電驅(qū)動(dòng)平臺(tái)中央驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種新型電驅(qū)動(dòng)平臺(tái)中央驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：中央驅(qū)動(dòng)控制器、儀表控制器、輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、電池管理器、駕駛員操作信號(hào)采集器，其中，中央驅(qū)動(dòng)控制器分別連接儀表控制器、輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、電池管理器、駕駛員操作信號(hào)采集器。本發(fā)明技術(shù)方案采用四輪驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)，克服了傳統(tǒng)車輛低速大轉(zhuǎn)矩與高速高轉(zhuǎn)速的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換，省去了人工換擋的操作過(guò)程；采用新型差速轉(zhuǎn)彎技術(shù)，能夠減少轉(zhuǎn)彎半徑，甚至實(shí)現(xiàn)原地轉(zhuǎn)彎；采用電驅(qū)動(dòng)，省去了傳統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)、大大增加了車載空間；采用四輪驅(qū)動(dòng)，提高車輛機(jī)動(dòng)性；具有制動(dòng)能量回饋功能，能夠更加有效地利用能源。
【專利說(shuō)明】電驅(qū)動(dòng)平臺(tái)中央驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及武器裝備總體【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及新型軍用電驅(qū)動(dòng)平臺(tái)中央驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]部隊(duì)要達(dá)到快速反應(yīng)的目標(biāo)，對(duì)戰(zhàn)斗車輛提出了新的要求。首先是輕型，即可以通過(guò)空運(yùn)將部隊(duì)快速部署到敵方占領(lǐng)區(qū)的中部或任何一個(gè)需要部署的地方；其次，這些車輛還必須具有較高的機(jī)動(dòng)性能，即其車速應(yīng)該足夠高并具有較大的加速度，以最大程度地利用情報(bào)、通信、機(jī)動(dòng)性和地形完成作戰(zhàn)任務(wù)；最后，這些車輛還應(yīng)具有很小的車輛特征信號(hào)(噪聲、熱特征）和優(yōu)秀的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)感知能力。
[0003]電驅(qū)動(dòng)相比傳統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)能大大減輕車輛重量以及增加車輛可用空間。電機(jī)扭矩的響應(yīng)時(shí)間很短，各個(gè)電機(jī)扭矩獨(dú)立可控，輪轂電機(jī)具有低速大扭矩、調(diào)速范圍寬、過(guò)載能力強(qiáng)、大功率小體積等優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)殡婒?qū)動(dòng)平臺(tái)技術(shù)能很好地滿足我軍新型戰(zhàn)斗車輛的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種電驅(qū)動(dòng)平臺(tái)中央驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，以解決傳統(tǒng)軍用機(jī)動(dòng)平臺(tái)車體重、車體空間小、噪聲大、熱特征明顯的缺點(diǎn)，并能進(jìn)一步提高機(jī)動(dòng)平臺(tái)機(jī)動(dòng)性能及能源利用率。
[0005]根據(jù)本發(fā)明提供的電驅(qū)動(dòng)平臺(tái)中央驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，包括中央驅(qū)動(dòng)控制器、儀表控制器、輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器、電池管理器、駕駛員操作信號(hào)采集器，其中，中央驅(qū)動(dòng)控制器分別連接儀表控制器、輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器、電池管理器、駕駛員操作信號(hào)采集器。
[0006]優(yōu)選地，所述中央驅(qū)動(dòng)控制器采用9S12XEP100MAL型單片機(jī)。
[0007]優(yōu)選地，所述駕駛員操作信號(hào)采集器包括低邊采集電路、高邊采集電路、DA轉(zhuǎn)換隔離電路，其中，低邊采集電路和高邊采集電路均連接DA轉(zhuǎn)換隔離電路。
[0008]優(yōu)選地，輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的光電稱合器米用PS2701型光電稱合器。
[0009]更為具體地，本發(fā)明提供的電驅(qū)動(dòng)平臺(tái)中央驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，包括：駕駛員操作信號(hào)DI、AD采集，CAN報(bào)文接收，整車控制策略的分析及計(jì)算，中央驅(qū)動(dòng)控制器整車控制指令CAN報(bào)文的發(fā)送，繼電器DO開(kāi)關(guān)指令。
