技术领域
[0001] 本实用新型属于电动汽车控制技术领域，具体涉及一种电动汽车整车控制器硬件控制电路。
背景技术
[0002] 整车控制器是电动汽车的核心部件，承担车辆各系统的数据交换和管理，故障诊断，安全监控，驾驶人意图解析等作用。它的性能优劣，直接影响其他电气性能的发挥，是整车性能好坏的决定性因素之一。
[0003] 整车控制器主要功能有驱动
力矩控制、
制动能量的优化控制、整车的能量管理、CAN网络的维护和管理、故障诊断和管理，车辆状态监视等。
[0004] 现有的电动汽车中的整车控制器通常有DC/DC电源模
块、
微控制器模块、
信号处理模块、功率驱动模块以及通讯模块。其中DC/DC模块由分立元件搭建而成，为控制器和外部
传感器供电。在电动汽车复杂的电磁环境中，DC/DC电源模块若出现问题会导致整个系统不能工作，对于宽电源输入则需使用多个DC－DC 器件供给电源，成本较高。
[0005]
专利CN201610257646.7公开了一种整车控制器电源电路，该技术方案通过增加DC/DC转换单元，内含降压稳压单元、BUCK
电压转换单元等将电源进行兼容性处理，可以适合12V和24V系统，但该方案使用多个器件搭建电路，成本高，功耗大，集成度低。
[0006] 专利CN201520479342.6公开了一种基于MP2565 DC/DC稳压模块供电的整车控制器，SPX3819 LDO稳压器输出1.2V－5.0V(需要
电阻调节)作为
单片机供电，BS505S－1W DC/DC隔离电源输出5V作为CAN电源供给。其不足之处在于使用了多个电源模块，成本高，集成度低，功耗大，EMC兼容性不容易处理。
[0007] 专利CN201620343285.3公开了一种纯电动汽车整车控制器，采用了TLE4471 电源管理芯片，输出三路独立的隔离5v电源，再搭建其他电路实现唤醒功能，传感器供电功能，另外包含了常规的微控制电元、CAN收发器、RS485收发控制器、RS232收发控制器、
数字量输入输出、PWM输入输出等。该技术方案供电输出为5V，与3.3V系统不兼容，且需要外围电路实现唤醒，CAN需要单独芯片，功耗较高。实用新型内容
[0008] 本实用新型的目的在于：解决上述
现有技术中的不足，提供一种电动汽车整车控制器硬件控制电路，优化了电源管理电路，增加了整车控制器电路的安全性和集成度，降低了整车控制器休眠功耗，节约了硬件成本。
[0009] 为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：
[0010] 一种电动汽车整车控制器硬件控制电路，包括
微处理器，微处理器分别与模拟量采集电路、
开关量输入电路、开关量输出电路、PWM输入电路、PWM输出电路、CAN通信电路和JTAG调试电路通讯连接，CAN通信电路外接CAN总线，微处理器还与电源管理电路连接，电源管理电路的电源输入端连接车载电源的电源输出端。
[0011] 进一步的，上述的开关量输入电路包括与开关量输入端连接的第一滤波电路、第一耐压电路和微处理器；
[0012] 模拟量输入电路包括与模拟量输入端连接的第二滤波电路、第二耐压电路和微处理器；
[0013] PWM输入电路包括与PWM输入端连接的第三滤波电路、隔离电路和微处理器。
[0014] 进一步的，上述PWM输出电路为PWM输出隔离电路，PWM输出隔离电路用于隔离PWM输出和微处理器电路，PWM输出电路包括输出
冷却水泵PWM输出电路、冷却
风扇PWM输出电路、第一预留PWM输出电路和第二预留PWM输出电路。
[0015] 进一步的，上述开关量输出电路包括低边驱动输出电路和高边驱动输出电路，低边驱动输出电路包括16路低边输出，16路低边输出分别与若干个外部继电器和/或外部端口连接；高边驱动输出电路包括4路高边输出，4路高边输出分别与若干个外部继电器和/或外部端口连接。
[0016] 进一步的，上述PWM输入电路包括外部水泵故障检测通道和2位预留通道。
[0017] 进一步的，上述的微处理器包括CAN0
接口、CAN1接口和CAN2接口，CAN 通讯电路包括整车CAN通讯电路、
车身CAN通讯电路和预留CAN通讯电路；整车CAN通讯电路包括与CAN1接口依次连接的CAN1收发器、第一滤波电路、第一
