CN115534837A - 一种车载控制装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种车载控制装置，其特征在于，包括DSP控制器、供电单元、CAN通讯电路单元与PWM隔离控制单元，所述DSP控制器分别与所述供电单元、CAN通讯电路单元连接和PWM隔离控制单元；其中，所述供电单元用于向所述DSP控制器、CAN通讯电路单元与PWM隔离控制单元提供电压；所述CAN通讯电路单元用于采集车控系统各模块运行数据，并传输至所述DSP控制器，所述DSP控制器将所述运行数据分析处理后通过CAN通讯电路单元输出，以实现车控系统的信息交互；所述PWM隔离控制单元用于接收所述DSP控制器输出的PWM控制信号，根据所述PWM控制信号对车控系统各模块进行控制。本发明提供了一种车载控制装置，具有控制功能，能够满足车控系统的需求，并且提高了信息交互能力。

Description

一种车载控制装置

技术领域

本申请涉及自动控制技术领域，更具体地，涉及一种车载控制装置。

背景技术

车控系统一直为发射车辆的关键组成部分，主要用来实现火箭发射车辆的调平、起竖、回抱以及发射台回转等功能。车载控制器为车控系统的重要组成设备，需要实现网络数据通讯，解析数据、传感器数据采集、阀件控制等功能。

目前的车载控制器只能实现简单的数据采集监控，不具有信息交互能力与控制功能，不能满足现有车控系统的需求。

发明内容

针对现有技术的至少一个缺陷或改进需求，本发明提供了一种车载控制装置，具有控制功能，能够满足车控系统的需求，并且提高了信息交互能力。

为实现上述目的，按照本发明的第一个方面，提供了一种车载控制装置，其特征在于，包括DSP控制器、供电单元、CAN通讯电路单元与PWM隔离控制单元，所述DSP控制器分别与所述供电单元、CAN通讯电路单元连接和PWM 隔离控制单元；其中，

所述供电单元用于向所述DSP控制器、CAN通讯电路单元与PWM隔离控制单元提供电压；

所述CAN通讯电路单元用于采集车控系统各模块运行数据，并传输至所述 DSP控制器，所述DSP控制器将所述运行数据分析处理后通过CAN通讯电路单元输出，以实现车控系统的信息交互；

所述PWM隔离控制单元用于接收所述DSP控制器输出的PWM控制信号，根据所述PWM控制信号对车控系统各模块进行控制。

进一步地，上述车载控制装置，其中，所述供电单元包括多个电源芯片，用于将外部电源转换为不同电压以供所述DSP控制器、CAN通讯电路单元与 PWM隔离控制单元正常工作。

进一步地，上述车载控制装置，其中，所述CAN通讯电路单元包括CAN 隔离收发器，所述CAN隔离收发器通过两路CAN总线与所述DSP控制器连接。

进一步地，上述车载控制装置，其中，所述PWM隔离控制单元包括第一光耦合器和场效应管，当所述PWM控制信号为高电平时，所述第一光耦合器导通，导通所述场效应管，所述场效应管驱动车控系统的比例多路阀的开启或关闭。

进一步地，上述车载控制装置，其中，还包括开关量输入电路，所述开关量输入电路包括第二光耦合器与多路开关量输入通道，用于采集车控系统的开关量信号。

进一步地，上述车载控制装置，其中，还包括开关量输出电路，所述开关量输出电路包括固态继电器与多路开光量输出通道，所述开关量输出电路与所述DSP控制器连接，根据处理后的开关量输入信号控制所述固态继电器的闭合或断开，以控制车控系统的比例多路阀的开启或关闭。

进一步地，上述车载控制装置，其中，还包括CPLD控制器，所述CPLD 控制器与所述DSP控制器、PWM隔离控制单元、开关量输入单元、开关量输出单元以及上位机连接，用于对采集的所述开关量信号进行处理，以及与上位机通信。

进一步地，上述车载控制装置，其中，还包括存储单元，所述存储单元包括外扩SLASH和外扩RAM，用于存储车载控制装置的状态信息。

进一步地，上述车载控制装置，其中，还包括采样电路单元，所述采样电路单元与所述DSP控制器连接，所述采样电路单元包括若干个传感器和与所述传感器连接的多个模拟量处理电路，用于实时采集并监测车控系统的模拟电流信号。

进一步地，上述车载控制装置，其中，所述DSP控制器内部设置一个模数转换器，所述模数转换器与所述采样电路单元连接，用于将采集的所述模拟电压信号转换为数字电压信号。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