[0010]依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的驅(qū)動(dòng)平臺(tái)中央驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，中央驅(qū)動(dòng)控制器采用Freescale 公司的 9S12XEP100MAL 單片機(jī)。
[0011]依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的驅(qū)動(dòng)平臺(tái)中央驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，駕駛員操作信號(hào)采集通過(guò)光電耦合器PS2701設(shè)計(jì)了低邊采集電路和高邊采集電路，以及DA轉(zhuǎn)換隔離電路。
[0012]依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的驅(qū)動(dòng)平臺(tái)中央驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，CAN報(bào)文輸入輸出電路通過(guò)高速光耦6N137、PCA82C250芯片設(shè)計(jì)CAN總線隔離電路。
[0013]依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的驅(qū)動(dòng)平臺(tái)中央驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，整車控制策略將車輛運(yùn)行模式分為起車模式、正常驅(qū)動(dòng)模式、失效保護(hù)模式、制動(dòng)能量回饋模式、空檔模式5種，并且輪轂電機(jī)控制方式為轉(zhuǎn)矩實(shí)時(shí)控制。
[0014]本發(fā)明的工作過(guò)程為：
[0015](I)中央驅(qū)動(dòng)控制器上電后進(jìn)行初始化以及自檢，若有錯(cuò)誤會(huì)自動(dòng)發(fā)出警報(bào)。
[0016](2 )自檢無(wú)誤后，實(shí)時(shí)接收DI開(kāi)關(guān)量信號(hào)及CAN報(bào)文，利用中斷函數(shù)設(shè)置接收信號(hào)間隔為1ms。若檢測(cè)到鑰匙START檔及電池管理系統(tǒng)上電請(qǐng)求，則發(fā)出整車上電指令，整車進(jìn)行自檢。
[0017]( 3 )整車自檢無(wú)誤，檔位置于驅(qū)動(dòng)檔/后退檔，加速踏板為O，進(jìn)入起車模式。此時(shí)中央驅(qū)動(dòng)控制器給輪轂電機(jī)控制器發(fā)送起車小轉(zhuǎn)矩CAN指令。
[0018](4)根據(jù)采集到的加速踏板開(kāi)度信號(hào)、方向盤轉(zhuǎn)角信號(hào)，以及輪轂電機(jī)控制器、輪轂電機(jī)信號(hào)，電池狀態(tài)及工作能力信號(hào)，經(jīng)過(guò)中央驅(qū)動(dòng)控制器控制策略計(jì)算出四個(gè)輪轂電機(jī)轉(zhuǎn)矩指令，通過(guò)CAN發(fā)送給輪轂電機(jī)控制器，實(shí)時(shí)發(fā)送時(shí)間間隔為50ms，整車進(jìn)入正常驅(qū)動(dòng)模式。
[0019](5)當(dāng)采集到制動(dòng)踏板信號(hào)，并根據(jù)整車行駛狀態(tài)計(jì)算出輪轂電機(jī)發(fā)電轉(zhuǎn)矩指令以及機(jī)械制動(dòng)轉(zhuǎn)矩與發(fā)電轉(zhuǎn)矩的比例關(guān)系，讓整車滿足制動(dòng)需求的同時(shí)盡量多回饋能量，此時(shí)車輛處于制動(dòng)能量回饋模式。
[0020](6)檔位信息在N檔時(shí)，整車控制器發(fā)送給電機(jī)控制器的轉(zhuǎn)矩指令為零，電機(jī)處于自由狀態(tài)，電機(jī)隨著驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)車輛為空檔模式。
[0021](7)當(dāng)車輛在行駛中發(fā)生故障，車輛進(jìn)入失效保護(hù)模式，中央驅(qū)動(dòng)控制器通過(guò)故障等級(jí)進(jìn)行相應(yīng)的報(bào)警、限制輪轂電機(jī)轉(zhuǎn)矩、以及嚴(yán)重故障時(shí)下電停車處理。通過(guò)統(tǒng)一的故障代碼設(shè)定，能及時(shí)有效地檢測(cè)出故障的嚴(yán)重程度、故障原因以及相應(yīng)故障下中央驅(qū)動(dòng)控制器的故障處理方案。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：電驅(qū)動(dòng)平臺(tái)中央驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確地采集駕駛員的操作指令，判斷合理的控制策略，實(shí)時(shí)計(jì)算出轉(zhuǎn)矩控制指令發(fā)送給輪轂電機(jī)控制器，保證車輛正常、高效的行駛。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]通過(guò)閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯：
[0024]圖I為本發(fā)明的電驅(qū)動(dòng)平臺(tái)中央驅(qū)動(dòng)控制器信息交互圖；
