一种电动汽车多通道ATS控制器论文和设计-吴佳佳

全文摘要

本实用新型公开了一种电动汽车多通道ATS控制器，涉及汽车电子技术领域，旨在解决现有的ATS控制器提高驱动电机系统性能的效果不佳的问题。其技术方案要点是，包括CPU模块、电源模块、驱动模块、用于连接温度传感器的传感器数据采集模块、用于获取外部PWM信号的外调PWM模块、用于获取CAN信号的通讯模块和用于进行参数设置的串口通讯模块，电源模块、传感器数据采集模块、外调PWM模块、通讯模块、串口通讯模块和驱动模块均与CPU模块连接，驱动模块用于连接散热风扇和水泵；传感器数据采集模块还用于连接液体流量计，液体流量计用于检测冷却液的流量。能够高效精准的控制散热风扇及水泵系统。

主设计要求

1.一种电动汽车多通道ATS控制器，包括CPU模块、电源模块、用于连接温度传感器的传感器数据采集模块、用于获取外部PWM信号的外调PWM模块、用于获取CAN信号的通讯模块和用于进行参数设置的串口通讯模块，所述电源模块、传感器数据采集模块、外调PWM模块、通讯模块和串口通讯模块均与所述CPU模块连接，其特征在于：还包括与所述CPU模块连接的驱动模块，所述驱动模块用于连接散热风扇和水泵；所述传感器数据采集模块还用于连接液体流量计，所述液体流量计用于检测冷却液的流量。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种电动汽车多通道ATS控制器，其特征在于：所述CPU模块连接有电源隔离转换模块，所述电源隔离转换模块包括电源接口，所述电源模块的输出端与电源接口连接。

3.根据权利要求1所述的一种电动汽车多通道ATS控制器，其特征在于：所述温度传感器包括用于检测驱动电机温度的温度传感器一、用于检测驱动电机控制器温度的温度传感器二和用于检测冷却水箱温度的温度传感器三；所述传感器数据采集模块包括传感器接口，所述传感器接口用于连接所述液体流量计、温度传感器一、温度传感器二和温度传感器三。

4.根据权利要求3所述的一种电动汽车多通道ATS控制器，其特征在于：所述温度传感器还包括用于检测环境温度的环境温度传感器，所述传感器接口还用于连接所述环境温度传感器。

5.根据权利要求3或4所述的一种电动汽车多通道ATS控制器，其特征在于：所述传感器接口还用于连接电导率传感器，所述电导率传感器用于检测冷却液的电导率。

6.根据权利要求1所述的一种电动汽车多通道ATS控制器，其特征在于：所述驱动模块包括四个用于连接散热风扇的风扇控制信号接口和两个用于连接水泵的水泵控制信号接口。

7.根据权利要求1所述的一种电动汽车多通道ATS控制器，其特征在于：所述CPU模块还连接有LCD显示模块，所述LCD显示模块包括LCD信号输出接口，所述LCD信号输出接口用于连接LCD液晶显示器。

8.根据权利要求1所述的一种电动汽车多通道ATS控制器，其特征在于：所述CPU模块还连接有故障存储模块，所述故障存储模块包括故障信号输出接口，所述故障信号输出接口连接有故障信号输出模块。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及汽车电子技术领域，尤其是涉及一种电动汽车多通道ATS控制器。

背景技术

驱动电机系统是电动汽车三大核心系统之一，是车辆行驶的主要驱动系统，其特性决定了车辆的主要性能指标，直接影响车辆动力性、经济性和用户驾乘感受。其中，在驱动电机层面，驱动电机的工作温度对驱动电机系统的性能有着较大影响，过高或过低的温度都会影响驱动电机的工作效率甚至使其无法正常工作，而ATS控制器的作用是保证驱动电机处在最适宜的温度状态下，因此一种良好的ATS控制器尤为重要。

现有授权公告号为CN207916560U的中国专利公开了一种电动汽车双通道ATS控制器，包括CPU模块、用于连接温度传感器的A\/D采集模块、用于获取CAN信号和外部PWM信号的通信模块、电源模块、存储模块和用于连接两个散热风扇的控制输出模块，A\/D采集模块、通信模块、电源模块、存储模块和控制输出模块均与CPU模块连接。

