CN100509472C - 一种电动车整车控制的三层网络结构 - Google Patents
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Abstract
一种电动车整车控制的三层网络结构，根据网络通讯层面进行划分，第一层是局部管理系统，如电池管理系统，采用廉价、可靠性高的RS485总线；第二层是整车信息管理系统，包括与各个部件的通讯接口，如电机控制器接口、整车前部采集控制站点接口、整车后部采集控制站点的接口，还包括整车信号的直接采集，中间层的通讯速率与可靠性要求非常高，采用CAN总线接口方式；第三层是人机接口与通讯扩展接口，这部分通过大屏幕彩色液晶显示器实现电动车状态显示，同时监视电动车的故障，第三层网络还是综合通讯的接口，包括与地面充电站的通讯，与调度系统的通讯，电动车调试与研究时与整车控制器的接口，通过该接口，可以接入PC机，读取电动车运行数据。
Description
技术领域
本发明专利涉及一种可广泛应用于电动车辆以及其他电控装置上的控制系统网络结构，兼顾了信息采集、信息预处理、信息显示、信息传输、信息存储等功能的要求，是一种经济实用的解决方案。
背景技术
石油资源的日益枯竭和环境污染的日益加剧使得汽车工业的可持续发展面临挑战，发展电动汽车和其他清洁替代能源汽车成为主要的解决途径。同燃油汽车相比，电动汽车使用了更多的控制系统，比如电池组管理和控制系统、电机及其控制器系统、辅助装置(比如油泵电机、气泵电机)控制系统、驾驶员信息显示和预警系统、故障诊断系统、低压电器管理和控制系统、高压电器管理和控制系统等，为完成各个控制系统间信息的传递和交换，需要综合考虑可靠性、成本等因素，对电动汽车整车控制网络进行系统设计。整车网络化综合控制及能量管理已成为电动车产业化的核心技术之一。该技术主要解决两大问题：一是如何最有效地管理电动车辆有限的能量，实现电动车辆效率最大化，估计电池组的剩余电量和整车续驶里程、单体电池及成组电池的检测与电池组温度控制、电机及空调等耗能部件的功率分配等内容；二是如何解决电动车辆运营过程中的故障诊断、高压安全、充电通讯接口、延长电池使用寿命、提高电动车可靠性等问题。目前国内外电动汽车整车控制大部分仅采用单一的CAN总线通信模式，成本高，难以达到电动车产业化生产的成本控制目标。
发明内容
为了解决以上两大问题，本发明采用了三层综合网络系统结构，将电动车的各个部分组成为一个完整的有机整体，成功地实现了整个电动车的综合控制。
该网络结构根据网络通讯层面进行划分，第一层是局部管理系统，如电池管理系统，电池内部采集与控制系统、电机内部采集与控制系统等，这部分的总线方式灵活多样，由于电池数量较大，采用廉价但可靠性高的RS485总线是为了降低成本，便于大批量产业应用；第二层是整车信息管理系统，包括与各个部件的通讯接口，如电机控制器接口、整车前部采集控制站点接口、整车后部采集控制站点的接口，还包括整车信号的直接采集，第二层的通讯速率与可靠性要求非常高，因此采用CAN总线接口方式；第三层是人机接口与通讯扩展接口，这部分实现电动车状态显示，帮助驾驶员实时了解电动车的状态，同时监视电动车的故障，如当前的电池状态、电机状态、整车状态等，如果发生故障，可以实时显示故障信息，通过大屏幕彩色液晶显示与操作按钮，方便了驾驶员对电动车的使用。同时，第三层网络还是综合通讯的接口，包括与地面充电站的通讯，及时报告当前电池状态，防止发生过充电的危险；第三层通讯还包括与调度系统的通讯，及时向交通系统汇报当前电动车的状态，接收综合调度系统的指令；第三层通讯系统还是电动车调试与研究的通讯接口，通过该接口，可以接入PC机，通过PC机记录各种电动车数据，如记录电动车运行工况、电动车电池使用过程中的历史数据等。第三层电动车调试与研究的通讯接口可以采用RS-232接口或USB接口。
本发明的有益效果是，采用三层综合网络系统结构规范了电动汽车整车控制系统的通讯方式，根据不同通讯层信息通讯的要求，选用了经济实用的通讯方式，可完全满足电动车整车控制信息通讯的要求。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
附图为本发明的网络体系结构图。
