專利名稱：具有抗電磁干擾能力的純電動(dòng)汽車整車控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種純電動(dòng)汽車整車控制器，特別涉及一種具有抗電磁干擾能力的純電動(dòng)汽車整車控制器。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)汽車的整車控制器E⑶主要用于12伏低壓電源的電子設(shè)備控制，產(chǎn)生電磁干擾源主要是高壓點(diǎn)火系統(tǒng)、各種感性負(fù)載(如電機(jī)類電器部件)、各種開關(guān)類部件(如閃光繼電器)、各種電子控制單元ECU、甚至各種燈具，無線電設(shè)備等，這些部件產(chǎn)生的干擾也會(huì)在汽車內(nèi)部造成相互影響，相對(duì)傳統(tǒng)汽車，電動(dòng)汽車的電磁干擾問題更為嚴(yán)重，因?yàn)殡妱?dòng)汽車不僅有低電壓電子產(chǎn)品，而且有高電壓大功率汽車電子部件，還要進(jìn)行變頻調(diào)速控制，如驅(qū)動(dòng)電機(jī)及控制器等，供電電壓等級(jí)從36伏到600伏都有可能，在這種惡劣的電磁污染環(huán) 境下，汽車高、低壓電子設(shè)備干擾源主要干擾途徑是感性負(fù)載產(chǎn)生沿電源線傳導(dǎo)的干擾，汽車內(nèi)使用的各種感性負(fù)載，當(dāng)供電被突然切斷時(shí)，會(huì)產(chǎn)生反向瞬變電壓，線圈初始儲(chǔ)能越大，關(guān)斷速度越快，瞬變過電壓就越高，這類于擾雖然不具有連續(xù)性，但是它的瞬變電壓的幅值相當(dāng)大，會(huì)對(duì)電子模塊造成嚴(yán)重影響，甚至損壞；靜電放電對(duì)車內(nèi)電子部件的干擾，當(dāng)靜電儲(chǔ)存到一定程度后，會(huì)通過空氣放電，甚至?xí)谢鸹óa(chǎn)生，這種靜電放電干擾特點(diǎn)高電壓、短時(shí)間、微小電流，其干擾影響程度是巨大的，會(huì)使一些電子控制單元產(chǎn)生誤動(dòng)作，嚴(yán)重的會(huì)損壞電子單元；部件或線纜間的相互耦合干擾，汽車中經(jīng)常將各種線纜捆綁成一束沿汽車內(nèi)側(cè)布置，電源線中的瞬變干擾會(huì)禍合到信號(hào)線或控制線中，形成差模信號(hào)，會(huì)對(duì)車內(nèi)ECU等電子模塊產(chǎn)生影響；輻射干擾，干擾能量的電磁波輻射形式。在電動(dòng)汽車電磁干擾源增多、干擾強(qiáng)度大范圍廣、干擾途徑廣泛的惡劣環(huán)境下，整車控制器可靠性和安全性差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具有抗電磁干擾能力的純電動(dòng)汽車整車控制器，以針對(duì)純電動(dòng)汽車提高在惡劣電磁干擾環(huán)境下整車控制器使用中的可靠性和安全性。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種具有抗電磁干擾能力的純電動(dòng)汽車整車控制器，包括電源接口模塊、輸入接口模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換接口模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換接口模塊、K線接口模塊、CAN通訊接口模塊、輸出接口模塊，其特征在于，所述各接口模塊中設(shè)有抗電磁干擾電路。本發(fā)明所述的整車控制器，其中在所述電源接口模塊中，經(jīng)過TVS管、防反接電源二極管電路后，在電源正極與負(fù)極間加入共模、差模電感抗高頻干擾電路，再經(jīng)過電容濾波電路，最后經(jīng)過隔離電源模塊電路給后續(xù)電路供電。