[0025]圖2為本發(fā)明的電驅(qū)動(dòng)平臺(tái)中央驅(qū)動(dòng)控制器低邊驅(qū)動(dòng)電路圖；
[0026]圖3為本發(fā)明的電驅(qū)動(dòng)平臺(tái)中央驅(qū)動(dòng)控制器高邊驅(qū)動(dòng)電路圖；
[0027]圖4為本發(fā)明的電驅(qū)動(dòng)平臺(tái)中央驅(qū)動(dòng)控制器低邊DI采集電路圖；
[0028]圖5為本發(fā)明的電驅(qū)動(dòng)平臺(tái)中央驅(qū)動(dòng)控制器高邊DI采集電路圖；
[0029]圖6為本發(fā)明的電驅(qū)動(dòng)平臺(tái)中央驅(qū)動(dòng)控制器高速CAN總線電路圖；
[0030]圖7為本發(fā)明的電驅(qū)動(dòng)平臺(tái)中央驅(qū)動(dòng)控制器單片機(jī)復(fù)位電路；
[0031]圖8為本發(fā)明的電驅(qū)動(dòng)平臺(tái)中央驅(qū)動(dòng)控制器DA轉(zhuǎn)換隔離電路；
[0032]圖9為本發(fā)明的電驅(qū)動(dòng)平臺(tái)中央驅(qū)動(dòng)控制器濾波電路；
[0033]圖10為本發(fā)明的車輛轉(zhuǎn)彎運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖；[0034]圖11為本發(fā)明的中央驅(qū)動(dòng)控制器與各控制器的控制關(guān)系圖。
【具體實(shí)施方式】 [0035]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0036]請(qǐng)參閱圖1，電驅(qū)動(dòng)平臺(tái)中央驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)信息交互圖，DI開(kāi)關(guān)量采集包括倒檔開(kāi)關(guān)、驅(qū)動(dòng)檔開(kāi)關(guān)、空檔開(kāi)關(guān)、點(diǎn)火鑰匙ON檔、駐車開(kāi)關(guān)、制動(dòng)踏板開(kāi)關(guān)，AD采集包括加速踏板開(kāi)度信號(hào)、方向盤轉(zhuǎn)角信號(hào)，CAN報(bào)文信號(hào)包括電機(jī)、電機(jī)控制器狀態(tài)信號(hào)，電池信號(hào)，儀表信號(hào)以及中央驅(qū)動(dòng)控制器發(fā)給電機(jī)控制器的整車控制信號(hào)，中央驅(qū)動(dòng)控制器通報(bào)整車狀態(tài)信號(hào)。
[0037]如圖2和圖3所示為驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)能力：穩(wěn)定工作電流200mA，峰值電流500mA。
[0038]器件選型：
[0039]I)光電耦合器PS2701 ;
[0040]性能指標(biāo)：工作溫度范圍-55°C — 100°C，最大的輸入電流50mA，最大輸入反向電壓6V。三極管端最大工作電壓40V，電流傳輸比50% — 300%，典型值為100%。
[0041]2)三極管 BD135:
[0042]性能指標(biāo)：封裝T0-126，工作溫度一 65°C—150°C，耐壓值45V，最大集電極工作電流I. 5A，集電極最大峰電流3A，基極最大工作電流O. 5A，總耗散I. 25ff(Tamb ^ 25°C )，最小放大倍數(shù)25，最大飽和壓降O. 5V。
[0043]如圖4和圖5所示為DI采集電路，同樣選用光電耦合器PS2701。
[0044]如圖6所示為高速CAN總線電路，器件選型：高速光耦6N137、PCA82C250芯片。
[0045]性能指標(biāo)：
[0046]與國(guó)際化標(biāo)準(zhǔn)組織的ISOl 1898標(biāo)準(zhǔn)完全兼容；
[0047]高速通信能力：最高速率高達(dá)IMbps ；
[0048]在汽車環(huán)境中，保護(hù)總線免受瞬時(shí)脈沖的影響；
[0049]斜率控制降低射頻干擾（RFI);
[0050]差分接收器，對(duì)電磁干擾（EMI)具有很強(qiáng)的共模能力；
[0051]過(guò)熱保護(hù)（當(dāng)總線短路的時(shí)候，過(guò)熱保護(hù)非常需要）；
[0052]對(duì)電池和對(duì)地的短路保護(hù)；
[0053]低電流備用模式；
[0054]一個(gè)沒(méi)有上電的節(jié)點(diǎn)不干擾總線；
[0055]至少可掛接110個(gè)節(jié)點(diǎn)。
[0056]如圖7所示為單片機(jī)復(fù)位電路，器件選型：MC34064低電壓復(fù)位芯片。
[0057]性能指標(biāo)：
[0058]MC34064低電壓復(fù)位芯片集成了較強(qiáng)的復(fù)位電路，并提供了電源波動(dòng)的保護(hù)，在一定的電壓范圍內(nèi)，MC34064使復(fù)位端保持低電平。使用34064復(fù)位芯片可以降低系統(tǒng)的硬件成本，并能簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)。硬件電路設(shè)計(jì)如圖7所示，按下按鈕SMl后，單片機(jī)系統(tǒng)復(fù)位。[0059]如圖8所示為DA轉(zhuǎn)換隔離電路，PPl輸出PWM，光隔隔離后，經(jīng)二階RC濾波，電壓跟隨器后，得到一個(gè)可調(diào)電壓。
[0060]如圖9所示為控制器濾波電路，本控制器中采用了兩級(jí)RC低通濾波，該濾波電路主要用于把PWM信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，免去用DA芯片獲得所要模擬電壓的設(shè)計(jì)，節(jié)省了設(shè)計(jì)成本。濾波后的電壓信號(hào)再經(jīng)一路電壓跟隨，就能直接用來(lái)驅(qū)動(dòng)模擬電路。
