门1电压有效的最大值，油门2电压有效的最小值，油门2电压有效的最大值。下位机接收到此CAN数据帧进行解析，并将对应的标定量下载到铁电存储器相应的地址处。S14f，CAN数据ID为OxOCFFOOOO，继续判断此数据帧的第一个字节。本步骤中，第一个字节为0x01吋，下位机程序向铁电中所有地址写入Oxff来达到清空EE的目的。本步骤中，第一个字节为0x03时，对数据进行固化，只针对标尺数据，更改标尺数据后只有经过固化才可以将标尺数据下载到铁电之中。本步骤中，第一个字节为0x04吋，根据接收到的CAN数据第三字节进行判断。第三字节为0x01-OxOc中之一，从铁电中读取对应的表标尺1-表标尺11中之一，并通过CANO 发送给上位机，并在上位机上显示。第三字节为0x04-0x如中之一，从铁电中读取对应的表内容1-表内容11中之一，并通过CANO发送给上位机，并在上位机上显示。第三字节为0x81-0x8C中之一，从铁电中读取对应的标定量1_标定量11中之一， 并通过CANO发送给上位机，并在上位机上显示。本步骤中，第一个字节为0x05时，对车辆进行实时监測，连续发送多帧包含车辆各个测量值的CAN数据到上位机，并在上位机上逐一显示。例如，ID为OxOCFFO 101的CAN数据，8个字节的数据每两个字节分別为空调制冷开关状态，空调PTC请求输入状态，钥匙ON档当前状态，钥匙START档当前状态。下位机将此帧数据通过CANO发送到上位机使得4个开关量可以在上位机上直观的显示出来。本步骤中，第一个字节为0x07时，发送故障帧到上位机，使得上位机可以显示车辆当前的故障信息。參见图16，S13d中模拟量与数字量采集任务的流程图。S15a，对钥匙START档状态进行判断，当START档有效并且持续时间大于规定的值，START有效，可以判定车辆启动。S15b，每200MS对数字量(空调制冷开关，空调PTC请求输入，钥匙是否插入开关， 钥匙ON档状态，制动1当前状态，制动2当前状态，档位信息)进行一次采集，并将其写入相应的全局变量。S15c，通过AD转换器每50MS对模拟量(油门踏板1传感器电压，油门踏板2传感器电压，制动踏板传感器电压，真空泵传感器电压)进行一次采集并将其写入相应的全局变量。S15d，通过AD转换器每Is对模拟量(坡度传感器电压)进行一次采集，并将其写入相应的全局变量。參见图17，S13e中CAN数据的处理与收发任务的流程图。S16a，判断是否从CANl上接受到数据。S16b，接受到CANl的数据时，根据其ID解析其数据。接受到的CAN数据主要从电机控制器，电池管理系统，P档控制器等发送而来。例如，ID为0x0CFllF05的CAN数据为电机控制器发送而来，其CAN数据的3，4字节为电机实际转矩的高字节和低字节，5,6字节为电机转速的高字节和低字节。通过解析这帧数据，确定了电机当前的转速和转矩。S16c，没有接受到CANl的数据时，且当车辆不处于休眠状态时，间隔规定时间，通过CANl向车辆CAN总线发送电机控制帧和仪表状帧。例如，ID为0x08F10501的CAN数据，第一字节为电机的运行模式，4，5字节为电机转矩的高字节和低字节，通过发送此数据帧使电机按照所期望的运行。S16d，消息队列挂起等待要通过CANl发送的CAN数据，收到数据后通过CANl发送
JB ζ " ο參见图18，S13f中故障的处理任务的流程图。S17a，对车辆当前的故障等级进行判断，根据不同的故障等级执行相应的操作，及时知晓车辆的故障以保护车辆安全。S17b，故障等级为0，无故障，故障灯不亮。S17c，故障等级为1，有故障，故障灯不亮。S17d，故障等级为2，有故障，故障灯亮。S17e,故障等级为3，有故障，故障灯亮，跛行，限制车辆的输出转矩。S17f，故障等级为4，有故障，故障灯亮，最高等级的故障，及时停止电机运转和关闭车上的高压电器以保护车辆行驶安全。S17g，将车辆的各个实际状态量与标定量相比较，或根据相应逻辑，判断车辆实际的故障，并加入全局故障数组记录。当故障排除吋，及时在全局数组中删除该故障。
