CN107953840B

CN107953840B - 电动汽车加速踏板信号抗干扰传输及预处理电路

Info

Publication number: CN107953840B
Application number: CN201711254059.3A
Authority: CN
Inventors: 杨欣; 褚慧
Original assignee: Guangxi Long Star New Energy Vehicle Technology Co Ltd
Current assignee: Guangxi Long Star New Energy Vehicle Technology Co., Ltd.
Priority date: 2017-12-03
Filing date: 2017-12-03
Publication date: 2019-01-25
Anticipated expiration: 2037-12-03
Also published as: CN107953840A

Abstract

本发明公开了电动汽车加速踏板信号抗干扰传输及预处理电路，包括行程信号采集电路、频率电压转换电路、窗口比较电路、电压调节电路、制动器触发电路，通过双路传感器检测、差动噪声抑制滤波、转换为方波信号，经稳压管稳压后经传输线传输，提高了信号测量、采集的精度；频率电压转换器转换为幅值成正比的0‑5V电压信号，进入窗口比较电路分析，正常行程位置时，输出高电平中断信息到ECU控制器，由档位控制模块信号端接收经分压电路、光电耦合器、三极管Q3、复合调整三极管Q1、Q2调整后的稳定的0‑5V电压，提高了档位控制模块控制的精度；否则，输出低电平和0‑5V电压信号耦合到制动器触发电路，制动控制模块进行紧急制动，提高了电动汽车运行的安全性。

Description

电动汽车加速踏板信号抗干扰传输及预处理电路

技术领域

本发明涉及电动汽车技术领域，特别是涉及电动汽车加速踏板信号抗干扰传输及预处理电路。

背景技术

在电动汽车行驶过程中，加速传感器采集加速踏板加速信号，传递给控制器ECU，控制器ECU经过分析、判断，通过执行机构ABS控制电机输出的转速和功率，实现加速踏板踏下时转速升高，抬起时转速下降，传感器采集的微弱信号在传输过程易衰减且受外界环境干扰，准确性、可靠性差，信号异常时，由于控制器接收的是原始测量信号，需分析判断，造成控制器ECU不能根据加速踏板信号有效、准确的控制电动汽车运行状态，甚至造成电动汽车失控，引发交通事故。

所以本发明提供一种新的方案来解决此问题。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的在于提供电动汽车加速踏板信号抗干扰传输及预处理电路，具有构思巧妙、人性化设计的特性，通过双路传感器检测、转换为数字方波信号，经传输线传输，避免了信号传输过程中衰减、受外界干扰的问题，提高了信号测量、采集的精度，有利于控制器ECU有效准确的控制电动汽车运行状态，异常信号时低电平有效中断信息到制动控制模块进行紧急制动，提高了电动汽车运行的安全性。

其解决的技术方案是，包括行程信号采集电路、频率电压转换电路、窗口比较电路、电压调节电路、制动器触发电路，其特征在于，所述行程信号采集电路将两路位移传感器采集的0-5V加速踏板行程位移信号，经电阻R1、R2、电感L1、L2、电容C3组成的滤波电路滤除多余噪声信号，电阻R3、R4、R5、R6、R7、电容C4、运算放大器AR2组成的方波电路转换为方波信号，经反向串联的稳压管Z1、Z2稳压后进入频率电压转换芯片U1、电阻R8、R9、电容C5、C6、二极管D1、D2组成频率电压转换电路转换为幅值与方波频率成正比的电压信号，进入窗口比较电路分析行程位置，正常时，输出高电平中断信息到档位控制模块，档位控制模块信号端接收电压信号经电压调节电路中电阻R5、R6、电位器RP1分压电路采样，光电耦合器反馈，三极管Q1、Q2、Q3调整管调整输出稳定的0-5V电压到档位控制模块；

所述电压调节电路包括电阻R5、R6、电位器RP1组成的分压电路对频率电压转换电路经复合调整三极管Q1、Q2输出的电压信号进行采集，传输到光电耦合器U2的输入端，光电耦合器的输入端有电压差时，输入端有电流流过，引起输出端电压发生变化，此电压反馈到三极管Q3的CE结，三极管Q3的CE结电压变化引起复合调整三极管Q1、Q2的BE结电压变化，从而输出输出稳定的0-5V电压到档位控制模块。