本發(fā)明所述的整車控制器，其中在所述輸入接口模塊中，汽車電子開關(guān)量輸入信號(hào)首先經(jīng)過電阻限流、電容濾波電路進(jìn)入光耦隔離器輸入端，經(jīng)過隔離器高速光電耦合、放大、濾波輸入到單片機(jī)端口。本發(fā)明所述的整車控制器，其中在所述模數(shù)轉(zhuǎn)換接口模塊中，模擬信號(hào)輸入首先經(jīng)過限流、穩(wěn)壓限幅、阻容濾波電路，然后經(jīng)過線性光耦隔離、放大、濾波電路，最后進(jìn)入單片機(jī)采集、處理。本發(fā)明所述的整車控制器，其中在所述數(shù)模轉(zhuǎn)換接口模塊中，從單片機(jī)出來的數(shù)字信號(hào)經(jīng)過D/Α芯片轉(zhuǎn)換處理后，經(jīng)過運(yùn)放驅(qū)動(dòng)放大、濾波電路、TVS管保護(hù)、線性光耦隔離電路輸出模擬量給外部接口。本發(fā)明所述的整車控制器，其中在所述K線接口模塊中，單片機(jī)的K通信收、發(fā)信號(hào)經(jīng)過光耦隔離器隔離后，傳送到K收發(fā)芯片的收、發(fā)端，K線端經(jīng)過阻容濾波、TVS管保護(hù)電路與外部接口進(jìn)行K通信，單片機(jī)系統(tǒng)與K收發(fā)芯片的電源采用隔離模塊。
本發(fā)明所述的整車控制器，其中所述CAN通訊接口模塊包括動(dòng)力系統(tǒng)CAN通訊接口模塊和信息系統(tǒng)CAN通訊接口模塊，在所述動(dòng)力系統(tǒng)CAN通訊接口模塊和信息系統(tǒng)CAN通訊接口模塊中，單片機(jī)的CAN通信收、發(fā)信號(hào)經(jīng)過光耦隔離器隔離后，傳送到CAN收發(fā)芯片的收、發(fā)端，CAN高、低端經(jīng)過共模電感、電容容濾波、TVS管保護(hù)電路與外部接口進(jìn)行CAN通信，單片機(jī)系統(tǒng)與CAN收發(fā)芯片的電源采用隔離模塊。本發(fā)明所述的整車控制器，其中在所述輸出接口模塊中，從單片機(jī)輸出的控制信號(hào)經(jīng)過限流、高速光耦隔離器驅(qū)動(dòng)放大、濾波電路，實(shí)現(xiàn)控制外部設(shè)備通斷、驅(qū)動(dòng)，高速光耦隔離使用外部電源、外部地環(huán)路。本發(fā)明所述的整車控制器，還包括一看門狗電路模塊；在所述看門狗電路模塊中，從單片機(jī)發(fā)出的喂狗信號(hào)經(jīng)過邏輯芯片給看門狗芯片喂狗信號(hào)，看門狗芯片同時(shí)監(jiān)測電源電壓、上電復(fù)位信號(hào)，看門狗電路經(jīng)過定時(shí)輸出復(fù)位信號(hào)、電壓監(jiān)測信號(hào)、狗信號(hào)給邏輯芯片處理后是否判斷輸出復(fù)位信號(hào)給單片機(jī)復(fù)位端口，實(shí)現(xiàn)硬件看門狗復(fù)位。本發(fā)明通過在整車控制器各接口模塊電路中加入抗干擾電路，采取抑制干擾源、切斷干擾傳播路徑、提高敏感器件干擾性的有效措施，有效抵制電動(dòng)汽車環(huán)境下電磁傳導(dǎo)、電磁輻射對(duì)整車控制器的干擾，提高整車控制器使用中的可靠性和安全性。


圖I為本發(fā)明中整車控制器及其各接口模塊的示意圖；圖2為本發(fā)明中加入了抗干擾電路的電源接口模塊一實(shí)施例的電路圖；圖3為本發(fā)明中加入了抗干擾電路的輸入接口模塊一實(shí)施例的電路圖；圖4為本發(fā)明中加入了抗干擾電路的模數(shù)轉(zhuǎn)換接口模塊一實(shí)施例的電路圖；圖5為本發(fā)明中加入了抗干擾電路的數(shù)模轉(zhuǎn)換接口模塊一實(shí)施例的電路圖；圖6為本發(fā)明中加入了抗干擾電路的K線接口模塊一實(shí)施例的電路圖；圖7為本發(fā)明中加入了抗干擾電路的動(dòng)力系統(tǒng)CAN通訊接口模塊一實(shí)施例的電路圖；圖8為本發(fā)明中加入了抗干擾電路的信息系統(tǒng)CAN通訊接口模塊一實(shí)施例的電路圖；圖9為本發(fā)明中加入了抗干擾電路的輸出接口模塊一實(shí)施例的電路圖；圖10為本發(fā)明中的看門狗電路模塊一實(shí)施例的電路圖。附圖元件符合說明①電源接口模塊②輸入接口模塊③模數(shù)轉(zhuǎn)換接口模塊
