多功能一體化電動汽車變速器控制器集成電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種多功能一體化電動汽車變速器控制器集成電路，其包括單片機及與其相連接的電源模塊、輸入模塊、通訊模塊、輸出模塊；輸出模塊包括分別與單片機相連接的AMT控制電路、四路24Ｖ繼電器控制電路、四路帶隔離24V繼電器控制電路及三路帶隔離12V繼電器控制電路；電源模塊包括24V直流電源及與其相連接的24V變12V電路、24V變5V電路；24V變5V電路輸出接單片機供電端；24V變12V電路分別接AMT控制電路及三路帶隔離12V繼電器控制電路；24V直流電源分別接四路24Ｖ繼電器控制電路及四路帶隔離24V繼電器控制電路。實現(xiàn)將將電動汽車兩檔變速器的電子控制功能進行集成設(shè)計。
【專利說明】
多功能一體化電動汽車變速器控制器集成電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種電動汽車變速器控制器，具體涉及一種電動汽車變速器的控制電路和同時可用于一種基于雙電機驅(qū)動系統(tǒng)的臺架試驗裝置的集成控制電路。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，隨著經(jīng)濟的迅速發(fā)展，對環(huán)境重視程度不斷提高使得電動汽車的銷量快速增加，同時人們對汽車的安全性，舒適性，動力性等相關(guān)方面也越來越關(guān)注。變速器在實現(xiàn)和提高這些功能方面具有重大的影響。為了滿足用戶和市場的需求，變速器的功能也日趨多樣，這也使得變速器的控制系統(tǒng)變得更加復(fù)雜，變速器的電子控制單元的控制電路也變得分散，布線難度、制作成本等也隨之增加。同時將該電路用于一種基于雙電機驅(qū)動系統(tǒng)的臺架試驗裝置的控制，使其可以實現(xiàn)純電動汽車以及混合動力汽車的臺架試驗。使得該電路實現(xiàn)通用化多功能的的特點因此針對上述所存在的問題，研究設(shè)計一種多功能一體化電動汽車變速器控制器集成電路，從而克服所存在問題是十分有必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服當前這種電動汽車變速器控制系統(tǒng)電路過于分散情況，本實用新型提供一種多功能一體化電動汽車變速器控制器集成電路。
[0004]本實用新型采用以下技術(shù)方案實現(xiàn):一種多功能一體化電動汽車變速器控制器集成電路，其特征在于:包括單片機及與其相連接的電源模塊、輸入模塊、通訊模塊、輸出模塊;所述輸出模塊包括分別與所述單片機相連接的AMT控制電路、四路24V繼電器控制電路、四路帶隔離24V繼電器控制電路及三路帶隔離12V繼電器控制電路;所述電源模塊包括24V直流電源及與其相連接的24V變12V電路、24V變5V電路;24V變5V電路輸出接所述單片機供電端;所述24V變12V電路分別接AMT控制電路及三路帶隔離12V繼電器控制電路;所述24V直流電源分別接四路24V繼電器控制電路及四路帶隔離24V繼電器控制電路;所述輸入模塊包括分別與所述單片機相連接的鑰匙信號輸入、檔位信號輸入、溫度信號輸入、四路AD采集電路、兩路5V pwm信號采集電路及兩路5變12V帶隔離pwm信號采集電路。
[0005]在本實用新型一實施例中，所述電源模塊還包括的分別與AMT控制電路、三路帶隔離12V繼電器控制電路連接的外接12V電源及分別與四路24V繼電器控制電路、四路帶隔離24V繼電器控制電路的外界24V電源。
[0006]在本實用新型一實施例中，所述通訊模塊包括CAN總線接口、RS232接口及RS485接
□O
[0007]在本實用新型一實施例中，所述單片機為MC9S12DG128芯片。
[0008]本實用新型采取的以上技術(shù)方案有益效果是:可以將分散的控制電路，通過優(yōu)化創(chuàng)新設(shè)計將電動汽車變速器電子控制系統(tǒng)的電源模塊、信號采集模塊、控制模塊集成在一起，形成一個多功能一體化電動汽車變速器控制器集成電路，使得變速器控制單元的功能更加齊全集中，電路簡單集成，同時也減少了汽車布線的線程和難度，降低成本，提高換擋品質(zhì)。
【附圖說明】
[0009]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖2是24V供電電源輸入的電路原理圖。
[0011]圖3是外接12V電源電路原理圖。
[0012]圖4是電源模塊的輸出電源模塊的電路原理圖。
[0013]圖5是AMT換擋電磁閥驅(qū)動電路原理圖。
[0014]圖6是檔位采集信號電路原理圖。
[0015]圖7是鑰匙位置信號電路原理圖。
[0016]圖8是PT100測溫電路原理圖。
[0017]圖9是踏板開度信號采集原理圖。
[0018]圖10是帶隔離PffM信號采集原理圖。