图中1.电池箱1，2.电池箱2，3.电池箱3，4.电池箱4，5.电池箱5，6.电池箱6，7.电池箱7.8.电池箱8，9.电池箱9，10.电池箱10，11.电池箱11，12.电池箱12，13.电池箱控制器1，14.电池箱控制器2，15.电池箱控制器3，16.电池箱控制器4，17.电池箱控制器5，18.电池箱控制器6，19.电池箱控制器7，20.电池箱控制器8，21.电池箱控制器9，22.电池箱控制器10，23.电池箱控制器11，24.电池箱控制器12，25.电机，26.电机控制器，27.整车前部信号检测与控制站点，28.整车后部信号检测与控制站点，29.剩余电量检测，30.整车控制器，31.整车高压控制1，32.整车高压控制2，33.整车高压控制3，34.换档控制，35.12路开关输出，36.整车气压、油压检测，37.绝缘检测，38.制动踏板，39.油门踏板，40.总线扩展口，41.计算机接口，42.充电器接口，43.调度通讯口，44.键盘输入接口，45.液晶显示输出接口。
图中I.第一层，II.第二层，III.第三层。
具体实施方式
第一层(I)为电池管理系统，采用RS485总线进行电池箱控制器1(13)、电池箱控制器2(13)、电池箱控制器3(13)、电池箱控制器4(13)、电池箱控制器5(13)、电池箱控制器6(13)、电池箱控制器7(13)、电池箱控制器8(13)、电池箱控制器9(13)、电池箱控制器10(13)、电池箱控制器11(13)、电池箱控制器12(13)之间以及各个电池箱控制器与整车控制器(30)之间的信息通讯。
第二层(II)为整车信息管理系统，是整车控制的核心层，采用CAN总线实现整车前部信号检测与控制站点(27)、整车后部信号检测与控制站点(28)、整车控制器(30)、电机控制器(26)之间的信息通讯，整车控制器(26)接受油门踏板(39)、制动踏板(38)、绝缘检测(37)信号、整车气压、油压检测(36)信号、来自12路开关输出(35)的信号以及剩余电量检测(29)等信号，输出整车高压控制1(31)、整车高压控制2(32)、整车高压控制3(33)、换档控制(34)信号，必要的信息显示通过RS-232通讯接口连接到液晶显示输出接口(45)。
第三层(III)为人机接口与通讯扩展接口层，其中调度通讯口(43)、充电器接口(42)、计算机接口(41)均挂在CAN总线上，而且还预留了CAN总线扩展口(40)。键盘输入接口(44)接入整车控制器，用于进行整车控制器的调试、参数设置和其他操作，来自整车控制器的信息通过液晶显示接口(45)接大屏幕彩色液晶显示屏。
Claims (4)
1.一种电动车整车控制的三层网络结构，其特征是：第一层是局部管理系统，包括电池管理系统、电池内部采集与控制系统、电机内部采集与控制系统；第二层是整车信息管理系统，包括电机控制器接口、整车前部采集控制站点接口、整车后部采集控制站点的接口、整车信号的直接采集接口以及整车控制器；第三层是人机接口与通讯扩展接口，实现电动车状态显示，帮助驾驶员实时了解电动车的状态，同时监视电动车的故障并实时显示故障信息，通过大屏幕彩色液晶显示与操作按钮，方便驾驶员对电动车的使用，第三层网络还是综合通讯的接口，包括与地面充电站的通讯，及时报告当前电池状态，防止发生过充电的危险，第三层通讯还包括与调度系统的通讯，及时向交通系统汇报当前电动车的状态，接收综合调度系统的指令，第三层通讯系统还是电动车调试与研究的通讯接口，通过该接口，可以接入PC机，通过PC机记录各种电动车数据，第三层通讯系统还留有总线扩展接口。
2.根据权利要求1所述的电动车整车控制的三层网络结构，其特征是：电动车整车控制三层网络采用总线通信方式，第一层采用RS485总线、第二层采用CAN总线、第三层采用RS-232总线。
3.根据权利要求1所述的电动车整车控制的三层网络结构，其特征是：第三层电动车调试与研究的通讯接口采用RS-232接口或USB接口；整车控制器信息显示通过RS-232通讯接口连接到液晶显示输出接口。
4.根据权利要求1所述的电动车整车控制的三层网络结构，其特征是：整车控制器接收油门踏板、制动踏板、绝缘检测信号、整车气压、油压检测信号以及来自12路开关输出的信号、剩余电量检测信号，并输出整车高压控制、换档控制信号。
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