例如，当油门传感器的值大于标定量的最大值时，加入故障标号为2，故障等级为 3的故障。再例如，当标定时间内P，D，R，N四个档位都无效吋，加入故障标号为12，故障等级为4的故障。阶段S17g故障的加入和删除过程可以由本领域技术人员依据现有的故障诊断方式进行判断，在此不一一列挙。參见图19，S13g中逻辑的判断任务的流程图。S18a，本发明首次上电时执行休眠操作，电机停止运转，发送ー帧电机控制帧和一帧仪表状态帧并关闭所有的直流接触器。S18b，对车辆的操作模式进行判断。S18c，当充电开关为关，且钥匙是否插入开关为关，或者当充电开关为关，钥匙是否插入开关为开，并且钥匙ON档当前状态为关吋，操作模式都为休眠模式。如果先前的操作模式不是休眠模式，执行SlSa中的休眠操作。而且当钥匙是否插入开关为关吋，CPU进入休眠模式，以降低功耗。S18d，当充电开关为关，钥匙是否插入开关为开并且钥匙ON档当前状态为开吋， 操作模式为上电模式。本步骤中，当先前操作模式为充电模式时，执行SlSa中的休眠操作。本步骤中，当先前操作模式为休眠模式吋，按规定控制车上的高压电器是否上电和上电顺序。本步骤中，当先前操作模式为上电模式吋，根据Slfe中判断的钥匙START档状态， 当其有效时，系统进入驾驶模式。S18e，当充电开关为开吋，操作模式为充电模式。本步骤中，当先前操作模式为上电或驾驶模式时，执行SlSa中的休眠操作。本步骤中，当先前操作模式为休眠模式吋，按规定控制车上的高压电器是否上电和上电顺序。SlSf，当收到故障请求帧，并且当前操作模式不是休眠模式，通过消息队列向CANl 发送故障帧。S18g，当电机转速为0，档位为P档，当前操作模式不是休眠模式并且P档控制器的状态不是锁定，通过消息队列发送P档锁定帧。S18h，当操作模式为休眠模式或上电模式吋，不执行任务操作。S18i，当操作模式为驾驶模式吋，运用线性插值算法查表计算油门踏板开度和制动踏板开度，识别驾驶员意图。本步骤中，当油门踏板开度或制动踏板开度大于标定量值时，车辆处于正常行驶状态，制动优先，根据电机转速和油门开度查表确定加速转矩。本步骤中，当油门踏板开度或制动踏板开度无效时，当档位为P档，根据倾角传感器的值确定坡度，通过PID算法计算驻坡转矩，并输出给电机控制器，以实现自动驻坡功能。本步骤中，当油门踏板开度或制动踏板开度无效，档位也不为P档时，输出转矩为 O0
S18j，当操作模式为充电模式时，检测充电完成标识和超时条件，以退出充电模式。至此，本发明软件部分结束。以上所述仅为本发明的较佳实施方法，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改，等同替换以及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.ー种智能车辆控制器，其特征在干，包括微控制器単元，开关信号采集电路单元，模拟信号采集电路单元，碰撞信号采集电路单元，车身倾角信号采集电路单元，CAN总线接ロ电路单元，LIN总线接ロ电路单元，输出控制电路单元，存储器単元，电源管理単元；所述微控制器単元信号输入端与开关信号采集电路单元和模拟信号采集电路单元连接；所述微控制器単元信号输入端还与碰撞信号采集电路单元和车身倾角信号采集电路单元连接；所述微控制器単元信号输出端与输出控制电路单元连接，输出控制电路单元输出控制信号至车辆的执行机构；所述微控制器単元与CAN总线接ロ电路单元和LIN总线接ロ电路单元通信连接，所述微控制器単元还与存储器单元通信连接；所述电源管理単元与微控制器単元供电连接，另与上述其他単元供电连接，还与车辆传感器供电连接。
2.根据权利要求1所述的智能车辆控制器，其特征在于所述开关信号采集电路单元具有接ロ电平识别模块和滤波模块，所述电平识别模块可以识别输入电平类型，并传输至微控制器単元；所述模拟信号采集电路单元包括集成运算放大器，所述集成运算放大器实现模拟信号的采集缓冲处理和内外电路的隔离保护。