由于以上技术方案的采用，本发明与现有技术相比具有如下优点：

1, 加速踏板顶面和底面分别设置位移传感器，两路检测信号经LC、差动噪声抑制滤波后，转换为数字方波信号，经反向串联的稳压管Z1、Z2稳压后经传输线传输，避免了信号传输过程中衰减、受外界干扰的问题，提高了信号测量、采集的精度；

2，频率电压转换器将传输过来的方波频率信号转换为幅值成正比的0-5V电压信号，通过窗口比较电路简单初步分析0-5V电压信号对应的加速踏板行程位置，正常行程位置时，输出高电平中断信息到ECU控制器，ECU控制器控制由档位控制模块信号端接收0-5V电压信号经电阻R5、R6、电位器RP1分压电路采样，光电耦合器反馈，三极管Q1、Q2、Q3调整管调整输出稳定的0-5V电压，提高了档位控制模块控制的精度；过高时，窗口比较电路输出低电平和0-5V电压信号耦合到制动器触发电路，三极管Q1饱和导通，输出低电平中断信息到制动控制模块进行紧急制动，提高了电动汽车运行的安全性。

附图说明

图1为本发明电动汽车加速踏板信号抗干扰传输及预处理电路的模块图。

图2为本发明电动汽车加速踏板信号抗干扰传输及预处理电路的电路原理图。

具体实施方式

有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图1至附图2对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的结构内容，均是以说明书附图为参考。

下面将参照附图描述本发明的各示例性的实施例。

实施例一，电动汽车加速踏板信号抗干扰传输及预处理电路，所述行程信号采集电路将两路位移传感器采集的0-5V加速踏板行程位移信号，经电阻R1、R2、电感L1、L2、电容C3组成的滤波电路滤除多余噪声信号，电阻R3、R4、R5、R6、R7、电容C4、运算放大器AR2组成的方波电路转换为方波信号，经反向串联的稳压管Z1、Z2稳压后经传输线进入频率电压转换芯片U1、电阻R8、R9、电容C5、C6、二极管D1、D2组成频率电压转换电路转换为幅值与方波频率成正比的0-5V电压信号，进入窗口比较电路分析行程位置，正常时，输出高电平中断信息到ECU控制器，档位控制模块信号端接收电压信号经电压调节电路中电阻R5、R6、电位器RP1分压电路采样，光电耦合器反馈，三极管Q1、Q2、Q3调整管调整输出稳定的0-5V电压到档位控制模块，否则，输出低电平和频率电压转换器输出的电压信号耦合到三极管Q1的基极，三极管Q1饱和导通，输出中断信息到制动控制模块进行紧急制动；所述电压调节电路用于对频率电压转换电路输出的直流电压信号经电阻R5、R6、电位器RP1分压电路采样，光电耦合器反馈，三极管Q1、Q2、Q3调整管调整输出稳定的0-5V电压到档位控制模块，提高了档位控制模块控制的精度，包括复合调整三极管Q1、Q2，频率电压转换电路输出的0-5V直流电压信号经复合调整三极管Q1、Q2输出到档位控制模块，电阻R5、R6、电位器RP1组成的分压电路对调整三极管Q1、Q2输出到档位控制模块的电压信号进行采集，传输到光电耦合器U2的输入端，光电耦合器的输入端有电压差时，输入端有电流流过，引起输出端电压发生变化，此电压反馈到三极管Q3的CE结，三极管Q3的CE结电压变化引起复合调整三极管Q1、Q2的BE结电压变化，从而输出稳定的0-5V电压到档位控制模块。

