CN102043386B - 数字式重型汽车动力输出调节控制器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种数字式重型汽车动力输出调节控制器，包括电源模块，按键开关模块，输出多路开关模拟量；多路选择模块，输入多路经过滤波的开关模拟量，选择输出一路开关模拟量；CAN通讯接口模块，与整车通讯网络信号连接；和CPU模块，将多路选择模块输出的开关模拟量转化成数字信号，并经分析处理后通过CAN通讯接口模块发送给发动机电子控制系统数字控制信号；CAN通讯接口模块反馈给CPU模块作为闭环控制反馈信号的整车通讯网络信号。本发明的有益效果是：能够进行闭环控制，调节精度高，接口简单、功能丰富，非常适用于重型汽车的动力输出调节控制。
Description
技术领域
本发明属于重型汽车电控技术领域，特别涉及一种数字式重型汽车动力输出调节控制器。
背景技术
目前，国内绝大部分重型汽车的动力输出调节操作装置多由手油门或者电位器来实现的，但存在调节精度低、无法实时反馈调节结果、无法判定被控对象是否处于故障状态等诸多不足之处，随着重型汽车使用范围越来越广以及客户对动力输出的精度要求越来越高，使得原有的手油门或电位器式的开环调节器无法满足客户的实际应用需求。
发明内容
为解决以上技术上的不足，本发明提供了一种设计合理、调节方便、调节精度高的数字式重型汽车动力输出调节控制器。
本发明是通过以下措施实现的：
本发明的一种数字式重型汽车动力输出调节控制器，包括电源模块，
按键开关模块，输出多路开关模拟量；
多路选择模块，输入多路经过滤波的开关模拟量，选择输出一路开关模拟量；
CAN通讯接口模块，与整车通讯网络信号连接；和
CPU模块，将多路选择模块输出的开关模拟量转化成数字信号，并经分析处理后通过CAN通讯接口模块发送给发动机电子控制系统数字控制信号；CAN通讯接口模块反馈给CPU模块作为闭环控制反馈信号的整车通讯网络信号。
同时兼容的，上述CPU模块内包含有PWM控制器，PWM信号输出端连接有滤波运放模块，滤波运放模块信号连接发动机电子控制系统。
上述CPU模块连接有LCD显示器，能够在LCD显示器上显示数据。
本发明的有益效果是：通过数字信号控制，并能够进行闭环控制，调节精度高，根据实时反馈调节结果判定被控对象是否处于故障状态，依据故障等级从系统安全角度对被控对象进行跛行控制或者不控制等，满足了客户对动力输出精度越来越高的要求。兼容了老式控制器，使用范围更加广泛。还具有调节量实时显示等功能。同时其接口简单、功能丰富，非常适用于重型汽车的动力输出调节控制。
附图说明
图1为本发明的结构连接框图。
图2为本发明电源模块电路原理图。
图3为本发明CPU模块电路原理图。
具体实施方式
下面对本发明具体实施方式做具体说明。
如图1、3所示，本发明的数字式重型汽车动力输出调节控制器，包括电源模块、按键开关模块、多路选择模块、CAN通讯接口模块、滤波运放模块和CPU模块。按键开关模块连接滤波器，滤波器连接多路选择模块，多路选择模块连接CPU模块，CPU模块连接CAN通讯接口模块、滤波运放模块和LCD显示器，CAN通讯接口模块与整车通讯网络信号连接。
本发明通过程序设定可以实现以下功能：调节按键开关模块可以线性调节动力输出轴的转速以及输出扭矩；CPU通过CAN总线实时获取被控对象当前运行状态的反馈信号，计算出实际值与操作者调节值的偏差，进行反馈闭环控制；通过LCD显示器实时显示当前动力输出轴的转速以及输出扭矩；实时检测并显示被调节对象故障诊断状态信息，检测到被控对象发生故障，依据故障等级从系统安全角度对被控对象进行跛行控制或者不控制等。
