CN220323755U - 一种适用于高海拔无人驾驶矿卡的控制器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种适用于高海拔无人驾驶矿卡的控制器，属于矿卡无人驾驶技术领域，解决了现有技术中的控制器在高海拔环境下设备容易损坏、失效、安全性低的问题。本实用新型的控制器包括电控箱、安装盒、线控控制器和智能配电系统。本实用新型采用线控控制器作为车辆的中央控制模块，用于控制无人驾驶矿卡的动力、转向、通信、装卸载以及对外设装置的驱动和控制，为汽车省去很多机械部件，减少了在高海拔环境下，机械部件损坏的概率。另外，智能配电系统设置的多路供电模块能够单独的对各路设备进行监控和控制，无人驾驶矿卡增设了大量外设设备和传感器时，对无人驾驶矿卡的监控和控制的准确性和安全性。
Description
技术领域
本实用新型属于矿卡无人驾驶技术领域，涉及一种适用于高海拔无人驾驶矿卡的控制器。
背景技术
随着矿用运输的发展和现代运输业的进步，无人驾驶更多的替代有人驾驶，现有控制器和配电系统无法满足矿卡无人驾驶系统日益增加的外设功能需求，同时无法在极端环境下保障高稳定性与高安全性。特别是高海拔环境具有的强紫外线、强光、低温极寒等特点，如低温影响电路元器件性能、强紫外线导致设备外皮脱离、低温环境结构件材料变脆等因素易导致控制器与配电系统功能失效，在如此恶劣环境下进行矿卡无人驾驶运输安全性无法得到保障。
中国专利公开号CN 207181995 U，发明名称《带数据传输功能的整车控制器VCU》，主要提供了一种带数据传输功能的整车控制器VCU(Vehicle Control Unit，整车控制器或车辆控制模块)，该实用新型DCDC、DCAC、电池、电机等全部实现CAN控制由整车控制器VCU实现统一管理，整车控制器VCU加装GPRS模块能够实时将整车数据传送给后台终端。但该发明未对控制器对外电源输出进行智能化控制和检测。同时，没有考虑恶劣环境对于控制器的影响，无法在高海拔环境下保证高稳定性与安全性。
中国专利公开号CN 215986959U，发明名称《车载物联网智能控制器》，具有中央处理器、语音识别预处理模块、设备定位危险预警模块、环境空气质量检测预警模块、声音输出控制缓冲模块、4G通信模块等。可远距离遥控、提高事故救援速度，解决了现有车载设备的操作方式较为落后、近距离遥控存在距离限制、用户体验差、存在驾驶危险、空气污染超标无法识别的问题。但该控制器不具备模拟输出档位、制动等车身控制信号以及进行车辆轮速采集等功能。同时没有防低温和防紫外线，不适应在高海拔环境下使用。
实用新型内容
鉴于上述问题，本实用新型实施例旨在提供一种适用于高海拔无人驾驶矿卡的控制器，用以解决现有控制器在高海拔环境下设备容易损坏、失效、安全性低的问题。
本实用新型提供了一种适用于高海拔无人驾驶矿卡的控制器，其特征在于，包括电控箱、安装盒、线控控制器和智能配电系统；
线控控制器和智能配电系统安装于安装盒内；安装盒安装于电控箱内；
线控控制器包括PCB电路板、整车CAN总线、档位控制模块、制动控制模块、轮速采集器、高侧开关、低侧开关、DI/DO单元、ADC采集单元、I/O口、ADC接口、输入捕获单元、CAN接口、千兆以太网单元、RS232通信单元、RS485通信单元、RGMII接口、具有ASIL-D安全等级的MCU微控制模块和PMIC集成电源管理电路；
整车CAN总线、档位控制模块、制动控制模块、轮速采集器、高侧开关、低侧开关、DI/DO单元、ADC采集单元、I/O接口、ADC接口、输入捕获单元、CAN接口、千兆以太网单元、RS232通信单元、RS485通信单元、RGMII接口、串口、具有ASIL-D安全等级的MCU微控制模块和PMIC集成电源管理电路集成于PCB电路板上；
其中，CAN总线通过CAN接口与MCU微控制模块连接；档位控制模块、制动控制模块、高侧开关、低侧开关和DI/DO单元分别通过I/O接口与具有ASIL-D功能安全等级的MCU微控制模块连接；轮速采集器通过输入捕获单元与MCU微控制模块连接；ADC采集单元通过ADC接口与MCU微控制模块连接；RS232通信单元、RS485通信单元通过串口与MCU微控制模块连接；千兆以太网单元通过RGMII接口与MCU微控制模块连接；PMIC集成电源管理单元用于为MCU微控制模块供电；
智能配电系统与MCU微控制模块连接。
可选地，电控箱的内部安装多组风扇。
可选地，多组风扇以相同的倾斜角度分别设置于电控箱不同的侧壁上。
可选地，电控箱套设防尘帘。
