集成无线通信和定位的纯电动汽车整车控制器装置的制作方法

本发明属于纯电动整车控制领域，具体涉及一种集成无线通信和定位的纯电动汽车整车控制器装置。

背景技术：

面对日趋严重的能源短缺与环境污染问题，新型车辆的开发利用越来越受到各国政府的高度重视。在这种背景下，清洁无污染、零排放的纯电动汽车成为当今最有发展前途的交通工具之一，在国家补贴逐年减少的情况下，纯电动汽车整车降成本变得尤为关键。

目前纯电动汽车上，作为核心控制部件的整车控制器和具有无线通信及定位功能的终端是分开的，这样增加了专门用于无线通信和定位的数据处理器，使得整车成本相应增加；终端数量和整车线束更多，使得整车电子系统的复杂程度增加，整车成本及售后成本增加。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种集成无线通信和定位的纯电动汽车整车控制器装置，将原本整车控制器的功能、无线通信功能和定位功能集中到整车控制器中实现，在控制电路板上通过内部连线连接在一起，原本整车控制器的控制算法和无线通信功能及定位功能的数据处理共用同一个处理器，从而不再需要专门用于无线通信和定位的数据处理器；减少终端数量和整车线束，使得整车电子系统的复杂程度降低，整车成本及售后成本得以降低；减少了专门用于无线通信和定位的数据处理器，进一步降低了整车成本。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：集成无线通信和定位的纯电动汽车整车控制器装置，包括处理器、模拟电压信号处理模块、输入电阻检测模块、开关量处理模块、6轴陀螺仪、频率信号处理模块、高压互锁处理模块、电源、高边驱动模块、低边驱动模块、pwm输出模块、隔离can收发器、gprs/3g模块和gps/bd双模定位模块；处理器分别与模拟电压信号处理模块、输入电阻检测模块、开关量处理模块、6轴陀螺仪、频率信号处理模块、高压互锁处理模块、电源、高边驱动模块、低边驱动模块、pwm输出模块、隔离can收发器、gprs/3g模块和gps/bd双模定位模块电连接；

处理器：整车控制器的处理器负责输入模拟信号的转换、整车数据运算与控制；整车控制器的处理器对整车输入信号进行运算处理，实现整车驱动控制，隔离can收发器和gprs/3g模块负责整车数据通信；

模拟电压信号处理模块：所述整车控制器的模拟电压信号处理模块采集加速踏板、制动踏板、真空泵气压传感器的电压信号，进行硬件滤波处理后，输入处理器进行adc转换，信号经过运算后由隔离can收发器下发相应的控制指令；

输入电阻检测模块：所述整车控制器的输入电阻检测模块检测直流充电电阻、交流充电电阻、温度传感器电阻，进行电阻-电压变换后，送入处理器进行adc转换，信号经过运算后由处理器下发相应的控制指令；

开关量处理模块：所述整车控制器的开关量处理模块接收钥匙on挡信号、直流充电确认信号、交流充电确认信号、手刹信号、档位信号、空调请求信号、ptc请求信号，进行分压处理得到处理器可以识别的电压信号范围，由处理器进行逻辑判断运算，进而下发相应指令进行控制；

6轴陀螺仪：所述整车控制器的6轴陀螺仪通过串口将原始数据发送给处理器，处理器对姿态进行解算，配合卡尔滤波算法，解析出最后的姿态角和加速度；

频率信号处理模块：所述整车控制器的频率信号处理模块将输入的交流充电检测点pwm信号经串联保护二极管和低通滤波处理后，处理器对其进行频率捕获和占空比计算，根据占空比大小来判断交流充电供电设备的最大供电能力；

高压互锁处理模块：所述整车控制器的高压互锁处理模块用来确认整个高压系统的完整性，高压互锁处理模块产生一个pwm信号，输出给高压系统回路，如果高压系统回路连接正常，会返回一个pwm信号给高压互锁处理模块，处理器比较输出和返回的信号，根据比较结果判断高压系统是否断开；