实施例二，在实施例一的基础上，所述频率电压转换电路用于将传输过来的方波频率转换为成正比的0-5V幅值电压信号，包括型号为AD651的频率电压转换芯片U1，其为双电源供电，频率电压转换芯片U1的引脚1连接电源+12V，频率电压转换芯片U1的引脚8连接电源-12V，频率电压转换芯片U1的引脚12、引脚6连接地，电压转换芯片U1的引脚14接收方波电路输出的频率信号，频率电压转换芯片U1的引脚15为内部电压比较器的同相输入端由电阻R8、二极管D1分压提供，频率电压转换芯片U1的引脚5为负电源端由输出直流电压信号经二极管D2、电容C6提供，频率电压转换芯片U1的引脚4、引脚7输出的电压信号经电阻R9、电容C5滤波后输出直流电压信号；所述窗口比较电路用于将行程位置信号与阈值电压进行分析比较，正常时，输出高电平中断信息到档位控制模块，否则，踩加速踏板超过极限时，输出低电平，包括运算放大器AR2、运算放大器AR3，运算放大器AR2、运算放大器AR3的反相输入端连接频率电压转换器输出的电压信号与运算放大器AR2、运算放大器AR3的同相输入端连接电阻R10、R11、R12组成的分压电路提供的阈值电压进行分析比较，正常时即检测的加速踏板位置在上极限位置和下极限位置之间时，输出高电平中断信息到档位控制模块，否则，过高时，输出低电平；包括运算放大器AR2、运算放大器AR3，运算放大器AR2、运算放大器AR3的反相输入端连接电压信号与运算放大器AR2、运算放大器AR3的同相输入端连接电阻R10、R11、R12组成的分压电路提供的阈值电压进行分析比较，正常时即检测的加速踏板位置在上极限位置和下极限位置之间时，输出高电平中断信息到ECU控制器，否则，过高或过低时，输出低电平；所述制动器触发电路用于当检测加速踏板位置超过极限位置时，窗口比较电路输出低电平和频率电压转换器输出的电压信号耦合到三极管Q1的基极，三极管Q1饱和导通，输出中断信息到制动控制模块进行紧急制动，包括三极管Q1，加速踏板位置高于上极限位置或低于下极限位置，即频率电压转换器输出的电压信号过高或过低时，窗口比较电路输出低电平经稳压管Z4和同时频率电压转换器输出的电压信号经稳压管Z3耦合到三极管Q1的基极，三极管Q1饱和导通，输出低电平中断信息到制动控制模块进行紧急制动，以保证电动汽车运行的安全性。

实施例三，在实施例二的基础上，所述行程信号采集电路包括型号为WY-01的位移传感器H1、位移传感器H2，位移传感器H1的引脚1连接电源+12V，位移传感器H1的引脚3连接地，电容C1为位移传感器H1的电源滤波电容，位移传感器H2的引脚1连接电源+12V，位移传感器H2的引脚3连接地，电容C2为位移传感器H1的电源滤波电容，位移传感器H1的引脚2输出检测加速踏板顶面到底面的行程位移信号转换的0-5V电压信号和位移传感器H2检测加速踏板底面到顶面的行程位移信号转换的0-5V电压信号，进入电阻R1、R2、电感L1、L2、电容C3组成的滤波电路，电容C3为两路电压信号的差动噪声抑制电容，调节电容C3可调节噪声滤波性能，滤除多余噪声信号后将原始测量信号经电阻R3、R4、R5、R6、R7、运算放大器AR1、电容C4，组成的方波电路，调节电阻R3或电容C3可调节方波的频率，调节电阻R4、R6、R7可调节输出电压的幅值，反向串联的稳压管Z1、Z2用来把输出电压的幅值限制在0V-5V之间，传输到频率电压转换芯片U1的引脚14。