本发明提供的车载控制装置，适用于本控状态与程控状态，设置CAN通讯电路以及采样电路，信息交互量大，交互方式多且交互能力强，能够根据实际选择性使用相关电路，具有一定的推广性；本申请还设置了PWM隔离控制单元具有强大的控制功能，能够满足车控系统的需求。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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的附图。

图1为本申请实施例提供的一种车载控制装置各单元连接示意图；

图2为本申请实施例提供的车载控制装置框架示意图；

图3为本申请实施例提供的第一电源芯片的电路连接示意图；

图4为本申请实施例提供的第二电源芯片的电路连接示意图；

图5为本申请实施例提供的CAN隔离收发器的电路连接示意图；

图6为本申请实施例提供的PWM隔离控制单元结构示意图；

图7为本申请实施例提供的外扩SLASH电路连接示意图；

图8为本申请实施例提供的外扩RAM电路连接示意图；

图9为本申请实施例提供的模拟量处理电路连接示意图；

图10为本申请实施例提供的SM708S复位芯片电路连接示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

本申请提供了一种车载控制装置，图1为本申请实施例提供的一种车载装置各单元连接示意图，图2为本申请实施例提供的策划在控制装置框架示意图。请参阅图1与图2，该装置包括DSP控制器、供电单元、CAN通讯电路单元与 PWM隔离控制单元，所述DSP控制器分别与所述供电单元、CAN通讯电路单元连接和PWM隔离控制单元；其中，所述供电单元用于向所述DSP控制器、 CAN通讯电路单元与PWM隔离控制单元提供电压；所述CAN通讯电路单元用于采集车控系统各模块运行数据，并传输至所述DSP控制器，所述DSP控制器将所述运行数据分析处理后通过CAN通讯电路单元输出，以实现车控系统的信息交互；所述PWM隔离控制单元用于接收所述DSP控制器输出的PWM控制信号，根据所述PWM控制信号对车控系统各模块进行控制。

在一个具体的实施例中，DSP控制器可由DSP(Digital Signal Processor)、 FPGA(Field Programmable Gate Array)、ARM(Advanced RISCMachines)、SoC (System onChip)等控制器替换。在本申请中选用了TMS320F28335型号的 PGFA芯片。

具体地，供电单元包括多个电源芯片，用于将外部电源转换为不同电压以供所述DSP控制器、CAN通讯电路单元与PWM隔离控制单元正常工作。

在一个具体的实施例中，供电单元包括第一电源芯片，该第一电源芯片将外部电源28V转换为5V，该第一电源芯片选用DPBL16-W24S5电源芯片，图3 为本申请实施例提供的第一电源芯片的电路连接示意图。

在一个具体的实施例中，供电单元包括第二电源芯片，该第二电源芯片分别与第一电源芯片和DSP控制器连接，将第一电源芯片输出的5V电压转换为 3.3V和1.9V，并输送至DSP控制器。该第二电源芯片选用TPS70302PWPR电源芯片，图4为本申请实施例提供的第二电源芯片的电路连接示意图。

具体地，CAN通讯电路单元与第一电源芯片连接，由第一电源芯片为其提供工作电压。CAN通讯电路单元包括CAN隔离收发器，CAN隔离收发器通过两路CAN总线与DSP控制器连接。CAN通讯电路单元具有多路采集通道，组成CAN通信网络，采集车控系统各个功能部件的运行数据，将数据信息统一汇总到DSP控制器中进行集中处理，方便数据信息的管理，实现车控系统各模块之间的通信。并且CAN通讯电路单元中的CAN隔离收发器具有隔离功能，能够提高车载控制装置数据传输的可靠性。

在一个具体的实施例中，CAN隔离收发器选用中科格励微公司的 GLB3053-3C芯片，该芯片不需要隔离供电，图5为本申请实施例提供的CAN 隔离收发器的电路连接示意图。在CAN通讯电路单元组建过程中，匹配电阻非常重要，若选用不当，会造成数据传输过程中出错。

优选的，在CAN通讯电路中的匹配电阻，即连接在CAN隔离收发器CANH 端口与CANL端口之间的两个匹配电阻，将其阻值设置为60.4Ω。

具体地，PWM隔离控制单元包括第一光耦合器和场效应管，当所述PWM 控制信号为高电平时，所述第一光耦合器导通，导通所述场效应管，所述场效应管驱动车控系统的比例多路阀的开启或关闭。