高边驱动模块和低边驱动模块负责与各类执行器连接，执行高边和低边驱动；

pwm输出模块：所述整车控制器的pwm输出模块用于调节电机散热水泵的转速；

隔离can收发器和gprs/3g模块负责整车数据通信；所述整车控制器的隔离can收发器实现3路can，负责与整车其他零部件之间的数据通信；

gprs/3g模块：所述的整车控制器的gprs/3g模块通过串口与处理器进行连接，实现无线数据通信，即将整车数据(包括位置信号)上传到后台服务器，从后台服务器接收更新的程序或标定数据；

gps/bd双模定位模块：所述整车控制器的gps/bd双模定位模块通过串口与处理器进行连接，并具有基站定位功能，在gps/bd的信号盲区自动切换到基站定位。

作为优选方式，所述处理器为32位双核mcu处理器。

作为优选方式，本发明还包括电源管理模块和5v传感器供电输出模块，电源管理模块的电源来自于电瓶，电源管理模块有两路电源输出，第一路电源输出连接5v传感器供电输出模块，5v传感器供电输出模块为车上的传感器进行供电，其电压反馈给处理器，由处理器采集检测，根据采集到的电压，当采集电压为0时，判断为外部连接短路到地；当采集电压为电瓶电压时，判断为外部连接短路到电瓶电压；当采集电压为正常电压范围以外时，判断为其他异常；第二路电源输出用于整车控制器的板上供电。

作为优选方式，本发明还包括片外flash、铁电存储器，片外flash、铁电存储器分别与处理器相连；

片外flash：所述整车控制器的片外flash和32位双核mcu处理器的片内flash实现程序烧录和本地数据存储；

铁电存储器实现关键的标定数据存储，确保关键数据不丢失。

作为优选方式，纯电动汽车的整车控制器由电瓶供电，保持常火状态，为了在熄火且不充电状态下降低功耗，集成无线通信和定位的纯电动汽车整车控制器装置增加低功耗模式，在低功耗模式下，保持32位双核mcu处理器、模拟电压信号处理模块、输入电阻检测模块、频率信号处理模块、隔离can收发器、gprs/3g模块和gps/bd双模定位模块的电源，关断其他模块的电源，此时32位双核mcu处理器进入降频低功耗模式，隔离can收发器和gps/bd双模定位模块进入休眠模式，隔离can收发器和gps/bd双模定位模块可由32位双核mcu处理器唤醒。

作为优选方式，所述整车控制器的模拟电压信号处理模块将采集到的信号滤波处理后输入32位双核mcu处理器进行12位adc转换。

作为优选方式，高边和低边驱动控制包括直流充电接触器控制、真空泵控制、交流充电接触控制、交流充电电阻闭合控制、兼容12v充电控制、ptc高压继电器控制、空调高压继电器控制、散热风扇控制、水泵控制、一体化电源柜主正控制、一体化电源柜主负控制、预充继电器控制、dcdc高压继电器控制、充电互锁控制。

作为优选方式，高边驱动模块和低边驱动模块具有短路、高温、过压保护，并能检测及反馈断路、短路故障给处理器。

作为优选方式，3路can相互间的数据交换必须通过整车控制总成网关才能实现，can1连接电机控制器和数据采集器，主要进行动力控制数据交换和数据监控、数据采集分析；can2连接电池管理控制器、仪表、充电机、abs，主要显示整车信息、动力系统信息、储能系统信息、停车充电时电池管理与充电机的数据交换、与abs信息交互；can3连接dc/ac、dc/dc和空调压缩机，主要用于控制电动辅助系统。

作为优选方式，所述的整车控制器的gprs/3g模块带有屏蔽罩；所述整车控制器的gps/bd双模定位模块带有屏蔽罩。

本发明的有益效果是：本发明将无线通信和定位功能集成进整车控制器里，将原本整车控制器的功能、无线通信功能和定位功能集中到整车控制器中实现，在控制电路板上通过内部连线连接在一起，原本整车控制器的控制算法和无线通信功能及定位功能的数据处理共用同一个处理器，从而不再需要专门用于无线通信和定位的数据处理器；减少了终端数量和整车线束，使得整车电子系统的复杂程度更加简化，整车成本和售后成本得以降低；减少了专门用于无线通信和定位的数据处理器，进一步降低了整车成本。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明低功耗模式图；

