CN107014564A - 一种用于电动汽车的惯性测量单元 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于电动汽车的惯性测量单元，包括角速度传感电路、双轴加速度传感电路，与角速度传感电路和双轴加速度传感电路连接的模拟信号处理电路，模拟信号处理电路将采集的信号处理后传送至与之连接的微控制器电路，通过微控制器电路中的AD信号转换模块将模拟信号转换，而后由微控制器处理，处理后的数据信息打包，发送到CAN总线收发电路，由CAN总线收发电路将数据发送到整车CAN网络；电源供电电路为电路供电。本发明同时采集、处理与传输汽车横摆角速度、横向加速度、纵向加速度信号的惯性测量单元，提供过压、过流、反接保护，抗振性强，数据稳定，故障率低，可靠性高；可以用于电动汽车的电子差速系统与车身稳定控制系统。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于电动汽车的惯性测量单元，属于新能源汽车技术领域。
背景技术
伴随着日益严重的大气污染与能源危机，新能源汽车成为国内外研究的热点，电动汽车的研发引起了广泛关注。同时，随着汽车工业持续发展，汽车控制技术不断进步，智能控制成为近年汽车控制的主要研究方向，汽车电子在整车成本中的比例越来越高，汽车产品创新的90%源自于智能控制技术，对于汽车安全性的要求在不断提高，汽车主动安全控制的研发日益引起汽车研发人员的高度重视。
对于传统汽车而言，车身稳定控制系统近年来快速发展，描述汽车稳定性能的两个关键物理量为侧向加速度与横摆角速度。对于电动汽车而言，需要通过电子差速控制系统才能保证车身的稳定性，因此研究电子差速系统，也需要采集汽车的横摆角速度与横向加速度信号。需要系统同时采集、处理与传输汽车横摆角速度、横向加速度、纵向加速度信号的惯性测量单元，惯性测量单元可以用于电动汽车的电子差速系统与车身稳定控制系统，必须具有过压保护、过流保护、反接保护，抗振性强，数据稳定可靠，故障率低，可靠性高等特点，但是现有技术中的惯性测量单元存在问题。
发明内容
本发明的目的在于解决当前技术中存在的问题，旨在提供一种用于电动汽车的实时测量、处理与传输汽车横摆角速度与侧向加速度信号，性能稳定的惯性测量单元。
为达到上述目的，本发明所采用的技术手段是：一种用于电动汽车的惯性测量单元，包括角速度传感电路、双轴加速度传感电路，与角速度传感电路和双轴加速度传感电路连接的模拟信号处理电路，模拟信号处理电路将采集的信号处理后传送至与之连接的微控制器电路，通过微控制器电路中的AD信号转换模块将模拟信号转换，而后由微控制器处理，处理后的数据信息打包，发送到CAN总线收发电路，由CAN总线收发电路将数据发送到整车CAN网络；电源供电电路为电路供电。
进一步的，所述角速度传感电路采用横摆角速度计，双轴加速度传感电路中采用的横向加速度传感器、纵向加速度传感器为双轴加速度计。
进一步的，所述电源供电电路包含过压保护、过流保护及反接保护电路。
进一步的，所述微控制器电路采用逐次比较型12位AD转换电路，微控制器采集横摆角速度、纵向加速度、横向加速度信号进行AD转换，将得到的数字信号进行校正与滤波，滤波选用限幅滤波、滑动平均滤波、低通滤波的一种，将滤波后的数据信号打包发送到CAN总线收发电路，打包的数据标准符合SAE J1939数据协议。
进一步的，所述模拟信号处理电路采用电容C37、电容C38的一端共地，电容C37的另一端接放大器U12一个输出端，电容C38接放大器另一个输出端，通过调整电容C37和电容C38实现调整低通滤波的截止频率。
进一步的，所述电源供电电路为整套系统提供可靠的电源电压，其中输入电压范围8～42V，输出为5V，主回路中连接保险丝U5，在保险丝U5的输出端连接两个并联的整流二极管D2、D3的正极，二极管D2与二极管D3负极连接稳压管D5的一端，稳压管D5的另一端接地。