图6为本申请实施例提供的PWM隔离控制单元结构示意图，请参阅图6，从DSP控制器输出的单路PWM控制信号通过第一光耦合器B1隔离后，驱动场效应管Q1。当PWM控制信号脉冲波形为高电平时，第一光耦合器B1中的光敏三极管集电极和发射极导通。此时场效应管Q1栅极上的电压为15V，场效应管Q1导通，场效应管Q1驱动车控系统的比例多路阀的开启或关闭。当PWM 控制信号脉冲波形为低电平时，第一光耦合器B1截止，此时场效应管Q1栅极上的电压为28V，场效应管Q1截止，比例多路阀的该路阀组复位。稳压二极管 V1将Q1栅极与源极之间的电压差绝对值限制在19V以内，防止场效应管Q1 击穿。超快恢复二极管V2用于抑制比例多路阀断开时产生的反向电动势，防止场效应管Q1漏源极击穿。

在一个具体的实施例中，第一光耦合器B1选用型号为GH3120的光耦合器，场效应管Q1选用型号为WVM27P20的P沟道MOS场效应管，P沟道MOS场效应管WVM27P20的额定漏极电流为-27A，当场效应管壳体温度达到100℃时，其漏极电流可达-17A,场效应管栅极与源极之间的电压为±20V，其开关时间小于500ns，满足比例多路阀的电流与频率要求。稳压二极管V1选用型号为 BWD141S的二极管,其工作电压最大值为19V,比MOS场效应管WVM4P20的极与源极之间的电压略低，满足保护要求。超快恢复二极管V2选用型号为 HER302(SMD-0.5)的二极管,其正向平均电流为3A，反向击穿电压为100V，反向恢复时间50ns。

进一步地，车载控制装置还包括开关量输入电路，所述开关量输入电路包括第二光耦合器与多路开关量输入通道，用于采集车控系统的开关量信号，其为数字信号。

在一个具体的实施例中，第二光耦合器选用型号为OC332F-4型号的光耦合器。

进一步地，车载控制装置还包括开关量输出电路，所述开关量输出电路包括固态继电器与多路开光量输出通道，所述开关量输出电路与所述DSP控制器连接，根据处理后的开关量输入信号控制所述固态继电器的闭合或断开，以控制车控系统的比例多路阀的开启或关闭。

在一个具体的实施例中，固态继电器选用型号为JGX-17M的固态继电器。

在一个具体的实施例中，开关量输入电路包括16路输入通道，经过处理后，其中8路以PWM波的形式输出，另外8路以通过开关量输出通道输出，共同控制比例多路阀。

进一步地，车载控制装置还包括CPLD控制器，所述CPLD控制器与所述 DSP控制器、PWM隔离控制单元、开关量输入单元、开关量输出单元以及上位机连接，用于对采集的所述开关量信号进行处理，以及与上位机通信。CPLD控制器还与第二电源芯片连接，第二电源芯片为其提供3.3V工作电压。

进一步地，车载控制装置还包括总线驱动器，总线驱动器分别与CPLD控制器和固态继电器连接，用于将3.3V电压转化为5V以驱动固态继电器正常工作。

进一步地，车载控制装置还包括存储单元，存储单元包括外扩SLASH和外扩RAM，存储单元与DSP控制器连接，用于存储车载控制装置的状态信息。一般系统出现故障后就会关机，导致在排故时有很大的难度，众多状态数据无法得知，通过保存一定时间段的系统的状态信息，当系统出现故障时，通过读取该存储电路中的数据信息可有助于系统的排故。

在一个具体的实施例中，选用SM29LV160芯片用于外扩SLASH，选用 SM48LC4M32芯片用于外扩RAM，图7为本申请实施例提供的外扩SLASH电路连接示意图，图8为本申请实施例提供的外扩RAM电路连接示意图。

进一步地，车载控制装置还包括采样电路单元，所述采样电路单元与所述 DSP控制器连接，所述采样电路单元包括若干个传感器和与所述传感器连接的多个模拟量处理电路，用于实时采集并监测车控系统的模拟电流信号。

图9为本申请实施例提供的模拟量处理电路连接示意图，信号EXT_AIN1 为传感器输出的电流信号，电流范围为4～20mA，最大电流可达20mA，流经并联的电阻后产生的最大电压为4.98V。经过模拟开关D1进入运算放大器N1和电阻组成的差分电路后，最大电压降为3.00V，再经过后级滤波后送到DSP的 AD采集接口。硅开关二极管D2在电路中主要起钳位作用，将模拟信号的电压钳制在3V以内，确保DSP内部ADC模块能正常接收模拟信号。

