CN107490994A - 新能源汽车融合控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于汽车电子技术领域，尤其涉及新能源汽车融合控制系统，包括中央处理器、扩展电子设备接口、传感器接口、总线接口；所述中央处理器通过总线接口分别连接电池管理系统、电机控制系统、电子控制系统；所述中央处理器通过传感器接口连接多个传感器；所述中央处理器通过扩展电子设备接口连接多个扩展设备。本发明利用传感器和扩展设备数据获取车内状态数据和车外环境数据，经过中央处理器进行数据处理，最终实现对电池管理系统、电机控制系统、电子控制系统的综合管理以及数据的交互。
Description
技术领域
本发明属于汽车电子技术领域,尤其涉及一种新能源汽车融合控制系统，更具体的说，涉及一种各系统之间能够交互的新能源汽车融合控制系统。
背景技术
在电动汽车电子控制领域中,现有的技术通常由汽车电池管理,汽车电机控制系统与汽车电子控制系统多系统共同组成。其组成结构一般如图1所示。
这种基于解析性思维的系统构成方式下，电池管理系统、电机控制系统、电子控制系统作为独立的子系统，各自有一套独立的传感器、独立的决策、执行控制。各系统之间的数据交互很少，无法完成相对复杂的运算和综合决策。由于各系统采用独立的协议解析方式，整车传感器或电子系统的扩展必然涉及到每个系统的更改，造成扩展困难，且稳定性能差。
随着汽车智能化的发展，数据的采集、分析、通讯、决策具有需求数据类型多，数据量巨大，要求时间快速，计算速度快的特点。所以将需要一种集中化处理数据，快速通讯与判断执行的新方式来对汽车的总成系统与各子系统连接，需要强化集中运算能力，快速数据通道，快速执行的融合控制系统。
发明内容
本发明提供一种新能源汽车融合控制系统，以解决上述背景技术中传统的汽车控制系统，各系统之间的数据交互很少，且稳定性能差的问题。
本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：本发明提供一种新能源汽车融合控制系统，包括中央处理器、扩展电子设备接口、传感器接口、总线接口；
所述中央处理器通过总线接口分别连接电池管理系统、电机控制系统、电子控制系统；
所述中央处理器通过传感器接口连接多个传感器；
所述中央处理器通过扩展电子设备接口连接多个扩展设备。
进一步的，所述总线接口包括CAN总线收发器、第一电阻、第一电容，所述CAN总线收发器的电源端接第一电容的一端且都接电源电压，其收发端和控制端都与中央处理器连接，其输入端为总线接口的接入端口，且接第一电阻的一端，其输出端为总线接口的输出端口，且接第一电阻的另一端，所述第一电容的另一端接地。
进一步的，所述传感器接口包括第二电阻、第三电阻、第二电容、稳压器，所述第二电阻的一端为传感器接口接入端口，另一端接第三电阻的一端、齐纳二极管的阴极、第二电容的一端，所述第三电阻的另一端接齐纳二极管的阳极、第二电容的另一端且都接地。
进一步的，所述扩展电子设备接口包括收发器、第四电阻到第六电阻、第三电容，所述收发器的收发端和控制端与中央处理器连接，其电源端接电源电压，其接地端接地，其正极输入端为扩展电子设备接口的正极接入端口，且接第五电阻的一端、第四电阻的一端，其负极输入端为扩展电子设备接口的负极接入端口，且接第五电阻的另一端、第六电阻的一端，所述第四电阻的另一端接第三电容的一端且都接电源电压，所述第六电阻的另一端接第三电容的另一端且都接地。
进一步的，还包括电源转换模块，所述电源转换模块连接中央处理器的电源端。
进一步的，所述电源转换模块包括电源转换芯片、二极管、第四电容到第七电容，所述电源芯片的输入端接第四电容的一端、第五电容的一端、二极管的阴极，其输出端为电源电压的输出端，且接第六电容的一端、第七电容的一端，所述二极管的阳极接蓄电池，所述第四电容到第七电容的另一端都接地。
进一步的，所述中央处理器还分别连接复位电路和时钟电路。
本发明的新能源汽车融合控制系统的有益技术效果是：
1、本发明的电源转换模块将汽车低压蓄电池电源BAT转换成系统电源电压VCC。其中，二极管用于电源的反接保护，该电源转换模块中的电容用于为输入旁路电容或输出旁路电容对输入电压进行滤波，电压转换芯片能够完成高电压向低电压的转换，将蓄电池电压转变为适合系统应用的电压，能够为系统提供稳定性能好的电压。