④數(shù)模轉(zhuǎn)換接口模塊⑤K線接口模塊⑥動(dòng)力系統(tǒng)CAN通訊接口模塊⑦信息系統(tǒng)CAN通訊接口模塊⑧輸出接口模塊⑨看門狗電路模塊
具體實(shí)施例方式下面將詳細(xì)描述本發(fā)明的具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)注意，這里描述的實(shí)施例只用于舉例說明，并不用于限制本發(fā)明。請(qǐng)參照?qǐng)D1，為本發(fā)明中整車控制器及其各接口模塊的示意圖，其中9個(gè)接口模塊分別為電源接口模塊①、輸入接口模塊②、模數(shù)轉(zhuǎn)換接口模塊③、數(shù)模轉(zhuǎn)換接口模塊④、K線接口模塊⑤、動(dòng)力系統(tǒng)CAN通訊接口模塊⑥、信息系統(tǒng)CAN通訊接口模塊⑦、輸出接口模塊⑧及看門狗電路模塊⑨。 請(qǐng)參照?qǐng)D2-圖10，根據(jù)整車控制器9個(gè)接口模塊電路原理圖分別說明加入了抗電磁干擾電路的各模塊及如何實(shí)施抗電磁干擾的方法1、電源接口電路抗干擾方法，首先經(jīng)過TVS管、防反接電源二極管電路后，在電源正極與負(fù)極經(jīng)加入共模、差模電感抗高頻干擾電路，再經(jīng)過電容濾波電路，最后經(jīng)過隔離電源模塊電路給模擬電路、數(shù)字電路系統(tǒng)供電，這樣可以抵御從電源線串入雷電、電弧、廣播電臺(tái)等輻射的高頻干擾信號(hào)，并且也可以切斷通過電源導(dǎo)線進(jìn)入的串?dāng)_信號(hào)；2、輸入接口電路抗干擾方法，汽車電子開關(guān)量輸入信號(hào)首先經(jīng)過電阻限流、電容濾波電路進(jìn)入光耦隔離器輸入端，經(jīng)過隔離器高速光電耦合、放大、濾波輸入到單片機(jī)端口，這樣實(shí)現(xiàn)外部開關(guān)量信號(hào)與單片機(jī)系統(tǒng)的隔離保護(hù)，有效切斷輸入信號(hào)通過導(dǎo)線串?dāng)_單片機(jī)系統(tǒng)的路徑，增強(qiáng)抗干擾能力；3、模數(shù)轉(zhuǎn)換接口電路抗干擾方法，模擬信號(hào)輸入首先經(jīng)過限流、穩(wěn)壓限幅、阻容濾波電路，然后經(jīng)過線性光耦隔離、放大、濾波電路，最后進(jìn)入單片機(jī)采集、處理，這樣實(shí)現(xiàn)外部模擬量輸入信號(hào)與單片機(jī)系統(tǒng)的隔離保護(hù)，有效切斷模擬量輸入信號(hào)通過導(dǎo)線串?dāng)_單片機(jī)系統(tǒng)的路徑，增強(qiáng)抗干擾能力；4、數(shù)模轉(zhuǎn)換接口電路抗干擾方法，從單片機(jī)出來的數(shù)字信號(hào)經(jīng)過D/Α芯片轉(zhuǎn)換處理后，經(jīng)過運(yùn)放驅(qū)動(dòng)放大、濾波電路、TVS管保護(hù)、線性光耦隔離電路輸出模擬量給外部接口，這樣實(shí)現(xiàn)輸出模擬量與單片機(jī)系統(tǒng)的隔離保護(hù)，有效切斷外部信號(hào)通過導(dǎo)線串?dāng)_單片機(jī)系統(tǒng)的路徑，增強(qiáng)抗干擾能力；5、K線接口電路抗干擾方法，單片機(jī)的K通信收、發(fā)信號(hào)經(jīng)過光耦隔離器隔離后，傳送到K收發(fā)芯片的收、發(fā)端，K線端經(jīng)過阻容濾波、TVS管保護(hù)電路與外部接口進(jìn)行K通信，單片機(jī)系統(tǒng)與K收發(fā)芯片的電源采用隔離模塊，這樣采用信號(hào)隔離、電源隔離電路可有效切斷外部K通信信號(hào)通過導(dǎo)線串?dāng)_單片機(jī)系統(tǒng)的路徑，增強(qiáng)抗干擾能力；