但是，上述中的现有技术方案只是通过CAN通信控制、PWM通信控制和温度传感器温度控制三种方式对散热风扇进行控制来调节驱动电机的工作温度，控制的因素比较单一，并没有考虑对其它因素（例如水泵从冷却水箱抽取的冷却液的流量）进行控制而保证驱动电机处在最适宜的温度状态下的情况，控制的高效性和精准性均较低，特别对于以氢燃料电池供电的车辆（由于对冷却液的超高要求，温度浮动仅在0.5℃），现有的散热技术方案已经远远不能满足要求。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种电动汽车多通道ATS控制器，其优点是能够高效精准的控制散热风扇及水泵系统。

本实用新型的上述实用新型目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种电动汽车多通道ATS控制器，包括CPU模块、电源模块、用于连接温度传感器的传感器数据采集模块、用于获取外部PWM信号的外调PWM模块、用于获取CAN信号的通讯模块和用于进行参数设置的串口通讯模块，所述电源模块、传感器数据采集模块、外调PWM模块、通讯模块和串口通讯模块均与所述CPU模块连接，还包括与所述CPU模块连接的驱动模块，所述驱动模块用于连接散热风扇和水泵；所述传感器数据采集模块还用于连接液体流量计，所述液体流量计用于检测冷却液的流量。

本实用新型进一步设置为：所述CPU模块连接有电源隔离转换模块，所述电源隔离转换模块包括电源接口，所述电源模块的输出端与电源接口连接。

本实用新型进一步设置为：所述温度传感器包括用于检测驱动电机温度的温度传感器一、用于检测驱动电机控制器温度的温度传感器二和用于检测冷却水箱温度的温度传感器三；所述传感器数据采集模块包括传感器接口，所述传感器接口用于连接所述液体流量计、温度传感器一、温度传感器二和温度传感器三。

本实用新型进一步设置为：所述温度传感器还包括用于检测环境温度的环境温度传感器，所述传感器接口还用于连接所述环境温度传感器。

本实用新型进一步设置为：所述传感器接口还用于连接电导率传感器，所述电导率传感器用于检测冷却液的电导率。

本实用新型进一步设置为：所述驱动模块包括四个用于连接散热风扇的风扇控制信号接口和两个用于连接水泵的水泵控制信号接口。

本实用新型进一步设置为：所述CPU模块还连接有LCD显示模块，所述LCD显示模块包括LCD信号输出接口，所述LCD信号输出接口用于连接LCD液晶显示器。

本实用新型进一步设置为：所述CPU模块还连接有故障存储模块，所述故障存储模块包括故障信号输出接口，所述故障信号输出接口连接有故障信号输出模块。

综上所述，本实用新型的有益技术效果为：

1、信息交互接口连接到汽车CAN总线，外部信号输入接口捕获外部输入的PWM，散热风扇和水泵的控制方式均包括CAN通信控制、PWM通信控制、温度传感器温度控制、冷却液流量及电导率控制，能够高效精准的控制散热风扇及水泵系统，兼容性更广，能够满足不同电动汽车产品的需求；

2、综合了驱动电机的温度、驱动电机控制器的温度、冷却水箱温度、冷却液的流量和冷却液的电导率，以此来控制散热风扇的转速和水泵的启停（或水泵间歇运行的时间），冷却控制更加精确，使得驱动电机能在最适宜的温度状态下进行工作，有效提高了驱动电机系统的性能；而且冷却液的电导率在氢燃料电池供电起到了至关重要，由于冷却液对氢燃料电池的影响，因此必须时刻检测冷却液电导率，防止对氢燃料电池产生不可估量的不良后果；

3、结合故障信号输出接口和LCD信号输出接口，当驱动电机系统出现异常时，能够通过LCD液晶显示器和故障输出模块直观的了解到系统各组件的温度以及冷却液流量、冷却液电导率等参数，便于使用者或者维护人员对故障进行分析，从而快速的解除故障，极大地提升了用户体验。

附图说明

图1是本实用新型实施例示出的电动汽车多通道ATS控制器的整体结构示意图；

图2是本实用新型实施例示出的另一种电动汽车多通道ATS控制器的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

参照图1，为本实用新型公开的一种电动汽车多通道ATS控制器，包括CPU模块以及与CPU模块连接的电源模块、传感器数据采集模块、外调PWM模块、通讯模块、串口通讯模块和驱动模块。具体的，电源模块用于为CPU模块提供电能源，传感器数据采集模块用于连接温度传感器，外调PWM模块用于获取外部PWM信号，通讯模块用于获取CAN信号，串口通讯模块用于进行参数设置，驱动模块用于连接散热风扇和水泵。