2、本发明的传感器接口采用2个电阻构成分压电路，将传感器输出的电压转换为中央处理器的AD转换通道允许的电压范围，齐纳二极管用于对输入电压进行钳位以避免电压的波动对中央处理器造成损坏，该接口中的电容用于过滤传感器输出信号的高频干扰以确保检测的准确性。
3、本发明的扩展电子设备接口通过收发器连接到中央处理器的串口，其中该扩展电子设备接口中的电容用于收发器电源的滤波，电阻为总线提供合适的偏置电压。所有需要扩展的设备均按照事先制定 好的协议连接到设备扩展总线上，保障扩展设备接入后的稳定性能好。
4、本发明的新能源汽车融合控制系统通过总线接口与连接电池管理系统、电机控制系统、电子控制系统连接，通过传感器接口连接多个传感器，通过扩展电子设备接口连接多个扩展设备。利用传感器和扩展设备数据获取车内状态数据和车外环境数据，经过中央处理器进行数据处理，最终实现对电池管理系统、电机控制系统、电子控制系统的综合管理以及数据的交互。
附图说明
图1是传统的汽车控制系统的组成结构图；
图2是本发明的结构框图；
图3是本发明的融合控制系统的电路原理图。
图4是本发明的电源转换模块的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步描述：
本实施例包括：一种新能源汽车融合控制系统，如图2所示，包括中央处理器1、扩展电子设备接口3、传感器接口2、总线接口4；
中央处理器1通过总线接口4分别连接电池管理系统5、电机控制系统6、电子控制系统7；
其中，参考图3，总线接口4包括CAN总线收发器U1、第一电阻R12、第一电容C9，CAN总线收发器U1的电源端接第一电容C9的一端且都接电源电压VCC，其收发端和控制端都与中央处理器连接，其输入端为总线接口4的接入端口，且接第一电阻R12的一端，其输出端为总线接口4的输出端口，且接第一电阻R12的另一端，第一电容C9的另一端接地。图3中，CAN总线收发器选用TJA1050型号。
中央处理器1通过传感器接口2连接多个传感器；
其中，参考图3，传感器接口2包括第二电阻R2、第三电阻R3、第二电容C12、稳压器D2，第二电阻R2的一端为传感器接口2接入端口，另一端接第三电阻R3的一端、齐纳二极管D2的阴极、第二电容C12的一端，第三电阻R3的另一端接齐纳二极管D2的阳极、第二电容C12的另一端且都接地。
传感器接口经过电阻R2和R3、齐纳二极管D2 、电容C12进行电压变换和滤波后进入中央处理器的AD采集通道AD1。其中，采用2个电阻（R2、R3）构成分压电路，将传感器输出的电压转换为中央处理器的AD转换通道允许的电压范围，齐纳二极管D2用于对输入电压进行钳位以避免电压的波动对中央处理器造成损坏，该接口中的电容C12用于过滤传感器输出信号的高频干扰以确保检测的准确性。
中央处理器1通过扩展电子设备接口3连接多个扩展设备。
其中，参考图3，扩展电子设备接,3包括收发器U4、第四电阻R8到第六电阻R9、第三电容C8，收发器U4的收发端和控制端与中央处理器连接，其电源端接电源电压VCC，其接地端接地，其正极输入端为扩展电子设备接口3的正极接入端口，且接第五电阻R10的一端、第四电阻R8的一端，其负极输入端为扩展电子设备接口3的负极接入端口，且接第五电阻R10的另一端、第六电阻R9的一端，第四电阻R8的另一端接第三电容C8的一端且都接电源电压VCC，第六电阻R9的另一端接第三电容C8的另一端且都接地。
扩展电子设备接口通过收发器连接到中央处理器的串口，其中该扩展电子设备接口中的电容C8用于收发器U4电源的滤波，电阻R8、R9为总线提供合适的偏置电压，电阻R10为总线终端电阻。所有需要扩展的设备均按照事先制定 好的协议连接到设备扩展总线上,保障扩展设备接入后的稳定性能好。
本发明还包括电源转换模块，电源转换模块连接中央处理器的电源端。
参考附图4，电源转换模块包括电源转换芯片U5、二极管D1、第四电容C4到第七电容C7，电源芯片U5的输入端接第四电容C4的一端、第五电容C5的一端、二极管D1的阴极，其输出端为电源电压VCC的输出端，且接第六电容C6的一端、第七电容C7的一端，二极管D1的阳极接蓄电池BAT，第四电容C4到第七电容C7的另一端都接地。
