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一种基于CAN总线的电车电路系统及其控制方法

阅读：350发布：2024-01-06

专利汇可以提供一种基于CAN总线的电车电路系统及其控制方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种基于CAN总线的电车电路系统，属于运输工具技术领域。一种基于CAN总线的电车电路系统，其特征在于包括一个主控制及仪表单元、开关量单元、模拟量单元、H－CAN总线单元以及L－CAN总线单元组成，由主控制及仪表单元分别通过接口与开关量单元、模拟量单元、H－CAN总线单元以及L－CAN总线单元进行连接通讯。本发明的一种基于CAN总线的电车电路系统，采用CAN总线技术代替传统的电气控制方案，由主控制及仪表单元与CAN总线节点、模拟量单元、开关量单元进行通讯，可简化设计、减少控制导线线束、提高各种电控装置可靠性、方便维修检测，并降低安装与调试成本。，下面是一种基于CAN总线的电车电路系统及其控制方法专利的具体信息内容。

权利要求

1、一种基于CAN总线的电车电路系统，其特征在于包括一个主控制及仪表单元、开关量单元、模拟量单元、H-CAN总线单元以及L-CAN总线单元组成，由主控制及仪表单元分别通过接口与开关量单元、模拟量单元、H-CAN总线单元以及L-CAN总线单元进行连接通讯。
2、按照权利要求1所述一种基于C屈总线的电车电路系统，其特征在于所述主控制及仪表单元包括主控制器、组合仪表、光电隔离器、开关电源，主控制器通过光电隔离器开关量单元，开关量通过光电隔离器传给主控制器，并在组合仪表上显示对应信息，主控制器、光电隔离及组合仪表由开关电源提供电源；主控制器，负责处理系统的信号协调；组合仪表，有电机转速、车速、行驶里程、电机温度、电机电压、电机电流、运行指示灯、故障指示灯、电容模块电压、电容模块温度以及其它参数；光电隔离器，隔离开关量、CAN总线与主控制及仪表单元的主控制单元；开关电源，为主控制及仪表单元提供供电电源。
3、按照权利要求1所述一种基于CAN总线的电车电路系统，其特征在于开关量单元包括相对独立、位置集中的开关，含有启停开关、充电开关、空调开关、除霜开关、报站器开关、音响开关、摄像头开关、喇叭开关，以上开关量均设有按钮和继电器输出。
4、按照权利要求1所述一种基于C颜总线的电车电路系统，其特征在于模拟量单元包括：分别实现采集加速踏板的开度、制动踏板的开度、手制动的开度、车内温度的加速踏板采集单元、制动采集单元、手制动采集单元、车内温度采集单元。
5、按照权利要求1所述一种基于CAN总线的电车电路系统，其特征在于 H-CAN总线单元包括整车智能控制节点、电机管理节点、能量管理节点、PC 监控与诊断节点；整车智能控制节点，分析处理各种信息，发出指令，协调电动汽车各控制单元的工作；判断汽车的工作状态：启动、停车、充电、运行、制动、故障等，并根据相应状态动作，其中运行状态需要判断力矩，制动状态需要回馈控制；预报当前控制策略执行后可能出现的非正常现象；电机管理节点，以主控制器发送扭矩值为输入值，通过斩波器控制来调速电机，使电机工作在需要的转速下；根据电机的温度变化控制电机的冷却水泵和冷却风扇，调节电机的温度；能量管理节点，管理电动汽车的电能，同时还采集各电容模块的电压和温度，以监测各电容模块的工作状态，并报警相应的故障值；PC监控与诊断节点，通过CAN总线连接电动汽车内各个网络节点，采集各节点数据进行实时保存，并进行相应的网络性能分析，以备整个CAN总线网络及电动汽车驱动控制网络的诊断所用。
6、按照权利要求1所述一种基于C認总线的电车电路系统，其特征在于 L-C認总线单元包括门控节点、灯控节点、油气节点及其它节点；门控节点包括前门控制开关、后门控制开关、前门踏步灯开关、后门踏步灯开关；灯控节点包括左前转向灯开关、左后转向灯开关、左侧前转向灯开关、左侧后转向灯开关、左转向指示灯开关、右前转向灯开关开关、右后转向灯开关开关、右侧前转向灯开关、右侧后转向灯开关、右转向指示灯开关、左牌照灯开关、右牌照灯开关、左前示宽灯开关、右前示宽灯开关、左前示高灯开关、右前示高灯开关、左后示宽灯开关、右后示宽灯开关、左前小灯开关、右前小灯开关、左侧位灯开关、右侧位灯开关、仪表照明灯开关、右前照灯开关、右前照灯变光开关、左前照灯开关、左前照灯变光开关、前雾灯开关、后雾灯开关、前日光灯开关、中日光灯开关、倒车灯开关；油气节点包括气泵开关、油泵开关、气压报警开关一、气压报警开关二;其它节点包括雨刮间歇控制开关、雨刮电机开关、洗涤电机开关。
7、按照权利要求l-6中任一权利要求所述一种基于CAN总线的电车电路系统的控制方法，其特征在于，系统上电初始化之后，调理开关量单元和模拟量单元，之后处理H-CAN总线节点信息和L-CAN总线节点信息，根据以上采集的开关量、模拟量、CAN总线信号，由主控制器及仪表显示单元判断启动、停止、运行、故障、充电、制动等工况，在运行状态下，根据前进、后退、空挡滑行计算力矩，并控制电机做出动作；在制动状态下，需要判断是否回馈能量，判断相应的工况后，送入H-CAN总线进行处理，并在仪表单元显示。