本发明的有益效果在于：通过本设计同时采集、处理与传输汽车横摆角速度、横向加速度、纵向加速度信号的惯性测量单元，提供过压保护、过流保护、反接保护，抗振性强，数据稳定可靠，故障率低，可靠性高；可以用于电动汽车的电子差速系统与车身稳定控制系统。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的阐述。
图1是本发明的系统结构示意图；
图2是本发明微控制器处理数据信号流程图；
图3是本发明模拟信号低通滤波电路图；
图4是本发明电源供电保护电路图。
具体实施方式
本实施例中，采用微机电系统MEMS角速度传感器与双轴加速度传感器，二者提供汽车的横摆角速度、纵向加速度与横向加速度信息，集成度高、成本低、安装简单。
如图1所示，一种用于电动汽车的惯性测量单元，角速度传感器电路101与双轴加速度传感器电路102输出模拟信号，模拟信号幅度为0～5V，模拟信号处理电路103采集模拟信号，进行硬件低通滤波，低通滤波的截止频率可通过调整电容C37、C38来实现，如图3所示，滤除噪声信号，使数据信号更加准确；模拟信号电路103将模拟信号输入至微控制器电路104。
微控制器电路104带有AD模拟采集、转换电路，采用逐次比较型12位AD转换电路，微控制器电路104对横摆角速度、纵向加速度、横向加速度信号进行处理，处理流程如图2所示，微控制器采集传感器信号，并进行AD转换，将得到的数字信号进行校正与滤波，滤波方法可选用限幅滤波、滑动平均滤波、低通滤波等，将滤波后的数据信号打包发送到微控制器CAN模块，打包的数据标准符合SAE J1939数据协议，准备发送。
微控制器电路104将打包的数据信号，发送到CAN总线收发电路105，由CAN总线收发电路105将数据发送到整车CAN网络。
电源供电电路106负责为整套系统提供可靠的电源电压，其中输入电压范围可达8～42V，输出为5V，并提供反接保护、过压保护与过流保护。反接保护通过主回路中加整流二极管402来实现，过压保护通过TVS403实现，过流保护在主回路中加保险丝401来实现，具体方式如图4所示。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种用于电动汽车的惯性测量单元，包括角速度传感电路、双轴加速度传感电路，与角速度传感电路和双轴加速度传感电路连接的模拟信号处理电路，模拟信号处理电路将采集的信号处理后传送至与之连接的微控制器电路，通过微控制器电路中的AD信号转换模块将模拟信号转换，而后由微控制器处理，处理后的数据信息打包，发送到CAN总线收发电路，由CAN总线收发电路将数据发送到整车CAN网络；电源供电电路为电路供电。
2.根据权利要求1所述的用于电动汽车的惯性测量单元，其特征在于：所述角速度传感电路采用横摆角速度计，双轴加速度传感电路中采用的横向加速度传感器、纵向加速度传感器为双轴加速度计。
3.根据权利要求1所述的用于电动汽车的惯性测量单元，其特征在于：所述电源供电电路包含过压保护、过流保护及反接保护电路。
4.根据权利要求1所述的用于电动汽车的惯性测量单元，其特征在于：所述微控制器电路采用逐次比较型12位AD转换电路，微控制器采集横摆角速度、纵向加速度、横向加速度信号进行AD转换，将得到的数字信号进行校正与滤波，滤波选用限幅滤波、滑动平均滤波、低通滤波的一种，将滤波后的数据信号打包发送到CAN总线收发电路，打包的数据标准符合SAE J1939数据协议。
5.根据权利要求1所述的用于电动汽车的惯性测量单元，其特征在于：所述模拟信号处理电路采用电容C37、电容C38的一端共地，电容C37的另一端接放大器U12一个输出端，电容C38接放大器另一个输出端，通过调整电容C37和电容C38实现调整低通滤波的截止频率。
6.根据权利要求3所述的用于电动汽车的惯性测量单元，其特征在于：所述电源供电电路为整套系统提供可靠的电源电压，其中输入电压范围8～42V，输出为5V，主回路中连接保险丝U5，在保险丝U5的输出端连接两个并联的整流二极管D2、D3的正极，二极管D2与二极管D3负极连接稳压管D5的一端，稳压管D5的另一端接地。
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