[0019]圖中:1、單片機最小控制系統(tǒng)2、電源模塊3、輸入模塊4、通訊模塊5、輸出模塊
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和實例對本實用新型進一步說明。
[0021]—種多功能一體化電動汽車變速器控制器集成電路，該電路包括單片機及與其相連接的電源模塊、輸入模塊、通訊模塊、輸出模塊;所述輸出模塊包括分別與所述單片機相連接的AMT控制電路、四路24V繼電器控制電路、四路帶隔離24V繼電器控制電路及三路帶隔離12V繼電器控制電路；所述電源模塊包括24V直流電源及與其相連接的24V變12V電路(24V-12V)、24V變5V(24V-5V)電路;24V變5V電路輸出接所述單片機供電端;所述24V變12V電路分別接AMT控制電路及三路帶隔離12V繼電器控制電路;所述24V直流電源分別接四路24V繼電器控制電路及四路帶隔離24V繼電器控制電路;所述輸入模塊包括分別與所述單片機相連接的鑰匙信號輸入、檔位信號輸入、溫度信號輸入、四路AD采集電路、兩路5V pwm信號采集電路及兩路5變12V帶隔離pwm信號采集電路。
[0022]在本實用新型一實施例中，所述電源模塊還包括的分別與AMT控制電路、三路帶隔離12V繼電器控制電路連接的外接12V電源及分別與四路24V繼電器控制電路、四路帶隔離24V繼電器控制電路的外界24V電源。
[0023]在本實用新型一實施例中，所述通訊模塊包括CAN總線接口、RS232接口及RS485接
□O
[0024]在本實用細心中單片機均采用單片機最小系統(tǒng)連接方式。單片機結(jié)合簡單的接口電路即可構(gòu)成單片機最小系統(tǒng)，有本領(lǐng)域技術(shù)人員慣用技術(shù)手段。
[0025]本實用新型的具體實施例如附圖所示，附圖1所示多功能一體化電動汽車變速器控制器集成電路的結(jié)構(gòu)示意圖，是由單片機最小控制系統(tǒng)1，電源模塊2，輸入模塊3，通訊模塊4，輸出模塊5所組成。電動汽車自動變速器的電子控制單元是典型的多輸入多輸出的系統(tǒng)。如圖1，它以單片機最小控制系統(tǒng)I為中心，由電源模塊為系統(tǒng)提供多種不同的電壓的外接電源以及供電電源其中電源輸入模塊、電源輸出模塊參見圖2?4，其中圖2為24V供電電源輸入的電路原理圖，圖3為外接12V電源，圖4為電源模塊的輸出電源模塊的電路原理圖。AMT換擋電磁閥驅(qū)動電路原理圖參見圖5。通過將接收的制動踏板、選擇開關(guān)等傳感器信號，例如:通過圖6檔位采集信號電路，圖7鑰匙位置信號電路，圖8是PTlOO測溫電路，圖9踏板開度信號采集電路，圖10為帶隔離PffM信號采集電路等等相關(guān)變速器輸入信號的采集，然后由輸入模塊3把信號傳遞到單片機最小傳動系統(tǒng)I之中，同時利用通訊模塊4的CAN總線接收來自整車控制器的信號，如車速、電機轉(zhuǎn)速等信號。變速器電子控制單元采集當前的路況以及行駛狀態(tài)，單片機最小控制系統(tǒng)I分析當前的輸入信號，根據(jù)內(nèi)存的換擋規(guī)律由ECU(車載電腦)判斷變速器的最佳換擋時刻，然后單片機最小控制單元I發(fā)出信號指令，將信號通過輸出模塊5的ATM控制電路、四路24V繼電器、四路帶隔離24V繼電器控制、三路帶隔離12V繼電器控制，來控制離合器、制動器等執(zhí)行機構(gòu)元件動作，從而實現(xiàn)變速器各項控制目標。
[0026]本電動汽車變速器控制系統(tǒng)一體化設(shè)計解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:將電動汽車兩檔變速器的電子控制功能進行集成設(shè)計。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由最小系統(tǒng)、電源模塊、輸入信號通道模塊、輸出信號通道模塊以及通訊模塊組成。
[0027]最小系統(tǒng)，是變速器信號處理中心，ECU設(shè)計的好壞直接關(guān)系到整個變速器的品質(zhì)和性能中央處理器是ECU的核心部件，本系統(tǒng)采用飛思卡爾MC9S12DG128芯片作為中央處理器。其具有高效處理多路時間的能力，滿足電動汽車自動變速器控制系統(tǒng)中多路信號采集的要求。最小系統(tǒng)的主要功能是接受來自駕駛員的駕駛意圖信號(加速信號，踏板位置信號，鑰匙位置信號等)，試試采集變速器的傳感器信號和執(zhí)行機構(gòu)的反饋信號，運行相關(guān)的控制以完成軟件系統(tǒng)的相關(guān)指令，發(fā)出信號指令以驅(qū)動變速器相關(guān)的執(zhí)行機構(gòu)，與通訊模塊進行信息的交換。