具体地，按键开关模块输出多路开关模拟量，多路选择模块输入多路经过滤波器滤波后的开关模拟量，并选择输出一路开关模拟量给CPU模块。多路选择模块具有双二极管电压钳位功能，保护CPU接口安全。一般采用五路开关模拟量，CPU模块对多路选择模块进行片选以及编码，使多路选择模块输出特定的某一开关模拟量到CPU模块。CPU模块将开关模拟量转换成数字信号，获取操作者的动作意图，将其计算为数值参考控制量，通过CAN总线向被控对象发出控制命令以及控制数值。CAN通讯接口模块反馈给CPU模块作为闭环控制反馈信号的整车通讯网络信号，通过与参考控制量相比较得出差值，进行闭环控制。具体地，整车通讯网络中的故障信息作为本发明的控制器闭环控制的反馈信号，并作为一个重要触发条件：如果没有故障或者轻微故障，控制器能够实时高效的工作；如果是一般故障控制器将执行基本范围调节，调节范围在预设的区域中，确保用户跛行功能；如果是严重故障，控制器将切断控制，确保整车系统安全。
CPU模块的控制信号输出还有兼容老式控制器的一种方式，CPU模块内包含PWM控制器，其PWM信号输出端连接有滤波运放模块，滤波运放模块信号连接发动机电子控制系统。将CPU输出的PWM信号进行RC一阶低通滤波，输入到运算放大器的同向端，使该信号具有高输入阻抗和低输出阻抗，使之成为幅值可调的模拟信号，输出给发动机电子控制系统。CPU通过调节PWM的占空比来改变模拟量值，PWM信号经过RC滤波后由离散的数字信号变为连续的模拟信号。由于RC电路的输出阻抗比较大，所以又增加了一级同向比例运放模块，这样可以降低了输出阻抗。
如图2所示，电源模块为本发明的控制器提供标准的+5V电源。它带有防反接以及抛负载保护、短路保护等功能，确保供电系统安全。D1二极管确保防止供电电源反接，如果反接则二极管截止，保护系统安全；D2、TVS管主要吸收外部系统的高压脉冲扰动比如瞬间抛负载等情况；U3为开关电源，使输入的8~32V电源调节为系统所需的+5V电源。
CAN通讯接口电路模块包含了收发驱动芯片、共模扼流线圈、终端电阻等部件。由于含有终端电阻，所以车辆外部可以减少一个外置的终端电阻节约成本。共模扼流线圈连接到收发器，过滤了总线上的共模干扰，提高通讯质量。
LCD显示器采用对比度线性可调的点阵式液晶屏，连接到CPU输入输出引脚，将CPU处理后的结果以及数据实时显示出来，具有实时显示调节结果以及故障提示等功能。
按键开关模块以及滤波器适合重型汽车24V系统的高/低控制输入都兼容开关类型，内部含有RC一阶滤波电路减少扰动输入，该模块将开关量信号转换成模拟量0~5V的电压值，使开关具备诊断功能，适用于8~32V宽的电压范围。
本发明无论从整体功能还是操作方式上都兼顾了实用与便捷的需要，并经过了装车验证。使用者需要将CAN总线通讯线束接入整车通讯网络，其次将调节控制器的电源线束接入整车15#电源系统；起动车辆，通过功能键选取转速控制或者扭矩控制方式，通过SET+或者SET-按键增加或减小控制数值，实时观察显示屏的反馈数值，其中转速调节精度为10转/分钟，扭矩调节精度为1%的参考扭矩；OFF按键关闭调节控制器对车辆的调节控制，恢复车辆先前的控制状态。
上述实施例所述是用以具体说明本专利，文中虽通过特定的术语进行说明，但不能以此限定本专利的保护范围，熟悉此技术领域的人士可在了解本专利的精神与原则后对其进行变更或修改而达到等效目的，而此等效变更和修改，皆应涵盖于权利要求范围所界定范畴内。
Claims (3)
1.一种数字式重型汽车动力输出调节控制器，包括电源模块，其特征在于，还包括：
按键开关模块，输出多路开关模拟量；
多路选择模块，输入多路经过滤波的开关模拟量，选择输出一路开关模拟量；
CAN通讯接口模块，与整车通讯网络信号连接；和
CPU模块，将多路选择模块输出的开关模拟量转化成数字信号，并经分析处理后通过CAN通讯接口模块发送给发动机电子控制系统数字控制信号；CAN通讯接口模块反馈给CPU模块作为闭环控制反馈信号的整车通讯网络信号。
2.根据权利要求1所述的数字式重型汽车动力输出调节控制器，其特征在于：所述CPU模块内包含有PWM控制器，PWM信号输出端连接有滤波运放模块，滤波运放模块信号连接发动机电子控制系统。
3.根据权利要求1所述数字式重型汽车动力输出调节控制器，其特征在于：所述CPU模块连接有LCD显示器。
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