本发明具体使用时，型号为WY-01的位移传感器H1、位移传感器H2分别检测的加速踏板顶面到底面的行程位移信号转换的0-5V电压信号和底面到顶面的行程位移信号转换的0-5V电压信号，进入电阻R1、R2、电感L1、L2、电容C3组成的滤波电路，电容C3为两路电压信号的差动噪声抑制电容，调节电容C3可调节噪声滤波性能，滤除多余噪声信号后将原始测量信号经电阻R3、R4、R5、R6、R7、运算放大器AR1、电容C4，组成的方波电路转换为方波频率信号，经反向串联的稳压管Z1、Z2用来把输出电压的幅值限制在0V-5V之间，经传输线进行传输，避免了信号传输过程中衰减、受外界干扰的问题，提高了信号测量、采集的精度，进入型号为AD651的频率电压转换芯片U1、电阻R8、R9、电容C5、C6、二极管D1、D2组成频率电压转换电路转换为幅值与方波频率成正比的0-5V直流电压信号，进入运算放大器AR2、运算放大器AR3的反相输入端与同相输入端连接电阻R10、R11、R12组成的分压电路提供的阈值电压进行分析比较，正常时即检测的加速踏板位置在上极限位置和下极限位置之间时，输出高电平中断信息到ECU控制器，ECU控制器控制由档位控制模块信号端接收0-5V直流电压信号经复合调整三极管Q1、Q2调整后的电压，此电压经电阻R5、R6、电位器RP1组成的分压电路进行采集，传输到光电耦合器U2的输入端，光电耦合器的输入端有电压差时，输入端有电流流过，引起输出端电压发生变化，此电压反馈到三极管Q3的CE结，三极管Q3的CE结电压变化引起复合调整三极管Q1、Q2的BE结电压变化，从而输出稳定的0-5V电压到档位控制模块，提高了档位控制模块控制的精度；否则，窗口比较电路输出低电平经稳压管Z4和同时频率电压转换器输出的电压信号经稳压管Z3耦合到三极管Q1的基极，三极管Q1饱和导通，输出低电平中断信息到制动控制模块进行紧急制动，以保证电动汽车运行的安全性。

以上所述是结合具体实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明具体实施仅局限于此；对于本发明所属及相关技术领域的技术人员来说，在基于本发明技术方案思路前提下，所作的拓展以及操作方法、数据的替换，都应当落在本发明保护范围之内。

Claims

1.电动汽车加速踏板信号抗干扰传输及预处理电路，包括行程信号采集电路、频率电压转换电路、窗口比较电路、电压调节电路、制动器触发电路，其特征在于，所述行程信号采集电路将两路位移传感器采集的0-5V加速踏板行程位移信号，经电阻R1、R2、电感L1、L2、电容C3组成的滤波电路滤除多余噪声信号，电阻R3、R4、R5、R6、R7、电容C4、运算放大器AR1组成的方波电路转换为方波信号，经反向串联的稳压管Z1、Z2稳压后经传输线进入频率电压转换芯片U1、电阻R8、R9、电容C5、C6、二极管D1、D2组成频率电压转换电路转换为幅值与方波频率成正比的电压信号，进入窗口比较电路分析行程位置，正常时，输出高电平中断信息到ECU控制器，档位控制模块信号端接收电压信号经电压调节电路中电阻R18、R19、电位器RP1分压电路采样，光电耦合器反馈，三极管Q1、Q2、Q3调整管调整输出稳定的0-5V电压；

所述电压调节电路包括电阻R18、R19、电位器RP1组成的分压电路对频率电压转换电路经复合调整三极管Q1、Q2输出的电压信号进行采集，传输到光电耦合器U2的输入端，光电耦合器的输入端有电压差时，输入端有电流流过，引起输出端电压发生变化，此电压反馈到三极管Q3的CE结，三极管Q3的CE结电压变化引起复合调整三极管Q1、Q2的BE结电压变化，从而输出稳定的0-5V电压到档位控制模块，电阻R18的上端连接档位控制模块信号端，电阻R18的下端连接电位器RP1的上端，电位器RP1的下端通过电阻R19连接地，电位器RP1的可调端连接光电耦合器U2的引脚2，光电耦合器U2的引脚1通过电阻R17连接电源+12V，光电耦合器U2的引脚3分别连接三极管Q3的集电极、复合调整三极管Q1的发射极、电阻R16的上端、档位控制模块信号端，光电耦合器U2的引脚4分别连接电阻R20的一端、复合调整三极管Q2的基极、三极管Q3的发射极、电容C6的一端，三极管Q3的基极连接电阻R16的下端，复合调整三极管Q2的发射极分别连接复合调整三极管Q1的基极、电容C6的另一端，电阻R20的另一端分别连接复合调整三极管Q2的集电极、复合调整三极管Q1的集电极，复合调整三极管Q1的集电极连接电容C5的一端；