[0028]電源模塊，合理的供電電源模塊的設(shè)計可以為ECU提供有力的保障，本系統(tǒng)需要+24V、+ 12V以及+5V三種供電電壓等級。24V-5V給最小系統(tǒng)供電，24V-12V給輸出端的AMT控制電路和三路帶隔離12V繼電器控制供電。24V為四路24V繼電器控制和四路帶隔離24V繼電器控制供電。同時電源模塊還提供的外接12V接口也可為三路帶隔離12V繼電器控制供電以及外接24V接口為四路帶隔離24V繼電器控制供電。因此輸出模塊的三路帶隔離12V繼電器控制和四路帶隔離24V繼電器控制可以有兩種不同的供電方式選擇，從而保證供電的可靠性。
[0029]輸入模塊，本實用新型所述的輸入模塊由傳感器和開關(guān)信號如鑰匙位置信號、檔位信號用于反映駕駛員意圖，四路AD采集、兩路5V pwm信號采集、兩路5-12V帶隔離pwm信號采集的脈沖信號輸入以及溫度信號的模擬信號用于反映汽車的狀態(tài)信號(車速、變速器溫度、電機轉(zhuǎn)速等)組成。同時，同時本實用新型的輸入模塊還包括從CAN總線上接收的輸入信號，如:電機轉(zhuǎn)速信號，為換擋時刻提供參考依據(jù);制動信號，為制動工況提供控制依據(jù);加速踏板信號，反應(yīng)駕駛員對力矩需要。
[0030]通信模塊，本實用新型通訊模塊的接口方式由CAN總線接口、RS232、RS485組成。CAN總線的實用，提高了聯(lián)合控制的諧調(diào)能力，簡化了系統(tǒng)的布線，實現(xiàn)了系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)共享，使得數(shù)據(jù)傳遞更加穩(wěn)定可靠。儀表的接口使用的是RS232接口，以實現(xiàn)點對點的通訊，使得不同的設(shè)備可以更加方便的接入本系統(tǒng)進行通訊。同時為了克服RS232固有的不能聯(lián)網(wǎng)，傳輸效率低的局限性，增加另外一個RS485接口。
[0031]輸出模塊，本實用新型輸出模塊由ATM控制電路、四路24V繼電器、四路帶隔離24V繼電器控制、三路帶隔離12V繼電器控制。最小系統(tǒng)通過輸出信號控制相應(yīng)的電磁閥(如，換擋電磁閥、換擋所致電磁閥)等產(chǎn)生動作，完成變速器的各項指令控制。
[0032]本實用新型所涉及的電動汽車變速器電子控制單元的設(shè)計全面，將整個系統(tǒng)集成在了一個電路板之中，使得系統(tǒng)的功能十分全面和集成并且操作簡便。同時優(yōu)化設(shè)計了各個模塊的電路，有效的降低了控制電路的復(fù)雜程度，布線難度以及相關(guān)成本。能夠進一步提高汽車的動力性與經(jīng)濟性，更加適應(yīng)未來電動汽車的發(fā)展。而且在實現(xiàn)變速器集成控制的基礎(chǔ)上，可運用到電動汽車雙電機實驗操作裝置的控制上。真正具有多功能一體化電動汽車變速器控制器集成電路的功能。
【主權(quán)項】
1.一種多功能一體化電動汽車變速器控制器集成電路，其特征在于:包括單片機及與其相連接的電源模塊、輸入模塊、通訊模塊、輸出模塊； 所述輸出模塊包括分別與所述單片機相連接的AMT控制電路、四路24V繼電器控制電路、四路帶隔離24V繼電器控制電路及三路帶隔離12V繼電器控制電路； 所述電源模塊包括24V直流電源及與其相連接的24V變12V電路、24V變5V電路;24V變5V電路輸出接所述單片機供電端;所述24V變12V電路分別接AMT控制電路及三路帶隔離12V繼電器控制電路;所述24V直流電源分別接四路24V繼電器控制電路及四路帶隔離24V繼電器控制電路； 所述輸入模塊包括分別與所述單片機相連接的鑰匙信號輸入、檔位信號輸入、溫度信號輸入、四路AD采集電路、兩路5V pwm信號采集電路及兩路5變12V帶隔離pwm信號采集電路。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能一體化電動汽車變速器控制器集成電路，其特征在于:所述電源模塊還包括的分別與AMT控制電路、三路帶隔離12V繼電器控制電路連接的外接12V電源及分別與四路24 V繼電器控制電路、四路帶隔離24V繼電器控制電路的外界24V電源。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能一體化電動汽車變速器控制器集成電路，其特征在于:所述通訊模塊包括CAN總線接口、RS232接口及RS485接口。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能一體化電動汽車變速器控制器集成電路，其特征在于:所述單片機為MC9S12DG128芯片。
【文檔編號】F16H61/02GK205446680SQ201521066766
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年12月21日
【發(fā)明人】林歆悠, 翟柳清, 吳超宇, 林海波, 莫李平
【申請人】福州大學