在一个具体的实施例中，选用型号为BD7000的硅开关二极管。

进一步地，DSP控制器内部设置一个采样保持电路的12位ADC模数转换器，所述模数转换器与所述采样电路单元连接，用于将采集的所述模拟电压信号转换为数字电压信号。该模数转换器包含16路输入通道，转换速率可达 12.5MSPS，采样范围为0V～3.0V，ADC模数转换器精度为0.2‰。

在一个具体的实施例中，供电单元还包括第三电源芯片与第四电源芯片，第三电源芯片，该第三电源芯片分别与外部电源和采样电路单元的传感器连接，将外部电源输出的28V电压转换为24V，以供传感器正常工作。该第三电源芯片选用HVRB2424LD-50WHR3电源芯片。

该第四电源芯片分别与第一电源芯片和采样电路单元的模拟量处理电路连接，将第一电源芯片输出的5V电压转换为15V，以供模拟量处理电路正常工作。该第三电源芯片选用HDCP020515DU电源芯片。

进一步地，车载控制装置还包括复位电路，该复位电路与DSP控制电路连接，用于使DSP控制器及车载控制系统各模块处于确定的初始状态，并从初态开始工作。在一个具体的实施例中，该复位电路选用SM708S复位芯片，图10 为本申请实施例提供的SM708S复位芯片电路连接示意图。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必须的。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些服务接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

以上所述者，仅为本公开的示例性实施例，不能以此限定本公开的范围。即但凡依本公开教导所作的等效变化与修饰，皆仍属本公开涵盖的范围内。本领域技术人员在考虑说明书及实践这里的公开后，将容易想到本公开的其实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未记载的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的范围和精神由权利要求限定。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种车载控制装置，其特征在于，包括DSP控制器、供电单元、CAN通讯电路单元与PWM隔离控制单元，所述DSP控制器分别与所述供电单元、CAN通讯电路单元连接和PWM隔离控制单元；其中，

所述供电单元用于向所述DSP控制器、CAN通讯电路单元与PWM隔离控制单元提供电压；

所述CAN通讯电路单元用于采集车控系统各模块运行数据，并传输至所述DSP控制器，所述DSP控制器将所述运行数据分析处理后通过CAN通讯电路单元输出，以实现车控系统的信息交互；

所述PWM隔离控制单元用于接收所述DSP控制器输出的PWM控制信号，根据所述PWM控制信号对车控系统各模块进行控制。

2.如权利要求1所述的车载控制装置，其中，所述供电单元包括多个电源芯片，用于将外部电源转换为不同电压以供所述DSP控制器、CAN通讯电路单元与PWM隔离控制单元正常工作。

3.如权利要求1所述的车载控制装置，其中，所述CAN通讯电路单元包括CAN隔离收发器，所述CAN隔离收发器通过两路CAN总线与所述DSP控制器连接。

4.如权利要求1所述的车载控制装置，其中，所述PWM隔离控制单元包括第一光耦合器和场效应管，当所述PWM控制信号为高电平时，所述第一光耦合器导通，导通所述场效应管，所述场效应管驱动车控系统的比例多路阀的开启或关闭。

5.如权利要求4所述的车载控制装置，其中，还包括开关量输入电路，所述开关量输入电路包括第二光耦合器与多路开关量输入通道，用于采集车控系统的开关量信号。

6.如权利要求5所述的车载控制装置，其中，还包括开关量输出电路，所述开关量输出电路包括固态继电器与多路开光量输出通道，所述开关量输出电路与所述DSP控制器连接，根据处理后的开关量输入信号控制所述固态继电器的闭合或断开，以控制车控系统的比例多路阀的开启或关闭。

7.如权利要求6所述的车载控制装置，其中，还包括CPLD控制器，所述CPLD控制器与所述DSP控制器、PWM隔离控制单元、开关量输入单元、开关量输出单元以及上位机连接，用于对采集的所述开关量信号进行处理，以及与上位机通信。

8.如权利要求1所述的车载控制装置，其中，还包括存储单元，所述存储单元包括外扩SLASH和外扩RAM，用于存储车载控制装置的状态信息。

9.如权利要求1所述的车载控制装置，其中，还包括采样电路单元，所述采样电路单元与所述DSP控制器连接，所述采样电路单元包括若干个传感器和与所述传感器连接的多个模拟量处理电路，用于实时采集并监测车控系统的模拟电流信号。

10.如权利要求9所述的车载控制装置，其中，所述DSP控制器内部设置一个模数转换器，所述模数转换器与所述采样电路单元连接，用于将采集的所述模拟电压信号转换为数字电压信号。

Images