6、動(dòng)力系統(tǒng)CAN通訊接口電路抗干擾方法，單片機(jī)的CAN通信收、發(fā)信號(hào)經(jīng)過光耦隔離器隔離后，傳送到CAN收發(fā)芯片的收、發(fā)端，CAN高、低端經(jīng)過共模電感、電容容濾波、TVS管保護(hù)電路與外部接口進(jìn)行CAN通信，單片機(jī)系統(tǒng)與CAN收發(fā)芯片的電源采用隔離模塊，這樣采用信號(hào)隔離、電源隔離電路可有效切斷外部CAN通信信號(hào)通過導(dǎo)線串?dāng)_單片機(jī)系統(tǒng)的路徑，增強(qiáng)抗干擾能力；7、信息系統(tǒng)CAN通訊接口電路抗干擾方法與⑥相同；8、輸出接口電路抗干擾方法，從單片機(jī)輸出的控制信號(hào)經(jīng)過限流、高速光耦隔離器驅(qū)動(dòng)放大、濾波電路，實(shí)現(xiàn)控制外部設(shè)備通斷、驅(qū)動(dòng)，高速光耦隔離使用外部電源、外部地環(huán)路，這樣采用信號(hào)隔離、電源隔離電路可有效切斷外部信號(hào)通過導(dǎo)線串?dāng)_單片機(jī)系統(tǒng)的路徑，增強(qiáng)抗干擾能力；9、看門狗電路模塊及其抗干擾方法，從單片機(jī)發(fā)出的喂狗信號(hào)經(jīng)過邏輯芯片給看門狗芯片喂狗信號(hào)，看門狗芯片同時(shí)監(jiān)測電源電壓、上電復(fù)位信號(hào)，看門狗電路經(jīng)過定時(shí)輸出復(fù)位信號(hào)、電壓監(jiān)測信號(hào)、狗信號(hào)給邏輯芯片處理后是否判斷輸出復(fù)位信號(hào)給單片機(jī)復(fù)位端口，實(shí)現(xiàn)硬件看門狗復(fù)位，這樣可以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)系統(tǒng)上電復(fù)位、掉電數(shù)據(jù)保護(hù)、電壓監(jiān)測、程序運(yùn)行防死鎖功能，保證系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定性運(yùn)行，增強(qiáng)抗干擾能力。雖然已參照上述典型實(shí)施例描述了本發(fā)明，但應(yīng)當(dāng)理解，所用的術(shù)語是說明和示例性、而非限制性的術(shù)語。由于本發(fā)明能夠 以多種形式具體實(shí)施而不脫離發(fā)明的精神或?qū)嵸|(zhì)，所以應(yīng)當(dāng)理解，上述實(shí)施例不限于任何前述的細(xì)節(jié)，而應(yīng)在隨附權(quán)利要求所限定的精神和范圍內(nèi)廣泛地解釋，因此落入權(quán)利要求或其等效范圍內(nèi)的全部變化和改型都應(yīng)為隨附權(quán)利要求所涵蓋。
權(quán)利要求
1.一種具有抗電磁干擾能力的純電動(dòng)汽車整車控制器，包括電源接口模塊、輸入接口模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換接口模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換接口模塊、K線接口模塊、CAN通訊接口模塊、輸出接口模塊，其特征在于，所述各接口模塊中設(shè)有抗電磁干擾電路。
2.如權(quán)利要求I所述的整車控制器，其特征在于，在所述電源接口模塊中，經(jīng)過TVS管、防反接電源二極管電路后，在電源正極與負(fù)極間加入共模、差模電感抗高頻干擾電路，再經(jīng)過電容濾波電路，最后經(jīng)過隔離電源模塊電路給后續(xù)電路供電。
3.如權(quán)利要求I所述的整車控制器，其特征在于，在所述輸入接口模塊中，汽車電子開關(guān)量輸入信號(hào)首先經(jīng)過電阻限流、電容濾波電 路進(jìn)入光耦隔離器輸入端，經(jīng)過隔離器高速光電稱合、放大、濾波輸入到單片機(jī)端口。
