[發明專利]一種用于新能源汽車的網關模擬解析器系統及其方法

有效

• 申請號: 201810880020.0
• 申請日: 2018-08-03
• 公開（公告）號: CN109067876B
• 公開（公告）日: 2023-09-15
• 發明（設計）人: 關靜;楊勇;張衡;周亞棱;楊欣茹;柏世濤
• 申請（專利權）人: 中國汽車工程研究院股份有限公司
• 主分類號: H04L67/12
• 分類號: H04L67/12;H04L12/66;H04L12/40;B60R16/023
• 代理公司: 重慶天成卓越專利代理事務所(普通合伙) 50240
• 代理人: 王宏松;路寧

1.一種用于新能源汽車的網關模擬解析器系統，其特征在于，包括模擬信號處理電路輸出模塊、檔位信號輸入模塊、檔位指示模塊、電源模塊、電機驅動輸出模塊、CAN通信模塊、M路正弦信號驅動輸出模塊、N路可調幅值PWM信號驅動輸出模塊和JTAG調試接口模塊之一或任意組合，所述M、N均為正整數；

所述模擬信號處理電路輸出模塊、檔位信號輸入模塊、檔位指示模塊、電機驅動輸出模塊、CAN通信模塊、M路正弦信號驅動輸出模塊、N路可調幅值PWM信號驅動輸出模塊和JTAG調試接口模塊分別與控制器相連，電源模塊分別與模擬信號處理電路輸出模塊、檔位信號輸入模塊、檔位指示模塊、電源模塊、電機驅動輸出模塊、CAN通信模塊、M路正弦信號驅動輸出模塊、N路可調幅值PWM信號驅動輸出模塊和JTAG調試接口模塊的電源輸入端相連；

所述模擬信號處理電路輸出模塊包括模數轉換芯片U3，模數轉換芯片U3的電源輸入端VDD分別與電容C11的第一端、電容C1的第一端、電容C2的第一端、電容C3的第一端、電容C7的第一端、電感FB1的第一端和放大器U2的電源輸入端相連，電容C11的第二端、電容C7的第二端和模數轉換芯片U3的接地端GND分別與模擬地相連，電容C1的第二端、電容C2的第二端和電容C3的第二端分別與電感FB2的第一端和電源地相連，電感FB2的第二端與模擬地相連，電感FB1的第二端與電源模塊的第一電源輸出端相連，模數轉換芯片U3的數據輸入端DIN與控制器的數據輸出端相連，模數轉換芯片U3的時鐘輸入端SCLK與控制器的時鐘輸出端相連，模數轉換芯片U3的片選端CS與控制器的片選端相連，模數轉換芯片U3的DAC輸出電壓端OUT與電阻R4的第一端相連，電阻R4的第二端分別與電容C13的第一端和放大器U2的正相輸入端相連，電容C13的第二端與模擬地相連，放大器U2的反相輸入端分別與放大器U2的輸出端和電容C12的第一端相連，電容C12的第二端和放大器的接地端分別與模擬地相連；

所述檔位信號輸入模塊包括可調電阻R70，可調電阻R70的一端分別與電阻R74的第一端、電容C66的第一端和控制器的檔位信號輸入端相連，電阻R74的第二端與電源模塊的第一電源輸出端相連，可調電阻R70的調節端和電容C66的第二端分別與電源地相連；

所述檔位指示模塊包括駐車檔指示模塊、倒車檔指示模塊、空擋指示模塊和前進擋指示模塊之一或任意組合；駐車檔指示模塊包括發光二極管D7，發光二極管D7的正極與電阻R68的第一端相連，電阻R68的第二端與電源模塊的第一電源輸出端相連，發光二極管D7的負極與控制器的駐車信號輸出端相連；倒車檔指示模塊包括發光二極管D8，發光二極管D8的正極與電阻R71的第一端相連，電阻R71的第二端與電源模塊的第一電源輸出端相連，發光二極管D8的負極與控制器的倒車信號輸出端相連；空擋指示模塊包括發光二極管D9，發光二極管D9的正極與電阻R75的第一端相連，電阻R75的第二端與電源模塊的第一電源輸出端相連，發光二極管D9的負極與控制器的空擋信號輸出端相連；前進檔指示模塊包括發光二極管D10，發光二極管D10的正極與電阻R78的第一端相連，電阻R78的第二端與電源模塊的第一電源輸出端相連，發光二極管D10的負極與控制器的前進信號輸出端相連；