所述滤波电路包括电阻R1、R2，电阻R1的一端连接位移传感器H1的引脚2，电阻R1的另一端连接电感L1的一端，电感L1的另一端连接电容C3的上端，电阻R2的一端连接位移传感器H2的引脚2，电阻R2的另一端连接电感L2的一端，电感L2的另一端连接电容C3的下端；

所述方波电路包括运算放大器AR1，运算放大器AR1的同相输入端连接电阻R4的一端，电阻R4的另一端分别连接电阻R6的一端、接地电阻R7的一端，运算放大器AR1的反相输入端分别连接电容C3的下端、电阻R3的一端、接地电容C4的一端，运算放大器AR1的输出端连接电阻R5的一端，电阻R5的另一端分别连接电阻R6的另一端、电阻R3的另一端、电容C3的上端、稳压管Z1的正极，稳压管Z1的负极连接稳压管Z2的负极，稳压管Z2的正极连接地；

所述频率电压转换电路包括频率电压转换芯片U1，频率电压转换芯片U1的引脚14连接稳压管Z1的正极，频率电压转换芯片U1的引脚1连接电源+12V，频率电压转换芯片U1的引脚8连接电源-12V，频率电压转换芯片U1的引脚12、引脚6连接地，频率电压转换芯片U1的引脚15分别连接电阻R8的一端、二极管D1的正极，电阻R8的另一端连接电源+5V，二极管D1的负极连接地，频率电压转换芯片U1的引脚5分别连接二极管D2的负极、电容C6的一端，二极管D2的正极连接地，电容C6的另一端分别连接频率电压转换芯片U1的引脚4、引脚7、接地电阻R9的一端、接地电容C5的一端。

2.如权利要求1所述电动汽车加速踏板信号抗干扰传输及预处理电路，其特征在于，所述窗口比较电路包括运算放大器AR2、运算放大器AR3，运算放大器AR2、运算放大器AR3的反相输入端连接电压信号与运算放大器AR2、运算放大器AR3的同相输入端连接电阻R10、R11、R12组成的分压电路提供的阈值电压进行分析比较，正常时即检测的加速踏板位置在上极限位置和下极限位置之间时，输出高电平中断信息到档位控制模块，否则，过高或过低时，输出低电平；

所述制动器触发电路包括三极管Q4，加速踏板位置高于上极限位置或低于下极限位置，电压信号过高或过低时，窗口比较电路输出低电平经稳压管Z4和同时电压信号经稳压管Z3耦合到三极管Q4的基极，三极管Q4饱和导通，输出低电平中断信息到制动控制模块进行紧急制动。

3.如权利要求1所述电动汽车加速踏板信号抗干扰传输及预处理电路，其特征在于，所述行程信号采集电路包括型号为WY-01的位移传感器H1、位移传感器H2，位移传感器H1检测的加速踏板顶面到底面的行程位移信号转换为0-5V电压信号和位移传感器H2检测的加速踏板底面到顶面的行程位移信号转换为0-5V电压信号，进入电阻R1、R2、电感L1、L2、电容C3组成的滤波电路，调节电容C3可调节噪声滤波性能，滤除多余噪声信号后将原始测量信号一路连接电阻R3的右端、电阻R5的右端、电阻R6的上端、稳压管Z1的正极、频率电压转换芯片U1的引脚14，电阻R5的左端连接运算放大器AR1的输出端，另一路连接运算放大器AR1的反相输入端、接地电容C4的一端，运算放大器AR1的同相输入端连接电阻R4的一端，电阻R4的另一端分别连接电阻R6的下端、接地电阻R7的一端，稳压管Z1的负极连接稳压管Z2的负极，稳压管Z2的正极连接地。