说明书全文

一种基于CAN总线的龟车电路系统及其控制方法一、技术领域本发明涉及一种基于CAN总线的电车电路系统，属于运输工具技术领域。二、背景技术目前，电动汽车内的各种电控装置多使用传统的电气结构类型，需要大量的连接控制导线、接插件、继电器和熔断器，本身具有设计复杂、维护困难、元器件数量繁多、导线线束过多过粗等缺点。三、发明内容本发明的目的在于提供一种能够使得各种电控装置结构简单、线束简化、提高可靠性、维修检测方便的基于CAN总线的电车电路系统。本发明的技术解决方案如下：本发明一种基于CAN总线的电车电路系统，特殊之处在于包括一个主控制及仪表单元、开关量单元、模拟量单元、H-"N总线单元以及L-CAN总线单元组成，由主控制及仪表单元分别通过接口与开关量单元、模拟量单元、H-CAN 总线单元以及L-C認总线单元进行连接通讯。主控制及仪表单元包括主控制器、组合仪表、光电隔离器、开关电源，主控制器通过光电隔离器连接开关量单元，开关量通过光电隔离器传给主控制器，并在组合仪表上显示对应信息，主控制器、光电隔离及组合仪表由开关电源提供电源；主控制器，是系统的核心，负责处理系统的信号协调；组合仪表，有电机转速、车速、行驶里程、电机温度、电机电压、电机电流、运行指示灯（车灯、启动等信号）、故障指示灯、电容模块电压、电容模块温度以及其它参数；光电隔离器，隔离开关量、CAN总线与主控制及仪表单元的主控制单元；开关电源，为主控制及仪表单元提供供电电源。开关量单元包括相对独立、位置集中的开关，含有启停开关、充电开关、空调开关、除霜开关、报站器开关、音响开关、摄像头开关、喇叭开关，以上开关量均设有按钮和继电器输出。模拟量单元包括：加速踏板采集单元、制动采集单元、手制动采集单元、车内温度采集单元，实现采集加速踏板的开度、制动踏板的开度、手制动的开度、车内温度。H-CAN总线单元包括整车智能控制节点、电机管理节点、能量管理节点、PC监控与诊断节点。整车智能控制节点起控制全局的作用，分析处理各种信息，发出指令，协调电动汽车各控制单元的工作；判断汽车的工作状态：启动、停车、充电、运行（前进、后退、空挡滑行）、制动、故障等，并根据相应状态动作，其中运行状态需要判断力矩，制动状态需要回馈控制；预报当前控制策略执行后可能出现的非正常现象。电机管理节点（斩波器和电机）的主要工作是以主控制器发送扭矩值为输入值，通过斩波器控制来调速电机，使电机工作在需要的转速下。还有，根据电机的温度变化控制电机的冷却水泵和冷却风扇，从而有效地调节电机的温度。能量管理节点管理电动汽车的电能，由36组超级电容模块成组供电的，它提供系统需要的能量，同时还采集各电容模块的电压和温度，以监测各电容模块的工作状态，并报警相应的故障值。PC监控与诊断节点主要通过CAN总线连接电动汽车内各个网络节点，采集各节点数据进行实时保存，并进行相应的网络性能分析，以备整个CAN总线网络及电动汽车驱动控制网络的诊断所用。L-C認总线单元包括门控节点、灯控节点、油气节点及其它节点。门控节点包括前门控制开关、后门控制开关、前门踏步灯开关、后门踏步灯开关。灯控节点包括左前转向灯开关、左后转向灯开关、左侧前转向灯开关、左侧后转向灯开关、左转向指示灯开关、右前转向灯开关开关、右后转向灯开关开关、右侧前转向灯开关、右侧后转向灯开关、右转向指示灯开关、左牌照灯开关、右牌照灯开关、左前示宽灯开关、右前示宽灯开关、左前示高灯开关、右前示高灯开关、左后示宽灯开关、右后示宽灯开关、左前小灯开关、右前小灯开关、左侧位灯开关、右侧位灯开关、仪表照明灯开关、右前照灯开关、右前照灯变光开关、左前照灯开关、左前照灯变光开关、前雾灯开关、后雾灯开关、前日光灯开关、中日光灯开关、倒车灯开关。油气节点包括气泵开关、油泵开关、气压报警开关一、气压报警开关二。其它节点包括雨刮间歇控制开关、雨刮电机开关、洗涤电机开关等。