图3为本发明can网络连接示意图；

图中，1-32位双核mcu处理器，2-模拟电压信号处理模块，3-输入电阻检测模块，4-开关量处理模块，5-6轴陀螺仪，6-频率信号处理模块，7-高压互锁处理模块，8-电源管理模块，9-片外flash，10-铁电存储器，11-高边驱动模块，12-低边驱动模块，13-pwm输出模块，14-隔离can收发器，15-gprs/3g模块，16-gps/bd双模定位模块，17-5v传感器供电输出模块。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

现有技术将整车控制器和具有无线通信及定位功能的终端独立开，这样增加了专门用于无线通信及定位的数据处理器，使得整车成本相应增加；终端数量和整车线束更多，使得整车电子系统的复杂程度增加，整车成本及售后成本增加。上述问题归根结底是由于整车控制器和具有无线通信及定位功能的终端独立开造成的，本发明所述的集成无线通信和定位的纯电动汽车整车控制器装置，将原本整车控制器的功能、无线通信功能和定位功能集中到整车控制器中实现，在控制电路板上通过内部连线连接在一起，原本整车控制器的控制算法和无线通信功能及定位功能的数据处理共用同一个处理器，从而不再需要专门用于无线通信和定位的数据处理器。减少了终端数量和整车线束，使得整车电子系统的复杂程度降低，整车成本及售后成本得以降低；减少了专门用于无线通信和定位的数据处理器，进一步降低了整车成本。

如图1～图3所示，集成无线通信和定位的纯电动汽车整车控制器装置，包括处理器、模拟电压信号处理模块2、输入电阻检测模块3、开关量处理模块4、6轴陀螺仪5、频率信号处理模块6、高压互锁处理模块7、电源、高边驱动模块11、低边驱动模块12、pwm输出模块13、隔离can收发器14、gprs/3g模块15和gps/bd双模定位模块16(图1中为gps/北斗双模模块)；处理器分别与模拟电压信号处理模块2、输入电阻检测模块3、开关量处理模块4、6轴陀螺仪5、频率信号处理模块6、高压互锁处理模块7、电源、高边驱动模块11、低边驱动模块12、pwm输出模块13、隔离can收发器14、gprs/3g模块15和gps/bd双模定位模块16电连接；

处理器：整车控制器的处理器负责输入模拟信号的转换、整车数据运算与控制；整车控制器的处理器对整车输入信号进行运算处理，实现整车驱动控制，隔离can收发器14和gprs/3g模块15负责整车数据通信；

模拟电压信号处理模块2：所述整车控制器的模拟电压信号处理模块2采集加速踏板、制动踏板、真空泵气压传感器的电压信号，进行硬件滤波处理后，输入处理器进行adc转换，信号经过运算后由隔离can收发器14下发相应的控制指令；

输入电阻检测模块3：所述整车控制器的输入电阻检测模块3检测直流充电电阻、交流充电电阻、温度传感器电阻，进行电阻-电压变换后，送入处理器进行adc转换，信号经过运算后由处理器下发相应的控制指令；

开关量处理模块4：所述整车控制器的开关量处理模块4接收钥匙on挡信号、直流充电确认信号、交流充电确认信号、手刹信号、档位信号、空调请求信号、ptc请求信号，进行分压处理得到处理器可以识别的电压信号范围，由处理器进行逻辑判断运算，进而下发相应指令进行控制；

6轴陀螺仪5：所述整车控制器的6轴陀螺仪5通过串口将原始数据发送给处理器，处理器对姿态进行解算，配合卡尔滤波算法，解析出最后的姿态角和加速度；

频率信号处理模块6：所述整车控制器的频率信号处理模块6将输入的交流充电检测点pwm信号经串联保护二极管和低通滤波处理后，处理器对其进行频率捕获和占空比计算，根据占空比大小来判断交流充电供电设备的最大供电能力；