终端电阻、第一ESD保护电路和整车CAN，车身CAN通讯电路包括与CAN0接口依次连接的CAN0收发器、第二滤波电路、第二终端电阻、第二ESD保护电路和车身CAN，预留CAN通讯电路包括与CAN2接口依次连接的CAN2收发器、第三滤波电路、第三终端电阻、第三ESD保护电路和预留CAN。
[0018] 进一步的，上述电源管理电路包括与车载电源依次连接的第一EMC电路、第三滤波电路、浪涌保护电路、防反接电路、泄放电路、第二EMC电路和电源管理芯片，电源管理芯片分别通过CAN总线和SPI总线与微处理器连接，电源管理芯片的复位脚和微处理器的复位脚通讯连接。
[0019] 进一步的，上述的电源管理电路还包括与电源管理芯片连接的电源附属电路，电源附属电路包括与微处理器连接的3.3V电源输出端、与CAN通信电路连接的第一5V输出端和与传感器连接的第二5V输出端。
[0020] 进一步的，上述电源管理芯片还包括CAN接口和IO输入口，CAN接口与车身CAN通讯连接，IO输入口与开关量输入端连接。
[0021] 进一步的，上述的电源管理芯片还包括看
门狗模块和休眠模块。
[0022] 由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：
[0023] 本实用新型的整车控制电路通过电源管理电路进行管理，提高了系统电源的
稳定性和可靠性，同时降低了整车控制器的休眠功耗，电源管理电路进行了共模差模处理，提高了EMC和EMI性能；整车控制电路预留多路模拟数字通道，提高了控制器的复用性，通用性，整车控制电路通过电源管理芯片提供CAN唤醒、IO唤醒处理器，节省了处理器端口；微处理器通过SPI通信控制驱动输出端口，节省了处理器端口，有利于处理器扩展其他功能。
附图说明
[0024] 为了更清楚地说明本实用新型
实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0025] 图1为本实用新型的整车控制器电路结构示意图。
[0026] 图2为本实用新型的电源管理电路结构示意图。
[0027] 图3为本实用新型的整车控制器CAN通信电路结构示意图。
具体实施方式
[0028] 为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0029] 因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的
选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0030] 如图1所示，一种电动汽车整车控制器硬件控制电路，包括微处理器，微处理器分别与模拟量采集电路、开关量输入电路、开关量输出电路、PWM输入电路、PWM输出电路、CAN通信电路和JTAG调试电路通讯连接，CAN通信电路外接 CAN总线，微处理器还与电源管理电路连接，电源管理电路的电源输入端连接车载电源的电源输出端。
[0031] 微处理器采用符合ISO26262 ASIL－D标准的32位微处理器。
[0032] 电源管理电路采用了集成化电源芯片，宽电源输入0－40V，可供给3.3V单片机系统，也可以供给5V传感器电源以及CAN电源，将电源管理、低功耗、唤醒功能、1路CAN通道集成于一体，不但降低了电源功耗，降低了成本而且在电磁环境中也表现优异。
[0033] 进一步的，上述的开关量输入电路包括与开关量输入端连接的第一滤波电路、第一耐压电路和微处理器；
[0034] 模拟量输入电路包括与模拟量输入端连接的第二滤波电路、第二耐压电路和微处理器；
[0035] 第一滤波电路和第二滤波电路用于信号输入抗干扰；
[0036] 第一耐压电路和第二耐压电路用于防止信号输入电压过高而损坏端口。
[0037] PWM输入电路包括与PWM输入端连接的第三滤波电路、隔离电路和微处理器。
[0038] 第三滤波电路用于EMI抗干扰，隔离电路用于隔离外部输入和微控制器电路，提高微处理器抗干扰能力。
[0039] 进一步的，上述PWM输出电路为PWM输出隔离电路，PWM输出隔离电路用于隔离PWM输出和微处理器电路，PWM输出电路包括输出冷却水泵PWM输出电路、
冷却风扇PWM输出电路、第一预留PWM输出电路和第二预留PWM输出电路。