可选地，电控箱内部还安装自动调温器；自动调温器包括温度传感器和风扇速度控制器；温度传感器用于感应电控箱内部温度，并将实时温度信息传递给风扇速度控制器；风扇速度控制器根据实时温度信息控制风扇的转速。
可选地，线控控制器还包括线控控制器接口，使用控制器线束将线控控制器接口与无人驾驶矿卡连接。
可选地，MCU微控制模块为多核控制模块，包括板载系统控制模块CORE1、系统对外通信接口控制模块CORE2、无人驾驶控制系统CORE3、智能配电系统控制模块CORE4、系统安全控制模块CORE5和冗余功能控制模块CORE6。
可选地，智能配电系统包括多路供电模块；各路供电模块分别与无人驾驶矿卡的外部设备连接；每路供电模块均包括电压检测装置、电流检测装置和DC-DC电源。
可选地，还包括集成于PCB电路板的系统唤醒模块和/或FlexRay接口。
与现有技术相比，本实用新型至少可实现如下有益效果之一：
本实用新型采用线控控制器，作为车辆的中央控制模块，用于控制无人驾驶矿卡的动力、转向、通信、装卸载以及对相关外设的驱动和控制，为汽车省去很多机械部件，减少了在高海拔环境下，机械部件损坏的概率。另外，智能配电系统设置的多路供电模块能够单独的对各路设备进行监控和控制，增加了无人驾驶矿卡增设了大量外设设备和传感器时，对无人驾驶矿卡的监控和控制的准确性和安全性。
智能配电系统，其中包含多路对外供电单元，每一路对外供电电源，具有对外输出电压、电流检测，对外供电开启和关断，包含故障诊断功能等。在该系统的用电输入端进行电压电流检测，可实现对输入端的过压、过流、欠压、欠流保护功能，并具备防接反功能。同时该系统具有自恢复功能，在电源恢复正常可自动恢复上电。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。
图1为本实用新型的线控控制器的结构示意图；
图2为本实用新型的智能配电系统原理图。
附图标记：
1.板载系统控制模块CORE、2.系统对外通信接口控制模块CORE、3.无人驾驶控制系统CORE、4.智能配电系统控制模块CORE、5.系统安全控制模块CORE、6.冗余功能控制模块CORE。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型的实施例及实施例中的特征可以相互组合。另外，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
本实用新型的一个具体实施例，如图1-2，公开了一种适用于高海拔无人驾驶矿卡的控制器，包括电控箱、安装盒、线控控制器和智能配电系统；
线控控制器和智能配电系统安装于安装盒内；安装盒安装于电控箱内；
电控箱的内部安装多组风扇，在电控箱内部形成对流，能够对线控控制器进行良好散热；电控箱套设防尘帘，避免了矿区高粉尘进入电控箱的同时还减少高海拔环境下紫外线对控制器的照射损坏。
可选地，风扇安装四组，四组风扇分别设置于电控箱四个侧壁；进一步地，四组风扇以相同的倾斜角度分别设置有电控箱四个侧壁，风扇开启后，形成对流，控制器能够良好散热。
可选地，电控箱内部还安装自动调温器，可以检测电控箱中温度并自动调节，保证控制器在合适温度下进行工作；进一步地，自动调温器包括温度传感器和风扇速度控制器，温度传感器用于感应电控箱内部温度，并将实时温度信息传递给风扇速度控制器，风扇速度控制器根据实时温度信息控制风扇的转速。
线控控制器包括PCB电路板、整车CAN总线、档位控制模块、制动控制模块、轮速采集器、高侧开关、低侧开关、DI/DO单元、ADC采集单元、I/O接口、ADC接口、输入捕获单元、CAN接口、千兆以太网单元、RS232通信单元、RS485通信单元、RGMII接口、具有ASIL-D安全等级的MCU微控制模块和PMIC集成电源管理电路；
整车CAN总线、档位控制模块、制动控制模块、轮速采集器、高侧开关、低侧开关、DI/DO单元、ADC采集单元、I/O接口、ADC接口、输入捕获单元、CAN接口、千兆以太网单元、RS232通信单元、RS485通信单元、RGMII接口、串口、具有ASIL-D安全等级的MCU微控制模块、PMIC集成电源管理电路集成于PCB电路板上；
其中，CAN总线通过CAN接口与MCU微控制模块连接；档位控制模块、制动控制模块、高侧开关、低侧开关和DI/DO单元分别通过I/O接口与具有ASIL-D功能安全等级的MCU微控制模块连接；轮速采集器通过输入捕获单元与MCU微控制模块连接；ADC采集单元通过ADC接口与MCU微控制模块连接；RS232通信单元、RS485通信单元通过串口与MCU微控制模块连接；千兆以太网单元通过RGMII接口与MCU微控制模块连接；PMIC集成电源管理单元用于为MCU微控制模块供电。
