专利名称：一种四轮驱动电动汽车的车辆动力学状态观测装置的制作方法
技术领域：
本发明属于汽车动力学领域，具体涉及一种四轮驱动电动汽车的车辆动力学状态观测装置。
背景技术：
车辆动力学控制是在全工况下监控车辆的运行状态，改善车辆的动力学性能，其中车辆动力学状态的观测是其中的重要部分。车辆的状态是车辆动力学控制的目标，可用于开发车辆的驱动力控制系统、主动转向控制系统 、稳定性控制系统等，提高车辆的动力学性能。通用汽车公司在2005年申请了一个专利号为ZL 200580018344. 4、名称为“一种实时车辆动力学性能估计系统”的发明，披露了一种车辆动力学性能估计系统，采用车辆参数估计器、车辆状况监测器和充足转向输入监测器，用于以实时方式估计车辆的转向不足系数、前转弯柔性和后转弯柔性，其设计特点是针对传统车辆，采集转向角信号、横向加速度信号、车速信号等，采用线性参数估计算法来估计转向不足系数、前转弯柔性和后转弯柔性。但是该系统只适用于传统内燃机驱动车辆，不适用于四轮驱动电动汽车。

发明内容
为克服上述缺陷，本发明提供了一种四轮驱动电动汽车的车辆动力学状态观测装置，可为车辆动力学控制提供可靠的参考信号。为实现上述目的，本发明提供一种四轮驱动电动汽车的车辆动力学状态观测装置，其改进之处在于，其包括模拟量采集单元、CAN总线通信单元、传感器系统和实时计算单元；所述模拟量采集单元将所述传感器系统采集的模拟量转换为数字量后传递到所述实时计算单元；所述CAN总线通信单元将采集的电动汽车四车轮转速信息传递到所述实时计
算单元。本发明提供的优选技术方案中，所述模拟量采集单元包括滤波电路和与其连接的模/数转换模块；所述CAN总线通信单元包括CAN收发器和与其连接的CAN控制器。本发明提供的第二优选技术方案中，所述模/数转换模块、所述CAN控制器和所述实时计算单元组成信号处理器。本发明提供的第三优选技术方案中，所述信号处理器为16位单片机，采用Freescale公司的型号为MC9S12DP512的产品。本发明提供的第四优选技术方案中，所述观测装置设置有与所述信号处理器连接的存储单元。本发明提供的第五优选技术方案中，所述存储单元为SD卡。本发明提供的第六优选技术方案中，所述传感器系统包括速度传感器模块和与其并列设置的温度传感器。本发明提供的第七优选技术方案中，所述速度传感器模块包括并列设置的加速度传感器和角速度传 感器；所述加速度传感器采用压阻硅加速度计，所述角速度传感器采用角速度陀螺。本发明提供的第八优选技术方案中，所述观测装置包括设置所述加速度传感器和所述角速度传感器的安装定位单元。本发明提供的第九优选技术方案中，所述安装定位单元为可拆卸笼形空间支架，其包括加速度传感器安装定位框架和角速度传感器安装定位框架。与现有技术比，本发明提供的一种四轮驱动电动汽车的车辆动力学状态观测装置，适用于四轮驱动电动汽车，且设置有相应的信息存储单元，可以对采集的车辆动力学状态信息进行实时存储，并可为车辆动力学控制提供可靠的参考信号，且速度传感器安装定位框架通过去除多余的材料而减轻了观测装置的重量，还利用规划风道传导、发散热量。


图I为四轮驱动电动汽车的车辆动力学状态观测装置总体结构图。图2为加速度传感器安装定位框架的结构图。图3为角速度传感器安装定位框架结构图。
具体实施例方式如图I所示，四轮驱动电动汽车的车辆动力学状态观测装置包括信号处理器、安装定位单元和传感器系统。信号处理器用于采集传感器系统信号，并实时计算车辆状态，存储行驶信息，包括计算单元、8路模拟信号采集单元、2路CAN总线通讯单元和存储单元。计算单元采用16位单片机，计算实时车速、横摆角速度、质心侧偏角、里程、单次行驶里程、最高车速、单次行驶最高车速、最大横摆角速度和单次行驶最大横摆角速度。模拟信号采集单元由滤波电路和模/数转换模块组成，滤波电路为阻容滤波电路，模/数转换模块集成在单片机芯片中。CAN总线通讯单元由CAN收发器和CAN控制器组成，CAN控制器集成在单片机芯片中。存储单元采用安全数码(SD)卡，记录里程、单次行驶里程、最高车速、单次行驶最高车速、最大横摆角速度、单次行驶最大横摆角速度信息、最大质心侧偏角、单次行驶最大质心侧偏角和故障信息。