[0040] PWM输出电路有4路通道，其中一通道用于输出冷却水泵PWM，另一通道用于冷却风扇PWM，剩下两路用于预留。PWM输出电路由隔离电路组成，隔离电路用于隔离输出和微控制器电路，提高微控制器抗干扰能力。
[0041] 进一步的，上述开关量输出电路包括低边驱动输出电路和高边驱动输出电路，低边驱动输出电路包括16路低边输出，16路低边输出分别与若干个外部继电器和/或外部端口连接；高边驱动输出电路包括4路高边输出，4路高边输出分别与若干个外部继电器和/或外部端口连接。
[0042] 开关量输出电路包括低边驱动输出，高边驱动输出；低边驱动输出使用 TLE6240GP芯片，具有16路输出，内部程序可以诊断低边输出开路、
短路、短地功能，可将错误通过SPI通信反馈至微处理器，微处理器进行对应的安全处理机制，防止损坏低边驱动芯片。高边驱动输出使用BTS724芯片，具有4路输出，诊断高边输出开路、短路、短地功能，微处理器进行对应的安全处理机制，防止损坏高边驱动芯片。
[0043] 进一步的，上述PWM输入电路包括外部水泵故障检测通道和2位预留通道。
[0044] PWM输入电路内设3位通道，其中一通道用于检测外部水泵故障，另外两路用于预留。PWM输入电路由滤波电路，隔离电路组成。滤波电路，用于EMI抗干扰。隔离电路用于隔离外部输入和微控制器电路，提高微控制器抗干扰能力。
[0045] 如图3所示，进一步的，上述的微处理器包括CAN0接口、CAN1接口和CAN2 接口，CAN通讯电路包括整车CAN通讯电路、车身CAN通讯电路和预留CAN通讯电路；整车CAN通讯电路包括与CAN1接口依次连接的CAN1收发器、第一滤波电路、第一终端电阻、第一ESD保护电路和整车CAN，车身CAN通讯电路包括与 CAN0接口依次连接的CAN0收发器、第二滤波电路、第二终端电阻、第二ESD保护电路和车身CAN，预留CAN通讯电路包括与CAN2接口依次连接的CAN2收发器、第三滤波电路、第三终端电阻、第三ESD保护电路和预留CAN。
[0046] 电源管理芯片提供5V电源供给。CAN收发电路用于把数据按照ISO11898协议规定的要求发送到CAN总线上。滤波电路滤除共模干扰，高频信号，提高总线抗干扰能力。终端电阻用于减少信号衰减，保证信号完整性。ESD保护电路用于CAN线静电防护。
[0047] 如图2所示，进一步的，上述电源管理电路包括与车载电源依次连接的第一EMC电路、第三滤波电路、浪涌保护电路、防反接电路、泄放电路、第二EMC 电路和电源管理芯片，电源管理芯片分别通过CAN总线和SPI总线与微处理器连接，电源管理芯片的复位脚和微处理器的复位脚通讯连接。
[0048] 进一步的，上述的电源管理电路还包括与电源管理芯片连接的电源附属电路，电源附属电路包括与微处理器连接的3.3V电源输出端、与CAN通信电路连接的第一5V输出端和与传感器连接的第二5V输出端。
[0049] 进一步的，上述电源管理芯片还包括CAN接口和IO输入口，CAN接口与车身CAN通讯连接，IO输入口与开关量输入端连接。
[0050] 进一步的，上述的电源管理芯片还包括看门狗模块和休眠模块。
[0051] 滤波电路用于降低电源纹波系数，使得输入电源
波形平稳。EMC电路用于抑制电源输入高频噪声和尖峰干扰。浪涌保护电路用于抑制电压突变，保证电源管理芯片电源稳定输入。防反接电路则用于防止电源短路，保护电路中的器件。泄放电路用于掉电后迅速释放多余的电荷，以便整车控制器重启后能够稳定工作。电源管理芯片可提供微控制器电源供给、传感器供电供给、1路CAN通道、与微控制器进行SPI通信、IO口唤醒、CAN唤醒以及功能安全处理、复位微控制器、看门狗、休眠等功能。
[0052] 本实施例提供的技术方案包括以下有益效果：
[0053] 1、控制电路使用电源管理芯片进行电源管理。
[0054] 2、电源电路进行了共模差模处理，提高了EMC和EMI性能。
[0055] 3、控制电路使用了符合ISO26262 ASIL－D标准的32位微处理器。
[0056] 4、电路预留多路模拟数字通道等，提高了控制器的复用性，通用性。
[0057] 5、电路通过电源管理芯片提供CAN唤醒、IO唤醒处理器，节省了处理器端口。
[0058] 6、微处理器通过SPI通信控制驱动输出端口，节省了处理器端口，有利于处理器扩展其他功能。
