第47卷第3期2021年6月
农业装备技术
Agricultural Equipment&Technology
Vol.477.3
Feb.2021
元人驾驶微&电动拖拉机整机控设计
彭飞，张熙，陈安（，陈树人
（江苏大学现代农业装备与技术教育部重点实验室，江苏镇江212013）
摘要：控制器作为无人驾驶微型电动拖拉机的“大脑”，其性能的好坏直接关系到电动拖拉机整机性能的好坏。电动拖拉机的整机控制器扮演着统一协调其他子控制器的角，如电机控制器、BMS、悬挂控制器、助力转向控制器等，承担了数据交换、安全管理和能量分配的任务，是整机动力性和经济性的保证。
比亚迪企业文化
关键词：电动拖拉机；控制器；硬件设计；软件设计
0引言
随着天然气、石油、煤炭等不可再生能源的持续开采，全球能源危机问题日益加重。当前我国正处于经济发展的加速上升时期，存在着对不可再生能源过于依赖、单位能源获取的经济价值低、实际不可再生能源利用率较低等问题，这些问题的岀现不断驱使我们加大对可再生能源、新能源等研究力度。
由于能源紧缺、环境污染等问题的加，
油机现新对绿环保、节能高效提岀的高求。油机机大，速，对机效率低，不利于现绿环保的题。机
的，机驱使
可能，机由过的可
可。，机紧，，用于在的大。较的速的率，也使机可保持在高效，机，避
机的动力不问题。
在机的机过，机制器、机力机
重的，。，机
机的“大，量拟量信号，通过CAN总线连接他，承担据交换、安全能量分配等任务，机动力性经济性良好的重保证。1电动拖拉机整机控制器整体结构与工作原理
1.1整体结构
机机整机由微处理、源、1/0接口、率驱、CAN通信等组。13路拟量输入，包括加速踏板信号、踏板信号等;3路CAN通信，包括故障诊断、高速CAN、低速CAN；16路数字量输入，包括挡位信号、PTO开关、钥匙开关等；15路低端驱输岀，包括继电器开关、LED故障灯
等。
I各传感超,
=悬挂控制器I-_____I
李晓华 法拉利动力控制器
上汽荣威750
电池管理
系统
冃助力转向1
=1终端显示I
故障诊断I 1.2
图1控制器整体结构框架
工作原理
机机用当前先进的子元子电路方，具能全面、响应速度快、可靠性好、紧、安装便利、可实现准控的，严格的安装空能需求。
2021.3彭飞等：无人驾驶微型电动拖拉机整机控制器设计AET
根据车载网络特点，将整机控制器与其他控制器节点设置为信号传输速率500kbps的高速CAN 总线，以满足这些节点的时间响应和准确性要求。
仪表显示终端、灯光控制系统、助力转向控制器等这类控制节点，对CAN网络的实时性要求低于一类节点要求，采用信号传输速率250kbps的低速CAN总线可满足要求。通过将各节点CAN收发器、CAN控制器与相应的系统控制单元、执行机构和信号采集传感器的合理连接，实现电动机整机通信网络系统间的信号采集、控制信发、控制信传输、控制元响应以执行机构动的过
信号传输。
整机控制器通过传感器、、系统控制器反馈的信，整车的运行状态参数，然后通过设在整机控制器的控制，向其系统控制器发控制，实现对整机的统一管控。
2整机控制器硬件设计
2.1微控芯片的选型
控为电动机整整机控制器
的，用CAN接
控，控根据采集求，然后对输入信行运，通过CAN总线将理后的信传输其他控制器，实现电动机整机控制器控制的
能。，控的对于电动机整机控制器发要的响。
整机控制器控满足高
频率和运速、的输入/输端、高载特性等，合电动用控的类，设的整机整机控制器在实现以后的发与，用
16控制器MC9S12XD系列单片。
2.2PCB设计
在处理电EMC时，要做好
片的和PCB板的设计，根上解决EMC o 遵循PCB布线布局的基原则，即电流必须在一个回路流动，每个信号都要求一个回流电路构成回路，实现信号的时。当电路为直流和低时，回路电流择电阻最小的电路上通过；
电路为高时，回路电流择阻抗最小的电路上通过。倘若两根导线分别流过大小相等方向相反的信号电流和回流电流，它们散发的场也是大小相等且方向相，如果两根导线距离非近时，电流导线磁场即差模EMI辐射将完抵消。
以上的基原则可以得：如果要实现差模EMI辐射至最小状态，信号线导线应尽量靠近与它构成回路的回流导线，即必须把信号线导线回路面积减少最小。在安下，电源线导线应尽可靠近地线，以减小差模辐射的环面积，这一过程也助于减小电路的交扰。
2.3电路设计进京通行证
整机控制器电路设要包括电源模块电路设计、通信模块电路设、输入信号理电路设计。
电源模块是整机控制器的量源，根据电路设要求，电源模块要在规定的电压波动范围和范围内正，抵抗强烈的电干扰。电源模块电路采用降压式稳压器LM2576-ADJ，该够节输电压，输出1.23-37V，方便在设的时。该
够动3A的载，其效率显高于用的三端线性稳压器，其是高输入电压。在下，散的率较低，以至于要散热器。