进一步地，还包括线控控制器接口，使用控制器线束将线控控制器接口与无人驾驶矿卡连接；控制器接口连接器具有自锁功能，线束不易掉落；控制器线束外部包裹尼龙波纹管，并用扎带捆绑固定在无人驾驶矿卡的车体上，能够抗紫外线和低温。
可以理解的是，线控控制器接口和控制器线束用于连接线控控制器与无人驾驶矿卡的外部设备。
可选地，MCU微控制模块为多核控制模块，包括板载系统控制模块CORE1、系统对外通信接口控制模块CORE2、无人驾驶控制系统CORE3、智能配电系统控制模块CORE4、系统安全控制模块CORE5和冗余功能控制模块CORE6；多核控制模块之间相对独立设置；多核控制模块分别通过MCU微控制模块内部的总线相互连接。
其中，板载系统控制模块CORE1用于为无人驾驶矿卡的控制器供电控制、供电电压电流检测、上下电顺序检测、系统功耗检测以及分系统工作状态检测。
系统对外通信接口控制模块CORE2通过I/O接口分别与CAN接口、串口、RGMII接口、以及ADC接口连接，通过串口进行仿真调试；通过RGMII接口进行OTA升级。
可以理解的是，RS232接口、RS485接口用于扩展连接多种外设设备；千兆以太网接口用于扩展多种外设设备，可实现远程OTA升级；
无人驾驶控制系统CORE3与无人驾驶矿卡的无人驾驶系统连接，用于处理无人驾驶系统的转向、制动、档位和阀门控制等信息。
智能配电系统控制模块CORE4用于控制产生对外供电的电压，控制单路电压的对外输出，检测输出电源的电压和电流，具有过压过流以及过载保护功能。
系统安全控制模块CORE5用于检测MCU微控制模块中的多核控制模块的运行状态，如果控制器在正常工作中，产生正常工作信号，如果控制器产生异常或故障时，根据故障和异常优先级进行安全操作和发出指令。
冗余功能控制模块CORE6用于监控MCU微控制模块中的其他控制模块的工作状态，若工作状态出现异常，将异常状态发送至无人驾驶系统。
本实用新型采用线控技术，为无人驾驶矿卡省去了很多机械部件，并针对高海拔环境进行合理电路设计及物料选型，将所有模块集成与一个PCB板上，外加金属外壳，并放置于电控柜箱中使得控制器的环境适应性强，线束耐低温极寒、抗紫外线、抗强光，机械部件少，在高海拔地区减少了机械部件的损坏概率；还能够抗震。
智能配电系统包括多路供电模块；各路供电模块分别与无人驾驶矿卡的外部设备连接；可以理解的是，无人驾驶矿卡的外部设备包括摄像头、激光雷达、毫米波雷达等；
每路供电模块均包括电压检测装置、电流检测装置和DC-DC电源，实现对每路电源输入端的电压和电流进行检测监控和数据上报，可实现对每路电源输入端的过压、过流、欠压、欠流等保护，同时具有防接反功能；DC-DC电源用于给智能配电系统和/或线控控制器供电。
同时智能配电系统具有自恢复功能，电源恢复正常可自动恢复上电。适用于感性负载、容性负载以及阻性负载，提供保护功能和诊断。具体工作方式如下：
智能配电系统与智能配电系统控制模块CORE4连接,智能配电系统控制模块CORE4控制智能配电系统的上电和断电，当外部供电正常时，智能配电系统控制模块CORE4下发DC-DC电源启动的指令，输出并控制DC-DC电源产生稳定的12V电源，用于给摄像头、激光雷达和毫米波雷达的传感器上电；同时，由板载电路将DC-DC电源的输出电源的信息传给配电系统控制模块CORE4，产生稳定的DC-DC电源后，智能配电系统控制模块，根据外部电源的输出指令下发，控制DC-12V电源进行输出，同时采集对外输出电源的电流和电压大小，当对外电源的电压或电流超过阈值(如，因为高海拔地区的海拔特点、气候特点导致设备损坏等，进而引起摄像头等外部设备工作状态不稳定，电压或电流波动可能超过阈值)，智能配电系统控制模块CORE4对输出的电源进行关断重启处理，如果多次重启故障依旧出现，将相关信息上报给无人驾驶矿卡的控制器。实现了对外供电开启和关断和故障诊断等功能。
可选地，还包括系统唤醒模块，用于硬线唤醒、定时唤醒、CAN唤醒；还包括FlexRay接口，用于扩展多种外设设备。唤醒模块与FlexRay也集成于PCB电路板上。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种适用于高海拔无人驾驶矿卡的控制器，其特征在于，包括电控箱、安装盒、线控控制器和智能配电系统；
线控控制器和智能配电系统安装于安装盒内；安装盒安装于电控箱内；
线控控制器包括PCB电路板、整车CAN总线、档位控制模块、制动控制模块、轮速采集器、高侧开关、低侧开关、DI/DO单元、ADC采集单元、I/O接口、ADC接口、输入捕获单元、CAN接口、千兆以太网单元、RS232通信单元、RS485通信单元、RGMII接口、具有ASIL-D安全等级的MCU微控制模块和PMIC集成电源管理电路；