所述電源模塊包括穩壓芯片U8，穩壓芯片U8的電源輸入端I分別與電容C26的第一端、電容C27的第一端、電容C28的第一端、二極管D2的負極和二極管D3的負極相連，電容C26的第二端、電容C27的第二端、電容C28的第二端和二極管D3的正極分別與電源地相連，二極管D2的正極與車載電池VBAT相連，穩壓芯片U8的抑制端E2分別與電容C38的第一端、電阻R29的第一端和電阻R32的第一端相連，電阻R29的第二端分別與二極管D4的負極和二極管D5的負極相連，二極管D4的正極與點火輸出端IGN-KEY相連，電容C38的第二端、電阻R32的第二端和二極管D5的正極分別與電源地相連，穩壓芯片U8的接地端GND和電容C31的第一端分別與電源地相連，電容C31的第二端與穩壓芯片U8的重置延遲端D相連，穩壓芯片U8的電源輸出端Q分別與電容C32的第一端和電容C33的第一端相連，電容C32的第二端和電容C33的第二端分別與電源地相連；

所述電機驅動輸出模塊包括電機驅動芯片U1，電機驅動芯片U1的SPI電源電壓輸入端CP與電容C6的第一端相連，電容C6的第二端和電機驅動芯片U1的電源電壓輸入端VS分別與電容C4的第一端、電容C5的第一端、二極管D1的負極和電源模塊的第二電源輸出端相連，電容C4的第二端、電容C5的第二端和二極管D1的正極分別與電源地相連，電機驅動芯片U1的電源電壓輸入端VDD分別與電阻R1的第一端、電容C8的第一端、電容C9的第一端、電容C15的第一端、電機驅動芯片U1的電源電壓輸入端VDDIO和電源模塊的第一電源輸出端相連，電容C8的第二端、電容C9的第二端和電容C15的第二端分別與電源地相連，電阻R1的第二端分別與電阻R2的第一端和控制器的禁用輸出端相連，電阻R2的第二端與電機驅動芯片U1的禁用端DI相連，電機驅動芯片U1的啟用端EN與電阻R3的第一端相連，電阻R3的第二端分別與電阻R7的第一端和控制器的使能端相連，電阻R7的第二端與電源地相連，電機驅動芯片U1的PWM輸入端PWM與電阻R5的第一端相連，電阻R5的第二端與控制器的PWM輸出端相連，電機驅動芯片U1的方向輸入端DIR與電阻R6的第一端相連，電阻R6的第二端與控制器的方向輸出端相連，電機驅動芯片U1的SPI片選端CS與控制器的SPI片選端相連，電機驅動芯片U1的SPI時鐘端SCK與控制器的SPI時鐘端相連，電機驅動芯片U1的SPI數據輸入端SI與控制器的SPI數據輸出端相連，電機驅動芯片U1的SPI數據輸出端SO與控制器的SPI數據輸入相連，電機驅動芯片U1的外部參考電阻輸入端REXT與電阻R8的第一端相連，電阻R8的第二端與電源地相連，電機驅動芯片U1的第一輸出端OUT1分別與電容C10的第一端和電機的第一輸入端相連，電機驅動芯片U1的第二輸出端OUT2分別與電容C14的第一端和電機的第二輸入端相連，電容C10的第二端和電容C14的第二端分別與電源地；