如图2、3所示，安装定位单元采用一种可拆卸的笼形空间支架，它包括两种，分别为加速度传感器安装定位框架和角速度传感器安装定位框架。加速度传感器安装定位框架在Y方向和X方向每方向各开有四个螺钉安装孔，共使用八颗螺钉安装在盒体上，框架本体X、Y、Z三个方向上每个平面各开有四个螺钉安装孔，使用螺钉在三个方向各固定一个加速度传感器。角速度传感器安装定位框架在Y方向上两侧共开四个螺钉安装孔，共使用四颗螺钉安装在盒体上，框架本身在X、Y、Z三个方向上每个平面各开有四个螺钉安装孔，使用螺钉在三个方向各固定一个角速度传感器。两种安装定位支架在非螺钉安装位置去除矩形材料，用以减轻支架重量，并有利于热量发散。传感器系统包括三个加速度传感器，采用压阻硅加速度计，由一个悬挂于硅架复合横梁的微小芯片组成，封装在具有树脂密封陶瓷盖的陶瓷基座上，信号输送到放大电路，输出直流电压信号，测量车辆三个轴向的加速度。三个角速度传感器，采用角速度陀螺，陀螺内有两个多晶硅敏感结构，每一个含有一个高频振动的框架，该框架被静电式地驱动而谐振，框架的两个外端组成一个电容式敏感结构产生电信号，该电信号被输送到放大解调滤波信号处理电路，从而输出正比于角速率的直流电压信号。一个温度传感器，测量环境温
度。 需要声明的是，本发明内容及具体实施方式
意在证明本发明所提供技术方案的实际应用，不应解释为对本发明保护范围的限定。本领域技术人员在本发明的精神和原理启发下，可作各种修改、等同替换、或改进。但这些变更或修改均在申请待批的保护范围内。
权利要求
1.一种四轮驱动电动汽车的车辆动力学状态观测装置，其特征在于，其包括模拟量采集单元、CAN总线通信単元、传感器系统和实时计算単元；所述模拟量采集单元将所述传感器系统采集的模拟量转换为数字量后传递到所述实时计算单元；所述CAN总线通信単元将采集的电动汽车四车轮转速信息传递到所述实时计算单元。
2.根据权利要求I所述的观测装置，其特征在于，所述模拟量采集单元包括滤波电路和与其连接的模/数转换模块；所述CAN总线通信单元包括CAN收发器和与其连接的CAN控制器。
3.根据权利要求1、2所述的观测装置，其特征在于，所述模/数转换模块、所述CAN控制器和所述实时计算单元组成信号处理器。
4.根据权利要求3所述的观测装置，其特征在于，所述信号处理器为16位单片机，采用Freescale公司的型号为MC9S12DP512的产品。
5.根据权利要求4所述的观测装置，其特征在于，所述观测装置设置有与所述信号处理器连接的存储单元。
6.根据权利要求5所述的观测装置，其特征在于，所述存储单元为SD卡。
7.根据权利要求I所述的观测装置，其特征在于，所述传感器系统包括速度传感器模块和与其并列设置的温度传感器。
8.根据权利要求7所述的观测装置，其特征在于，所述速度传感器模块包括并列设置的加速度传感器和角速度传感器；所述加速度传感器采用压阻硅加速度计，所述角速度传感器采用角速度陀螺。
9.根据权利要求8所述的观测装置，其特征在干，所述观测装置包括设置所述加速度传感器和所述角速度传感器的安装定位単元。
10.根据权利要求9所述的观测装置，其特征在于，所述安装定位单元为可拆卸笼形空间支架，其包括加速度传感器安装定位框架和角速度传感器安装定位框架。
全文摘要
本发明提供了一种四轮驱动电动汽车的车辆动力学状态观测装置，其包括模拟量采集单元、CAN总线通信单元、传感器系统和实时计算单元；所述模拟量采集单元将所述传感器系统采集的模拟量转换为数字量后传递到所述实时计算单元；所述CAN总线通信单元将采集的电动汽车四车轮转速信息传递到所述实时计算单元。本发明提供的四轮驱动电动汽车的车辆动力学状态观测装置，可为车辆动力学控制提供可靠的参考信号。
文档编号G01M17/007GK102628748SQ20121007578
公开日2012年8月8日 申请日期2012年3月21日 优先权日2012年3月21日
发明者乔峻, 叶辉, 叶辉萍, 王磊, 肖磊, 范晶晶, 邢杰, 郭珊, 陈晚如, 韩雪峰, 马士奔, 黄冠富 申请人:中国北方车辆研究所