4.如權(quán)利要求I所述的整車控制器，其特征在于，在所述模數(shù)轉(zhuǎn)換接口模塊中，模擬信號(hào)輸入首先經(jīng)過限流、穩(wěn)壓限幅、阻容濾波電路，然后經(jīng)過線性光耦隔離、放大、濾波電路，最后進(jìn)入單片機(jī)采集、處理。
5.如權(quán)利要求I所述的整車控制器，其特征在于，在所述數(shù)模轉(zhuǎn)換接口模塊中，從單片機(jī)出來的數(shù)字信號(hào)經(jīng)過D/Α芯片轉(zhuǎn)換處理后，經(jīng)過運(yùn)放驅(qū)動(dòng)放大、濾波電路、TVS管保護(hù)、線性光耦隔離電路輸出模擬量給外部接口。
6.如權(quán)利要求I所述的整車控制器，其特征在于，在所述K線接口模塊中，單片機(jī)的K通信收、發(fā)信號(hào)經(jīng)過光耦隔離器隔離后，傳送到K收發(fā)芯片的收、發(fā)端，K線端經(jīng)過阻容濾波、TVS管保護(hù)電路與外部接口進(jìn)行K通信，單片機(jī)系統(tǒng)與K收發(fā)芯片的電源采用隔離模塊。
7.如權(quán)利要求I所述的整車控制器，其特征在于，所述CAN通訊接口模塊包括動(dòng)力系統(tǒng)CAN通訊接口模塊和信息系統(tǒng)CAN通訊接口模塊，在所述動(dòng)力系統(tǒng)CAN通訊接口模塊和信息系統(tǒng)CAN通訊接口模塊中，單片機(jī)的CAN通信收、發(fā)信號(hào)經(jīng)過光耦隔離器隔離后，傳送到CAN收發(fā)芯片的收、發(fā)端，CAN高、低端經(jīng)過共模電感、電容容濾波、TVS管保護(hù)電路與外部接口進(jìn)行CAN通信，單片機(jī)系統(tǒng)與CAN收發(fā)芯片的電源采用隔離模塊。
8.如權(quán)利要求I所述的整車控制器，其特征在于，在所述輸出接口模塊中，從單片機(jī)輸出的控制信號(hào)經(jīng)過限流、高速光耦隔離器驅(qū)動(dòng)放大、濾波電路，實(shí)現(xiàn)控制外部設(shè)備通斷、驅(qū)動(dòng)，高速光耦隔離使用外部電源、外部地環(huán)路。
9.如權(quán)利要求I所述的整車控制器，其特征在于，還包括一看門狗電路模塊；在所述看門狗電路模塊中，從單片機(jī)發(fā)出的喂狗信號(hào)經(jīng)過邏輯芯片給看門狗芯片喂狗信號(hào)，看門狗芯片同時(shí)監(jiān)測電源電壓、上電復(fù)位信號(hào)，看門狗電路經(jīng)過定時(shí)輸出復(fù)位信號(hào)、電壓監(jiān)測信號(hào)、狗信號(hào)給邏輯芯片處理后是否判斷輸出復(fù)位信號(hào)給單片機(jī)復(fù)位端口，實(shí)現(xiàn)硬件看門狗復(fù)位。
全文摘要
本發(fā)明為一種具有抗電磁干擾能力的純電動(dòng)汽車整車控制器，包括電源接口模塊、輸入接口模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換接口模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換接口模塊、K線接口模塊、CAN通訊接口模塊、輸出接口模塊，其特征在于，所述各接口模塊中設(shè)有抗電磁干擾電路。本發(fā)明可以有效抵制電動(dòng)汽車環(huán)境下電磁傳導(dǎo)、電磁輻射對(duì)整車控制器的干擾，提高整車控制器使用中的可靠性和安全性。
文檔編號(hào)G05B19/418GK102645912SQ20111003892
公開日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2011年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月16日
發(fā)明者張春淮, 杜曉佳, 林則宏, 王可峰, 蔡文遠(yuǎn), 郭齊杰 申請(qǐng)人:北汽福田汽車股份有限公司