所述CAN通信模塊包括溫度收發模塊、油箱液位收發模塊、車速收發模塊、胎壓收發模塊和轉速收發模塊之一或任意組合；

溫度收發模塊包括收發芯片U16，收發芯片U16的溫度發送端TXD與控制器的溫度信號接收端相連，收發芯片U16的溫度接收端RXD與控制器的溫度信號發送端相連，收發芯片U16的電源電壓輸入端VCC分別與電容C87的第一端和電源輸出端VCC相連，電容C87的第二端和收發芯片U16的接地端GND分別與電源地相連，收發芯片U16的信息發送端TXD與控制器的溫度信息接收端相連，收發芯片U16的信息接收端RXD與控制器的溫度信息發送端相連，收發芯片U16的靜音模式輸入端S與電阻R79的第一端相連，電阻R79的第二端與電源地相連，收發芯片U16的高電平CAN總線端CANH與共模電感L1的第一端相連，收發芯片U16的低電平CAN總線端CANL與共模電感L1的第四端相連，共模電感L1的第二端分別與防浪涌模塊D11的第一陰極和CAN總線的高電平CAN總線端相連，共模電感L1的第三端分別與防浪涌模塊D11的第二陰極和CAN總線的低電平CAN總線端相連，二極管芯片D11的公共陰極與電源地相連；

油箱液位收發模塊包括收發芯片U17，收發芯片U17的油箱液位發送端TXD與控制器的油箱液位信號接收端相連，收發芯片U17的油箱液位接收端RXD與控制器的油箱液位信號發送端相連，收發芯片U17的電源電壓輸入端VCC分別與電容C90的第一端和電源輸出端VCC相連，電容C90的第二端和收發芯片U17的接地端GND分別與電源地相連，收發芯片U17的信息發送端TXD與控制器的油箱液位信息接收端相連，收發芯片U17的信息接收端RXD與控制器的油箱液位信息發送端相連，收發芯片U17的靜音模式輸入端S與電阻R83的第一端相連，電阻R83的第二端與電源地相連，收發芯片U17的高電平CAN總線端CANH與共模電感L2的第一端相連，收發芯片U17的低電平CAN總線端CANL與共模電感L2的第四端相連，共模電感L2的第二端分別與防浪涌模塊D12的第一陰極和CAN總線的高電平CAN總線端相連，共模電感L2的第三端分別與防浪涌模塊D12的第二陰極和CAN總線的低電平CAN總線端相連，二極管芯片D12的公共陰極與電源地相連；

車速收發模塊包括收發芯片U19，收發芯片U19的車速發送端TXD與控制器的車速信號接收端相連，收發芯片U19的車速接收端RXD與控制器的車速信號發送端相連，收發芯片U19的電源電壓輸入端VCC分別與電容C92的第一端和電源輸出端VCC相連，電容C92的第二端和收發芯片U19的接地端GND分別與電源地相連，收發芯片U19的信息發送端TXD與控制器的車速信息接收端相連，收發芯片U19的信息接收端RXD與控制器的車速信息發送端相連，收發芯片U19的靜音模式輸入端S與電阻R86的第一端相連，電阻R86的第二端與電源地相連，收發芯片U19的高電平CAN總線端CANH與共模電感L3的第一端相連，收發芯片U19的低電平CAN總線端CANL與共模電感L3的第四端相連，共模電感L3的第二端分別與防浪涌模塊D13的第一陰極和CAN總線的高電平CAN總線端相連，共模電感L3的第三端分別與防浪涌模塊D13的第二陰極和CAN總線的低電平CAN總線端相連，二極管芯片D13的公共陰極與電源地相連；

胎壓收發模塊包括收發芯片U20，收發芯片U16的胎壓發送端TXD與控制器的胎壓信號接收端相連，收發芯片U16的胎壓接收端RXD與控制器的胎壓信號發送端相連，收發芯片U20的電源電壓輸入端VCC分別與電容C94的第一端和電源輸出端VCC相連，電容C94的第二端和收發芯片U20的接地端GND分別與電源地相連，收發芯片U20的信息發送端TXD與控制器的胎壓信息接收端相連，收發芯片U20的信息接收端RXD與控制器的胎壓信息發送端相連，收發芯片U20的靜音模式輸入端S與電阻R89的第一端相連，電阻R89的第二端與電源地相連，收發芯片U20的高電平CAN總線端CANH與共模電感L4的第一端相連，收發芯片U20的低電平CAN總線端CANL與共模電感L4的第四端相連，共模電感L4的第二端分別與防浪涌模塊D14的第一陰極和CAN總線的高電平CAN總線端相連，共模電感L4的第三端分別與防浪涌模塊D14的第二陰極和CAN總線的低電平CAN總線端相連，二極管芯片D14的公共陰極與電源地相連；