参照图1和图2，传感器数据采集模块包括传感器接口，传感器接口用于连接温度传感器一、温度传感器二、温度传感器三、环境温度传感器、液体流量计和电导率传感器。具体的，温度传感器一用于检测电动汽车驱动电机的温度，温度传感器二用于检测驱动电机控制器的温度，温度传感器三用于检测冷却水箱的温度，环境温度传感器用于检测驱动电机周围的环境温度，液体流量计用于检测水泵从冷却水箱内抽取的冷却液的流量，电导率传感器用于检测冷却水箱中冷却液的电导率。需要说明的是，液体流量计和电导率传感器的信号端均与传感器接口相连；液体流量计和电导率传感器的正极均与电源模块的正极相连，负极均与电源模块的负极相连（图中未示出）。

参照图1和图2，CPU模块连接有电源隔离转换模块，电源隔离转换模块包括电源接口，电源模块的输出端与电源接口连接。具体的，电源接口为兼容12V供电系统的电源接口。由于车体内部只提供不够稳定的12V直流电，但是CPU只需要5V供电电压，故采用电源隔离转换模块将12V电压转为5V电压，同时将CPU模块与车辆电源进行有效的隔离，从而保证了系统的抗干扰性，具体的，电源隔离转换模块为12V转5V的DC-DC辅助电源模块。

参照图1和图2，驱动模块包括四个用于连接散热风扇的风扇控制信号接口和两个用于连接水泵的水泵控制信号接口，四个风扇控制信号接口分别为风扇控制信号接口一、风扇控制信号接口二、风扇控制信号接口三和风扇控制信号接口四，两个水泵控制信号接口分别为水泵控制信号接口一和水泵控制信号接口二。与驱动模块连接的散热风扇包括风扇一、风扇二、风扇三和风扇四，与驱动模块连接的水泵包括水泵一和水泵二。具体的，风扇控制信号接口一与风扇一的驱动信号端相连，风扇控制信号接口二与风扇二的驱动信号端相连，风扇控制信号接口三与风扇三的驱动信号端相连，风扇控制信号接口四与风扇四的驱动信号端相连，水泵控制信号接口一与水泵一的驱动信号端相连，水泵控制信号接口二与水泵二的驱动信号端相连。风扇一、风扇二、风扇三、风扇四、水泵一和水泵二的正极均与电源模块的正极相连，负极均与电源模块的负极相连。

参照图1和图2，CPU模块还连接有LCD显示模块、故障存储模块、使能信号模块和回家模式模块。具体的，LCD显示模块包括LCD信号输出接口，LCD信号输出接口用于连接LCD液晶显示器。故障存储模块包括故障信号输出接口，故障信号输出接口用于连接电动汽车驱动电机系统的故障信号输出模块。使能信号模块包括使能信号输入接口，使能信号输入接口用于连接电动汽车驱动电机系统的使能信号输入模块。通讯模块包括信息交互接口，信息交互接口通过通讯通道连接到电动汽车CAN总线和RS235串口。外调PWM模块包括外部信号输入接口，外部信号输入接口用于连接电动汽车的外调PWM输入模块并用于捕捉外部输入的PWM。回家模式模块包括应急模式开关接口，应急模式开关接口用于连接电动汽车的回家模式开关模块。

本实施例的实施原理为：

控制器工作时，电源接口连接12V电源模块，为控制器及各个散热风扇和水泵供电。温度传感器一检测汽车驱动电机的温度，温度传感器二检测驱动电机控制器的温度，温度传感器三检测冷却水箱的温度，环境温度传感器检测汽车驱动电机周围的环境温度，液体流量计检测水泵从冷却水箱内抽取的冷却液的流量，电导率传感器检测冷却水箱中冷却液的电导率。信息交互接口连接到汽车CAN总线，外部信号输入接口捕获外部输入的PWM。

控制器根据检测到的温度、流量、电导率以及接收到的数据，由风扇控制信号接口输出对应占空比的PWM来控制相应散热风扇的转速，并通过水泵控制信号接口控制相应水泵的运行或关闭。综合了驱动电机的温度、驱动电机控制器的温度、冷却水箱温度、冷却液的流量和冷却液的电导率，以此来控制散热风扇的转速和水泵的启停（或间歇运行时间），冷却流程更加合理，使得驱动电机能在最适宜的温度状态下进行工作，实现了高效精准的控制散热风扇及水泵系统。

本具体实施方式的实施例均为本实用新型的较佳实施例，并非依此限制本实用新型的保护范围，故：凡依本实用新型的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围之内。

设计图

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