电车电路系统控制方法，系统上电初始化之后，调理开关量单元和模拟量单元，之后处理H-CAN总线节点信息和L-CAN总线节点信息，根据以上采集的开关量、模拟量、CAN总线信号，由主控制器及仪表显示单元判断启动、停止、运行、故障、充电、制动等工况，在运行状态下，根据前进、后退、空挡滑行计算力矩，并控制电机做出动作；在制动状态下，需要判断是否回馈能量，判断相应的工况后，送入H-CAN总线进行处理，并在仪表单元显示。本发明的一种基于CAN总线的电车电路系统，采用CAN总线技术代替传统的电气控制方案，由主控制及仪表单元与CAN总线节点、模拟量采集单元、开关量采集单元进行通讯，可简化设计、减少控制导线线束、提高各种电控装置可靠性、方便维修检测，并降低安装与调试成本。四、附图说明图1为本发明基于CAN总线的电车电路系统节点接口框图；图2为主控制器结构框图；图3为主控制及仪表单元图；图4为模拟量单元电路原理图；图5为开关量单元电路原理图；图6为H-CAN总线节点分配框图；图7为H-CAN总线节点驱动电路原理图；图8为L-CAN总线节点分配框图；图9为L-CAN总线节点电路原理图；图IO为系统软件流程图。五、具体实施方式参考图1-7，下面通过实施例来具体说明本发明的技术方案，但本发明并不局限于以下实施例。如图1所示，为系统结构框图，包括有主控制及仪表单元、开关量单元、模拟量单元、H-CAN总线单元以及L-C颜总线单元。主控制器，是系统的核心，负责处理系统的信号协调；组合仪表，有电机转速、车速、行驶里程、电机温度、电机电压、电机电流、运行指示灯（车灯、启动等信号）、故障指示灯、电容模块电压、电容模块温度以及其它参数；光电隔离，隔离开关量、 CAN总线与主控制及仪表单元的主控制单元；开关电源，为主控制器及仪表单元提供供电电源。如图2所示，为主控制器原理框图，包括CPU、 FLASH、 RAM、 A/D转换、 CAN总线接口、串行接口定时器等模块，主要完成模拟量的采集、开关量的读取、系统的逻辑判断，设定各工作模块的优先级，通过CAN总线实现H-CAN 总线通讯以及串行口扩展L-CAN总线通讯。如图3所示，为仪表面盘显示图，主要显示车速、电机转速、行驶里程、电机温度、电机电压、电机电流、运行指示灯（车灯、启动等信号）、故障指示灯、电容模块电压、电容模块温度以及其它参数。如图4所示，为模拟量单元电路原理图，首先将加速踏板、制动、手制动、车内温度等传感器物理信号转化为电信号，然后通过运算放大器把电信号传给主控制器单元，并控制电机转速、空调等装置。如图5所示，为开关量单元电路原理图，包括相对独立、位置集中的开关，含有启停开关、充电开关、空调开关、除霜开关、报站器开关、音响、摄像头、喇叭，以上开关量均含有按钮和继电器输出。如图6所示，为H-CAN总线节点分布框图，包括整车智能控制节点、电机管理节点、能量管理节点、PC监控与诊断节点。如图7所示，为H-CAN总线节点驱动电路原理图，H-C認总线节点通过主控制器的C認总线接口，外加光耦和CAN总线驱动器与外部进行信息交换。如图8所示，为L-CAN总线节点分布框图，包括门控开关节点、灯控开关节点、油泵气泵节点及其它节点。如图9所示，为L-CAN总线节点电路原理图，由于主控制器只有一个C認总线接口，使用图9中外部扩展CAN控制器实现L-CAN接口。如图10所示，为系统软件流程图。系统上电初始化之后，调理开关量单元和模拟量单元，之后处理H-CAN总线节点信息和L-CAN总线节点信息，根据以上采集的开关量、模拟量、CAN总线信号，由主控制器及仪表显示单元判断启动、停止、运行、故障、充电、制动等工况，在运行状态下，根据前进、后退、空挡滑行计算力矩，并控制电机做出动作；在制动状态下，需要判断是否回馈能量，判断相应的工况后，送入H-CAN总线进行处理，并在仪表单元显示。以上实施例的基于CAN总线的电车电路系统，实现了本发明的目的，采用CAN总线技术代替传统的电气控制方案，由主控制及仪表单元与CAN总线节点、模拟量单元、开关量单元进行通讯，简化了设计、减少控制导线线束、提高各种电控装置可靠性、方便维修检测，并降低安装与调试成本。

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