轉速收發模塊包括收發芯片U21，收發芯片U16的轉速發送端TXD與控制器的轉速信號接收端相連，收發芯片U16的轉速接收端RXD與控制器的轉速信號發送端相連，收發芯片U21的電源電壓輸入端VCC分別與電容C96的第一端和電源輸出端VCC相連，電容C96的第二端和收發芯片U21的接地端GND分別與電源地相連，收發芯片U21的信息發送端TXD與控制器的轉速信息接收端相連，收發芯片U21的信息接收端RXD與控制器的轉速信息發送端相連，收發芯片U21的靜音模式輸入端S與電阻R92的第一端相連，電阻R92的第二端與電源地相連，收發芯片U21的高電平CAN總線端CANH與共模電感L5的第一端相連，收發芯片U21的低電平CAN總線端CANL與共模電感L5的第四端相連，共模電感L5的第二端分別與防浪涌模塊D15的第一陰極和CAN總線的高電平CAN總線端相連，共模電感L5的第三端分別與防浪涌模塊D15的第二陰極和CAN總線的低電平CAN總線端相連，二極管芯片D15的公共陰極與電源地相連；

所述正弦信號驅動輸出模塊包括轉換芯片U13，轉換芯片U13的電容正端C1+與電容C50的第一端相連，電容C50的第二端與轉換芯片U13的電容負端C1-相連，轉換芯片U13的電容正端C2+與電容C53的第一端相連，電容C53的第二端與轉換芯片U13的電容負端C2-相連，轉換芯片U13的第一信號輸入端與電阻R54的第一端相連，電阻R54的第二端與控制器的第一信號輸出端相連，轉換芯片U13的第二信號輸入端與電阻R64的第一端相連，電阻R64的第二端與控制器的第二信號輸出端相連，轉換芯片U13的接地端GND與電源地相連，轉換芯片U13的電壓負端V-與電容C58的第一端相連，電容C58的第二端與電源地相連，轉換芯片U13的電壓正端V+與電容C51的第一端相連，電容C51的第二端與電源地相連，轉換芯片U13的第一信號輸出端與電感FB3的第一端相連，電感FB3的第二端與電阻R114的第一端相連，電阻R114的第二端分別與電容C54的第一端和電阻R115的第一端相連，電阻R115的第二端與電容C52的第一端相連，電容C54的第二端和電容C52的第二端分別與電源地相連，轉換芯片U13的第二信號輸出端與電感FB4的第一端相連，電感FB4的第二端與電阻R116的第一端相連，電阻R116的第二端分別與電容C57的第一端和電阻R109的第一端相連，電阻R109的第二端與電容C59的第一端相連，電容C57的第二端和電容C59的第二端分別與電源地相連；轉換芯片U13的電源輸入端VCC分別與電容C49的第一端和電源模塊的第一電源輸出端相連，電容C49的第二端與電源地相連；

所述可調幅值PWM信號驅動輸出模塊包括+5V方波驅動輸出模塊和+12V方波驅動輸出模塊，

+5V方波驅動輸出模塊包括三極管Q8，三極管Q8的基極與電阻R58的第一端相連，電阻R58的第二端與控制器的PWM信號第一發送端相連，三極管Q8的發射極與電源地相連，三極管Q8的集電極分別與可調電阻R10的一端和電阻R50的第一端相連，電阻R50的第二端分別與電容C20的第一端、放大器U6的電源輸入端和電源模塊的第一電源輸出端相連，電容C20的第二端與電源地相連，可調電阻R10的調節端分別與可調電阻R20的一端和電阻R16的第一端相連，可調電阻R20的調節端與電源地相連，電阻R16的第二端分別與電容C24的第一端和放大器U6的正相輸入端相連，電容C24的第二端與電源地相連，放大器U6的反相輸入端分別與電容C22的第一端和放大器U6的輸出端相連，電容C22的第二端和放大器U6的接地端分別與電源地相連；