电源转换模块将汽车低压蓄电池电源BAT转换成系统电源电压VCC。其中，二极管的用于电源的反接保护，该电源转换模块中的电容C4、C5用于为输入旁路电容对输入电压进行滤波，电容C6、C7为输出旁路电容对输出电压进行滤波,电压转换芯片U5能够完成高电压向低电压的转换，将蓄电池电压转变为适合系统应用的电压，能够为系统提供稳定性能好的电压
此外，中央处理器还分别连接复位电路和时钟电路。
工作原理：各子系统（如电池管理系统、电机控制系统、电子控制系统）、扩展设备、传感器的数据通过不同的接口上传到中央处理器；并将获取的车外环境数据和车内状态数据，传递给中央处理器进行数据处理；中央处理器对数据进行过滤和解析后；中央处理器根据数据解析结果刷新功能数据表。这样就完成了数据的第一步融合，即归一化。
中央处理器根据数据解析的结果确定当前的车辆运行状态（如驻车、启动、加速、减速、上坡等）、电池管理系统的状态（如剩余电量、电池电压、电池温度、输出功率等）、电机控制系统状态（如转速、扭矩、电机温度、故障信息等）以及扩展设备的状态（如360全景泊车、车道偏移预警、前车碰撞预警等）。中央处理器将根据不同设备总线的特征对数据进行重构，将数据转换为对应设备/系统能够识别的格式发送到对应设备/系统，以控制设备/系统的执行/切换动作。这样就完成了数据的第二步融合，即综合决策。
最终完成汽车网络及传感器数据的综合采集、汽车网络和车外环境的交互、扩展电子设备的接入和识别等功能。
本发明的新能源汽车融合控制系统通过总线接口与连接电池管理系统、电机控制系统、电子控制系统连接，通过传感器接口连接多个传感器，通过扩展电子设备接口连接多个扩展设备。利用传感器和扩展设备数据获取车内状态数据和车外环境数据，经过中央处理器进行数据处理，最终实现对电池管理系统、电机控制系统、电子控制系统的综合管理以及数据的交互。
利用本发明的技术方案，或本领域的技术人员在本发明技术方案的启发下，设计出类似的技术方案，而达到上述技术效果的，均是落入本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种新能源汽车融合控制系统，其特征在于：包括中央处理器、扩展电子设备接口、传感器接口、总线接口；
所述中央处理器通过总线接口分别连接电池管理系统、电机控制系统、电子控制系统；
所述中央处理器通过传感器接口连接多个传感器；
所述中央处理器通过扩展电子设备接口连接多个扩展设备。
2.根据权利要求1所述的一种新能源汽车融合控制系统，其特征在于，所述总线接口包括CAN总线收发器、第一电阻、第一电容，所述CAN总线收发器的电源端接第一电容的一端且都接电源电压，其收发端和控制端都与中央处理器连接，其输入端为总线接口的接入端口，且接第一电阻的一端，其输出端为总线接口的输出端口，且接第一电阻的另一端，所述第一电容的另一端接地。
3.根据权利要求1所述的一种新能源汽车融合控制系统，其特征在于，所述传感器接口包括第二电阻、第三电阻、第二电容、稳压器，所述第二电阻的一端为传感器接口接入端口，另一端接第三电阻的一端、齐纳二极管的阴极、第二电容的一端，所述第三电阻的另一端接齐纳二极管的阳极、第二电容的另一端且都接地。
4.根据权利要求1所述的一种新能源汽车融合控制系统，其特征在于，所述扩展电子设备接口包括收发器、第四电阻到第六电阻、第三电容，所述收发器的收发端和控制端与中央处理器连接，其电源端接电源电压，其接地端接地，其正极输入端为扩展电子设备接口的正极接入端口，且接第五电阻的一端、第四电阻的一端，其负极输入端为扩展电子设备接口的负极接入端口，且接第五电阻的另一端、第六电阻的一端，所述第四电阻的另一端接第三电容的一端且都接电源电压，所述第六电阻的另一端接第三电容的另一端且都接地。
5.根据权利要求1所述的一种新能源汽车融合控制系统，其特征在于，还包括电源转换模块，所述电源转换模块连接中央处理器的电源端。
6.根据权利要求5所述的一种新能源汽车融合控制系统，其特征在于，所述电源转换模块包括电源转换芯片、二极管、第四电容到第七电容，所述电源芯片的输入端接第四电容的一端、第五电容的一端、二极管的阴极，其输出端为电源电压的输出端，且接第六电容的一端、第七电容的一端，所述二极管的阳极接蓄电池，所述第四电容到第七电容的另一端都接地。
7.根据权利要求1所述的一种新能源汽车融合控制系统，其特征在于，所述中央处理器还分别连接复位电路和时钟电路。
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