图3两路CAN通信电路
其次集成了CAN模块，所以电动
机及整机控制器的CAN通信模块只需外加CAN收发器。在整机控制器的通信电路用高速CAN收发器TJA1051T，收发器够提供控制器与理双线CAN间的信号接，的电性与
AET农业装备技术2021.3
静电放电性能。该芯片的波特率范围最高至1 Mbit's，它具有温度保护的功能，当与发送器连接点的温度超过大约165，时，会自动断开与发送器的连接（当总线短路时，更需此温度保护电路）。
最后输入信号包括数字量输入信号和模拟量输入信号，数字量输入信号可分为高有效开关和低有效开关，在电路信号采集过程中，通过高低电平转换来实现对数字量信号的采集，因此数字量信号普遍为直流信号。为了实现数字量信号采集，在数字量信号输入入波电，有除整机环境带来的信号干。电作除电压信号的波动，电高频，大电
低。
模拟量信号的采集数，当信
和信时，信号波，信的直接通过模拟信号的度率和 来现。
3整机控制器软件设计
整机器，除的，
程的至关。车
自有，电动机能的，至可能会性的后果。的软件程
开，能高整机器的效率，可高的可性和干性。因此，在整机控器的开过中采模采分的程。
中的程包括程电自检程
程断程序。
程序在整机器的中调度功能，通过调整机器系统中子程整机各部分进，从而完整机的正常作业。
电自整机器在通电后，系统针自状态进的一个查的过程。整机器上电自通过后才能下面的程，如在上电自的过程中岀现问题，需要反馈给整机器并
电动拖拉机在过程中各器岀现必须及时，整机器通过CAN总线各
器的码信，整机的状况进分析和判断，根轻进分级。
根电动机车速、油门踏板开度、制动踏板开度、挡信号与悬挂深度等信来进断，并的断策略。在断程中，考虑到了电动机实际作业的所有，并且明
每个的条件Z
图4工况判断流程图
2021.3彭飞等：无人驾驶微型电动拖拉机整机控制器设计AET
4结语
能源紧缺、环境污染等问题让电动拖拉机的优，机器机的“大，采集与信，CAN线
凯越保养
器，和
，机性和性的。
的提，对机控制器的
进行设计，器的型确计器的，计的，
同时对机器的关信采集
信采集PWM信采集，输岀电CAN讯外围进行计。
采用块化计，对底层驱程序与应用层程序进行编写，底层程序义
MSCAN的参与类型，中应用层程序包含主程序总体计、上自检、故障工况判断块的计。
汽车修理厂
和的有效结合，是实现机整机器稳工的提，机实现智
整机化的基础，智机的发展提供了进一步的可。
(b)检测流程
图1阵列式多光谱透反射型在线检测系统与流程图
3结论
3.1创新性的瓜果糖度特征光谱波段提岀阵列式参考文献：
[1]方树平，王宁宁，徐立友.纯电动拖拉机与传统燃油拖拉
机性能对比分析[J].农机化研究，2018,2(40):241-246. [2]毛鹏军，殷珊珊，闵俊杰，.机器研究进展[J].
农业工程,2017,7(1):11-14.
[3]邱会鹏.纯电动汽车整车控制器的研究[D].哈尔滨：哈尔
滨工大学，2014.
[4]陈燕呢，谢斌，刘柯，等.电动拖拉机CAN总线通信网络系统
设计[J].农机化研究,2017,39(9):233-238,243.
[5]Fang L I,Zhang J,Wang L,et al.Controller Area Net­
work Protocol for Powertrain System of Electric Vehicles
[J].Chinese Journal of Mechanical Engineering,2008,44
(5):102-107.
[6]张建舟.电动拖拉机远程监控系统的研究[D].镇江：江苏大
,2017.
[7]谢斌，张超，毛恩荣，等.基于myRIO的电动拖拉机驱动控制
器设计与室内实验[J].农业工程学报,2015,31(18):55-62.基金项目：“十三五”国家重9研发计划项目：电动拖拉机能量管理关键技术研究与整机控制器开发(2016YFD0701002)；江苏省研究生科研创新计划项目(SJCX19-0566)。
多光谱透反射型果肉品质在线检测技术，可一次同时采集多波段的瓜果品透反射光谱信息，大大提高糖度光谱检测速度。
3.2基于不同波段的漫反射近红外光谱检测果肉糖度，利用不同波段透射的近红外光谱进行果心检测，从而有效提高光谱检测速度，实验可满足一次同时采集多波段的果实透反射光谱信息的需求，实现对果实糖度的在线快速准确检测，糖度检测正确率达90%。
参考文献：
[1]李倩倩.基于计算机视觉的y猴桃无损检测与自动分级
[D].大,2020.
[2].果成熟度检测的机器视觉和嗅觉可视化技术研究
[D].镇江：江大，2018.
[3]傅.水果品质可见/近红外光谱无损检测方法的
实验[D].江大,2008.
基金项目：江苏省科技计划(BE2018365)；江苏省科技计划(BE2018364)
。