+12V方波驅動輸出模塊包括三極管Q1，三極管Q1的基極與電阻R18的第一端相連，電阻R18的第二端與控制器的PWM信號第二發送端相連，三極管Q1的發射極與電源地相連，三極管Q1的集電極分別與可調電阻R11的一端和電阻R12的第一端相連，電阻R12的第二端分別與電容C21的第一端、放大器U7的電源輸入端和電源模塊的第二電源輸出端相連，電容C21的第二端與電源地相連，可調電阻R11的調節端分別與可調電阻R21的一端和電阻R17的第一端相連，可調電阻R21的調節端與電源地相連，電阻R17的第二端分別與電容C25的第一端和放大器U7的正相輸入端相連，電容C25的第二端與電源地相連，放大器U7的反相輸入端分別與電容C23的第一端和放大器U7的輸出端相連，電容C23的第二端和放大器U7的接地端分別與電源地相連；

所述JTAG調試接口模塊包括轉換芯片U15，轉換芯片U15的電容正端C1+與電容C71的第一端相連，電容C71的第二端與轉換芯片U15的電容負端C1-相連，轉換芯片U15的電容正端C2+與電容C79的第一端相連，電容C79的第二端與轉換芯片U15的電容負端C2-相連，轉換芯片U15的信號輸入端R1IN與電感FB9的第一端相連，電感FB9的第二端與上位機接口的信號輸出端相連，轉換芯片U15的信號輸出端T1OUT與電感FB8的第一端相連，電感FB8的第二端與上位機接口的信號輸入端相連，轉換芯片U15的信號輸出端R1OUT與控制器的接口信號輸入端相連，轉換芯片U15的信號輸入端T1IN與控制器的接口信號輸出端相連，轉換芯片U15的接地端GND和轉換芯片U15的FORCEON端分別與電源地相連，轉換芯片U15的電源輸入端和轉換芯片U15的端分別與電容C70的第一端和電源模塊的第一電源輸出端相連，電容C70的第二端與電源地相連，轉換芯片U15的電壓負端V-與電容C80的第一端相連，電容C80的第二端與電源地相連，轉換芯片U15的電壓正端V+與電容C72的第一端相連，電容C72的第二端與電源地相連。

2.一種用于新能源汽車的網關模擬解析器控制方法，其特征在于，包括權利要求1所述的用于新能源汽車的網關模擬解析器系統，該控制方法包括以下步驟：

S1，系統初始化，控制器判斷采集的檔位值與預設檔位值的大小：

其中，采集的檔位值的計算方法為：D為采集的檔位值，V_CC為電源模塊的第一電源輸出端輸出的電壓值，R₇₀為可調電阻R70的阻值，R₇₄為電阻R74的阻值，K為比例系數；

當控制器采集的檔位值在預設第一檔位范圍內，則控制器向儀表控制器發送第一檔位信息，在儀表顯示屏上顯示此時的檔位為一檔；其中，預設第一檔位范圍為(0，0.2D]；當控制器采集的檔位值在預設第二檔位范圍內，則控制器向儀表控制器發送第二檔位信息，在儀表顯示屏上顯示此時的檔位為二檔；其中，預設第二檔位范圍為(0.2D，0.4D]；當控制器采集的檔位值在預設第三檔位范圍內，則控制器向儀表控制器發送第三檔位信息，在儀表顯示屏上顯示此時的檔位為三檔；其中，預設第三檔位范圍為(0.4D，0.6D]；當控制器采集的檔位值在預設第四檔位范圍內，則控制器向儀表控制器發送第四檔位信息，在儀表顯示屏上顯示此時的檔位為四檔；其中，預設第四檔位范圍為(0.6D，0.8D]；當控制器采集的檔位值在預設第五檔位范圍內，則控制器向儀表控制器發送第五檔位信息，在儀表顯示屏上顯示此時的檔位為五檔；其中，預設第五檔位范圍為(0.8D，D]；