高压互锁处理模块7：所述整车控制器的高压互锁处理模块7用来确认整个高压系统的完整性，高压互锁处理模块7产生一个pwm信号，输出给高压系统回路，如果高压系统回路连接正常，会返回一个pwm信号给高压互锁处理模块7，处理器比较输出和返回的信号，根据比较结果判断高压系统是否断开；

高边驱动模块11和低边驱动模块12负责与各类执行器连接，执行高边和低边驱动；

pwm输出模块13：所述整车控制器的pwm输出模块13用于调节电机散热水泵的转速；

隔离can收发器14和gprs/3g模块15负责整车数据通信；所述整车控制器的隔离can收发器14实现3路can，负责与整车其他零部件之间的数据通信；

gprs/3g模块15：所述的整车控制器的gprs/3g模块15通过串口与处理器进行连接，实现无线数据通信，即将整车数据(包括位置信号)上传到后台服务器，从后台服务器接收更新的程序或标定数据；

gps/bd双模定位模块16：所述整车控制器的gps/bd双模定位模块16通过串口与处理器进行连接，并具有基站定位功能，在gps/bd的信号盲区自动切换到基站定位。

优选地，所述处理器为32位双核mcu处理器1，其主频为180mhz。

优选地，本发明还包括电源管理模块8和5v传感器供电输出模块17，电源管理模块8的电源来自于电瓶，电源管理模块8有两路电源输出，第一路电源输出连接5v传感器供电输出模块17，5v传感器供电输出模块17为车上的传感器进行供电，其电压反馈给处理器，由处理器采集检测，根据采集到的电压，当采集电压为0时，判断为外部连接短路到地；当采集电压为电瓶电压时，判断为外部连接短路到电瓶电压；当采集电压为正常电压范围以外时，判断为其他异常；第二路电源输出用于整车控制器的板上供电。

优选地，本发明还包括片外flash9、铁电存储器10，片外flash9、铁电存储器10分别与处理器相连；

片外flash9：所述整车控制器的片外flash9和32位双核mcu处理器1的片内flash实现程序烧录和本地数据存储；

铁电存储器10实现关键的标定数据存储，确保关键数据不丢失。

优选地，如图2所示，纯电动汽车的整车控制器由电瓶供电，保持常火状态，为了在熄火且不充电状态下降低功耗，集成无线通信和定位的纯电动汽车整车控制器装置增加低功耗模式，在低功耗模式下，保持32位双核mcu处理器1、模拟电压信号处理模块2、输入电阻检测模块3、频率信号处理模块6、隔离can收发器14、gprs/3g模块15和gps/bd双模定位模块16的电源，关断其他模块的电源，此时32位双核mcu处理器1进入降频低功耗模式，隔离can收发器14和gps/bd双模定位模块16进入休眠模式，隔离can收发器14和gps/bd双模定位模块16可由32位双核mcu处理器1唤醒。

优选地，所述整车控制器的模拟电压信号处理模块2将采集到的信号滤波处理后输入32位双核mcu处理器1进行12位adc转换。

优选地，高边和低边驱动控制包括直流充电接触器控制、真空泵控制、交流充电接触控制、交流充电电阻闭合控制、兼容12v充电控制、ptc高压继电器控制、空调高压继电器控制、散热风扇控制、水泵控制、一体化电源柜主正控制、一体化电源柜主负控制、预充继电器控制、dcdc高压继电器控制、充电互锁控制。

优选地，高边驱动模块11和低边驱动模块12具有短路、高温、过压保护，并能检测及反馈断路、短路故障给处理器。

优选地，如图3所示，3路can相互间的数据交换必须通过整车控制总成网关才能实现，can1连接电机控制器和数据采集器，主要进行动力控制数据交换和数据监控、数据采集分析；can2连接电池管理控制器、仪表、充电机、abs，主要显示整车信息、动力系统信息、储能系统信息、停车充电时电池管理与充电机的数据交换、与abs信息交互；can3连接dc/ac、dc/dc和空调压缩机，主要用于控制电动辅助系统。

优选地，所述的整车控制器的gprs/3g模块15带有屏蔽罩；所述整车控制器的gps/bd双模定位模块16带有屏蔽罩，设置屏蔽罩可以防止电磁干扰。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。