3.根据权利要求1所述的智能车辆控制器，其特征在于所述碰撞信号检测电路单元具有电压比较器，所述电压比较器保护内部电路，同时把采集到的碰撞强度信息进行滤波整形处理传输至微控制器単元的输入捕获比较信号，所述微控制器単元根据碰撞強度信息发出控制信号，切断动力，操作安全气囊；所述车身倾角传感器单元采集车身倾斜角度信息传输至微控制器単元，所述微控制器単元根据坡度信息值发出控制信号至CAN总线接ロ电路单元，实现上坡和下坡时的车速控制、自动驻坡、定速行驶的操作。
4.根据权利要求1所述的智能车辆控制器，其特征在于所述CAN总线接ロ电路单元、LIN总线接ロ电路单元获取车辆运行数据和CAN终端输入信息，同时输出控制协议，实现车辆操作和车辆信息反馈显示；所述输出控制电路单元接收微控制器单元发出的控制信号，输出控制信号至执行机构；控制外部执行机构的开启和关闭。
5.根据权利要求1所述的智能车辆控制器，其特征在于 微控制器単元内存储有如下执行任务模块任务1，进行与上位机通信(a)； 任务2，进行模拟量和数字量采集(b)； 任务3，进行CAN数据处理和收发(c)； 任务4，进行故障处理(d)； 任务5，实现驾驶过程的逻辑判断(e)；上述任务根据各自的优先级和中断进行任务调度，并由CAN总线接ロ实现控制外部执行机构，控制整车安全、行驶速度和自动驻坡。
6.根据权利要求5所述的智能车辆控制器，其特征在干，所述任务1具体为所述微控制器単元通过CAN总线接ロ与上位机进行通信，实现上位机对模拟量的标定数据表进行修改，将标定数据表存储于存储器单元中，系统控制模块根据采集数据内容进行查表，并采用线性插值算法确定车辆的实际エ况。
7.根据权利要求5所述的智能车辆控制器，其特征在干，所述任务2具体为所述微控制器单元对数字量模拟量进行连续采集，获得车辆关键量的状态，对所述关键量进行逻辑判断，输出判断信号至上位机，使得车辆安全，稳定的工作。
8.根据权利要求5所述的智能车辆控制器，其特征在干，所述任务3具体为所述微控制器単元通过CAN总线接ロ接入车辆CAN总线网络，实时解析电机控制器，电池管理系统，档位控制器，手持故障检测设备的CAN数据协议；将数据解析逻辑判断后发送电机控制帧、仪表状态帧、故障帧，使得车辆协调统ー的运行。
9.根据权利要求5所述的智能车辆控制器，其特征在干，所述任务4具体为所述微控制器単元通过模拟数字量的采集和解析的CAN数据与整车的标定量值进行比较，判断车辆当前的故障，并且记录故障；当达到故障等级时，执行停止电机运行和关闭高压电器，以保护车辆安全。
10.根据权利要求5所述的智能车辆控制器，其特征在干，所述任务5具体为所述微控制器単元通过钥匙开关的状态确定车辆运行模式，所述车辆运行模式为休眠模式，上电模式，驾驶模式，充电模式；所述休眠模式为关闭所有高压电器设备，自身进入休眠状态，功耗降至最低；所述上电模式为判断车辆高压电器是否上电及上电顺序。所述驾驶模式为根据驾驶员意图控制车辆按期望行驶，在驾驶模式中实现自动驻坡， 使车辆在坡上通过挂P档驻车；所述充电模式为实时检测充电完成标识，判断充电时车辆上高压电器是否上电及上电順序，结合车辆能源状況，进行能源分配，回收利用，使行驶距离和使用环境优化平衡。
全文摘要
本发明公开了一种智能车辆控制器，包括微控制器单元；所述微控制器单元信号输入端与开关信号采集电路单元和模拟信号采集电路单元连接；所述微控制器单元信号输入端还与碰撞信号采集电路单元和车身倾角信号采集电路单元连接；所述微控制器单元信号输出端与输出控制电路单元连接，输出控制电路单元输出控制信号至车辆的执行机构；所述微控制器单元与CAN总线接口电路单元和LIN总线接口电路单元通信连接，所述微控制器单元还与存储器单元通信连接；所述电源管理单元与微控制器单元供电连接，另与上述其他单元供电连接，还与车辆传感器供电连接。本发明的整车控制器成本低，稳定性好，功能强大，通用性好，抗干扰能力强，满足不同工况的需求。
文档编号G05B19/418GK102541016SQ20121000816
公开日2012年7月4日 申请日期2012年1月11日 优先权日2012年1月11日
发明者张韶丹, 狄艳军, 马国光, 齐晗 申请人:沈阳中科正方新能源技术有限公司