S2，若控制器檢測到檔位為駐車檔位，則控制器向發光二極管D7的負極發送低電平，發光二極管D7點亮，表示此時檔位為駐車檔位；若控制器檢測到檔位為倒車檔位，則控制器向發光二極管D8的負極發送低電平，發光二極管D8點亮，表示此時檔位為倒車檔位；若控制器檢測到檔位為空擋檔位，則控制器向發光二極管D9的負極發送低電平，發光二極管D9點亮，表示此時檔位為倒車檔位；若控制器檢測到檔位為前進檔位，則控制器向發光二極管D10的負極發送低電平，發光二極管D10點亮，表示此時檔位為前進檔位；

S3，若控制器檢測到+5V方波觸發信號時，控制器向電阻R58發送PWM信號，三極管Q8處于導通和截止狀態，+5V方波驅動輸出模塊輸出+5V方波信號；當可調電阻R10的阻值發生變化時，+5V方波驅動輸出模塊輸出的方波信號小于或等于+5V；若控制器檢測到+12V方波觸發信號時，控制器向電阻R18發送PWM信號，三極管Q1處于導通和截止狀態，+12V方波驅動輸出模塊輸出+12V方波信號；當可調電阻R11的阻值發生變化時，+12V方波驅動輸出模塊輸出的方波信號小于或等于+12V；

S4，控制器向發動機溫度傳感器發送獲取發動機溫度命令，比較采集的發動機溫度與預設發動機溫度的大小，若采集的發動機溫度大于或等于預設發動機溫度，則控制器向儀表控制器發送發動機溫度值過高信息，在儀表顯示器上顯示發動機溫度值過高警告；

控制器向油箱液位傳感器發送獲取油箱液位命令，比較采集的油箱液位與預設油箱液位的大小，若采集的油箱液位小于或等于預設第一油箱液位，則控制器向儀表控制器發送油箱液位第一信息，在儀表顯示器上顯示油箱液位第一信息，該油箱液位第一信息為提醒油箱液位過低；若采集的油箱液位小于或等于預設第二油箱液位，預設第二油箱液位小于預設第一油箱液位，則控制器向儀表控制器發送油箱液位第二信息，在儀表顯示器上顯示油箱液位第二信息，該油箱液位第二信息為油箱液位警告，應馬上為油箱加油；

控制器向車速傳感器發送獲取整車車速命令，比較采集的整車車速與預設第一車速的大小，若采集的整車車速大于或等于預設第一車速，則控制器向儀表控制器發送整車車速過快提醒信息，在儀表顯示器上顯示該整車車速過快提醒信息；若采集的整車車速大于或等于預設第二車速，則控制器向儀表控制器發送整車車速警告信息，并在儀表顯示器上顯示車速警告信息；同時控制器向油門控制器發送減小油門信號，油門控制器控制油門開度減小；

控制器向胎壓傳感器發送獲取輪胎胎壓命令，比較采集的胎壓與預設胎壓的大小，若采集的胎壓大于或等于預設第一胎壓，則控制器向儀表控制器發送胎壓過高信息，在儀表顯示器上顯示胎壓過高提醒信息；若采集的胎壓大于或等于預設第二胎壓，預設第二胎壓大于預設第一胎壓，則在儀表顯示器上顯示胎壓警告信息；若采集的胎壓小于或等于預設第三胎壓，預設第三胎壓小于預設第一胎壓，則在儀表顯示器上顯示胎壓過低提醒信息；若采集的胎壓小于或等于預設第四胎壓，預設第四胎壓小于預設第三胎壓，則在儀表顯示器上顯示胎壓過低警告信息；

控制器向整車轉速傳感器發送獲取整車轉速命令，比較采集的整車轉速與預設整車轉速的大小，若采集的整車轉速大于或等于預設第一整車轉速，則控制器向儀表控制器發送整車轉速過高信息，在儀表顯示器上顯示整車轉速過高提醒信息；若采集的整車轉速大于或等于預設第二整車轉速，預設第二整車轉速大于預設第一整車轉速，則在儀表顯示器上顯示整車轉速警告信息；同時控制器向油門控制器發送減小油門信號，油門控制器控制油門開度減小。