整车CAN总线、档位控制模块、制动控制模块、轮速采集器、高侧开关、低侧开关、DI/DO单元、ADC采集单元、I/O接口、ADC接口、输入捕获单元、CAN接口、千兆以太网单元、RS232通信单元、RS485通信单元、RGMII接口、串口、具有ASIL-D安全等级的MCU微控制模块和PMIC集成电源管理电路集成于PCB电路板上；
其中，CAN总线通过CAN接口与MCU微控制模块连接；档位控制模块、制动控制模块、高侧开关、低侧开关和DI/DO单元分别通过I/O接口与具有ASIL-D功能安全等级的MCU微控制模块连接；轮速采集器通过输入捕获单元与MCU微控制模块连接；ADC采集单元通过ADC接口与MCU微控制模块连接；RS232通信单元、RS485通信单元通过串口与MCU微控制模块连接；千兆以太网单元通过RGMII接口与MCU微控制模块连接；PMIC集成电源管理单元用于为MCU微控制模块供电；
智能配电系统与MCU微控制模块连接。
2.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于，电控箱的内部安装多组风扇。
3.根据权利要求2所述的控制器，其特征在于，多组风扇以相同的倾斜角度分别设置于电控箱不同的侧壁上。
4.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于，电控箱套设防尘帘。
5.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于，电控箱内部还安装自动调温器；自动调温器包括温度传感器和风扇速度控制器；温度传感器用于感应电控箱内部温度，并将实时温度信息传递给风扇速度控制器；风扇速度控制器根据实时温度信息控制风扇的转速。
6.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于，线控控制器还包括线控控制器接口，使用控制器线束将线控控制器接口与无人驾驶矿卡连接。
7.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于，MCU微控制模块为多核控制模块，包括板载系统控制模块CORE(1)、系统对外通信接口控制模块CORE(2)、无人驾驶控制系统CORE(3)、智能配电系统控制模块CORE(4)、系统安全控制模块CORE(5)和冗余功能控制模块CORE(6)。
8.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于，智能配电系统包括多路供电模块；各路供电模块分别与无人驾驶矿卡的外部设备连接；每路供电模块均包括电压检测装置、电流检测装置和DC-DC电源。
9.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于，还包括集成于PCB电路板的系统唤醒模块和/或FlexRay接口。
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| CN202321264939.XU CN220323755U (zh) | 2023-05-24 | 2023-05-24 | 一种适用于高海拔无人驾驶矿卡的控制器 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117555277A (zh) * | 2024-01-10 | 2024-02-13 | 江苏天一航空工业股份有限公司 | 一种环境适应装置及民航高阶自动驾驶大算力域控制系统 |
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2023
- 2023-05-24 CN CN202321264939.XU patent/CN220323755U/zh active Active
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|---|---|---|---|---|
| CN117555277A (zh) * | 2024-01-10 | 2024-02-13 | 江苏天一航空工业股份有限公司 | 一种环境适应装置及民航高阶自动驾驶大算力域控制系统 |
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