[0061]中央驅(qū)動(dòng)控制器采用Freescale公司的9S12XEP100MAL單片機(jī)。
[0062]性能指標(biāo)：
[0063]工作溫度_40°C~125°C ;
[0064]Flsh容量128~1024KB，采用了先進(jìn)的O. 18微米工藝，總線頻率可達(dá)40MHZ ；
[0065]RAM 容量 12 ~64KB ;
[0066]EEROM 容量 2 ~4KB ;
[0067]5個(gè)CAN總線接口；
[0068]2 個(gè) I2C 接口；
[0069]I 個(gè) J1850 接口；
[0070]8 個(gè) SCI 接口 ；
[0071]3 個(gè) SPI 接口；
[0072]單片機(jī)的I/O端口都具有內(nèi)部弱上拉電阻，所以外部不需要設(shè)計(jì)上拉電阻。單片機(jī)的晶振采用16M的有源晶振。電壓采用典型的5V供電，5V電壓通過(guò)電源模塊由24V轉(zhuǎn)換而來(lái)。
[0073]如圖10所示為車輛轉(zhuǎn)彎運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。當(dāng)車輛直線行駛時(shí)，四個(gè)輪轂電機(jī)左右兩側(cè)轉(zhuǎn)矩相等，轉(zhuǎn)矩大小由當(dāng)前車輛運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下輪轂電機(jī)所能達(dá)到的最大轉(zhuǎn)矩值與電池最大功率下所能提供的最大轉(zhuǎn)矩值相比較取小值，然后將此值乘以加速踏板深度（0% —100%),最終得到駕駛員此刻期望轉(zhuǎn)矩指令，同理當(dāng)制動(dòng)踏板有效時(shí)取加速踏板深度為O并且將制動(dòng)踏板深度與電池最大能量回饋力矩對(duì)應(yīng)起來(lái)；當(dāng)車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)，由圖10可根據(jù)方向盤轉(zhuǎn)角信號(hào)計(jì)算出內(nèi)外車輪期望轉(zhuǎn)速：
【權(quán)利要求】
1.一種電驅(qū)動(dòng)平臺(tái)中央驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，包括中央驅(qū)動(dòng)控制器、儀表控制器、輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器、電池管理器、駕駛員操作信號(hào)采集器，其中，中央驅(qū)動(dòng)控制器分別連接儀表控制器、輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器、電池管理器、駕駛員操作信號(hào)采集器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電驅(qū)動(dòng)平臺(tái)中央驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述中央驅(qū)動(dòng)控制器、儀表控制器、輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器之間通過(guò)高速CANT通信，保證車輛的實(shí)時(shí)控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電驅(qū)動(dòng)平臺(tái)中央驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，系統(tǒng)采用實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)矩控制，并通過(guò)左右車輪轉(zhuǎn)矩差值來(lái)實(shí)現(xiàn)車輛差速轉(zhuǎn)彎。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電驅(qū)動(dòng)平臺(tái)中央驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，在車輛制動(dòng)時(shí)進(jìn)行能量反饋，提高能量利用率，增加續(xù)航里程。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電驅(qū)動(dòng)平臺(tái)中央驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述駕駛員操作信號(hào)采集器包括低邊采集電路、高邊采集電路、DA轉(zhuǎn)換隔離電路，其中，低邊采集電路和高邊采集電路均連接DA轉(zhuǎn)換隔離電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電驅(qū)動(dòng)平臺(tái)中央驅(qū)動(dòng)控制器，其特征在于，所述中央驅(qū)動(dòng)控制器采用9S12XEP100MAL型單片機(jī)。
【文檔編號(hào)】B60R16/02GK103481843SQ201310407912
【公開(kāi)日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年9月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月9日
【發(fā)明者】李正非, 劉允, 李鐵, 孔文艷, 龔青 申請(qǐng)人:上海電控研究所