CN103386935A - 一种整车控制方法与整车控制器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种整车控制方法与整车控制器，所述方法包括：整车控制器接收采集装置采集的各个部件的状态信号；整车控制器根据采集的各个部件的状态信号输出整车运行状态的调节命令；当根据采集的各个部件的状态信号确定有故障发生时，进行故障告警。采用整车控制器的形式，对于整车的控制采用集中控制的方式，实现对整车的协调控制，比如，整车能量的分配和管理，优化各个部件的工作状态。

Description

一种整车控制方法与整车控制器

技术领域

本发明涉及控制技术领域，特别是涉及一种整车控制方法与整车控制器。

背景技术

在目前矿用电动轮自卸车的整车控制技术上，主要以分散系统独立控制为主，即整车不同部分采用单独的控制器独立控制，从整车来看，呈现一种分布式的形态，比如，目前国内和国外的电动轮自卸车，其显示仪表、液压系统、称重系统等都分散控制。

发明内容

目前，矿用电动轮自卸车的整车控制方式均为分布式控制，不同部分的控制系统均采用单独的控制器进行控制，控制器分散且多，实现对整车的协调控制比较复杂，比如，整车能量的分配和管理，优化各个部件的工作状态。

本发明提供一种整车控制方法与整车控制器，以解决现有技术中电动轮自卸车整车分散控制，实现对整车的协调控制比较复杂的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种整车控制方法与整车控制器，本发明提供如下技术方案：

一种整车控制方法，该方法包括：

整车控制器接收采集装置采集的各个部件的状态信号；

整车控制器根据采集的各个部件的状态信号调整整车运行状态；

当根据采集的各个部件的状态信号确定有故障发生时，进行故障告警。

优选的，当采集的状态信号为油门踏板信号、制动踏板信号时，根据采集的各个部件的状态信号调整整车运行状态，包括：

根据接收的油门踏板的值、制动踏板的值，确定对应的发动机转速；

输出确定的发动机转速到发动机控制器，以实现发动机转速的调整；

或，

根据接收的油门踏板的值、制动踏板的值，确定对应的发动机转速；

根据所述发动机转速确定对应的目标频率；

输出所述目标频率到发动机控制器，以实现根据所述目标频率调整发动机转速。

优选的，所述方法还包括：

根据发动机转速确定发电机的输出目标电压值；

将确定的目标电压值发送到励磁控制器，以便励磁控制器控制发电机励磁绕组的电流使得发电机输出电压调节至目标电压值。

优选的，当采集的状态信号还包括方向手柄信号、所述车辆的行驶速度和车辆行驶方向时，所述方法还包括：

根据方向手柄信号、发动机转速、车辆的行驶速度和车辆行驶方向确定对应的牵引力或制动力；

将牵引力或制动力的值发送给控制逆变器DCU，以便DCU通过电机对牵引力或制动力进行调节。

优选的，当采集的状态信号为货箱举升控制杆的状态时，根据采集的各个部件的状态信号调整举升控制逻辑，包括：

根据获取的货箱举升控制杆的状态输出货箱举升控制阀的控制信号，以实现车辆举升的逻辑控制。

优选的，当采集的状态信号为发动机实时转速时和发动机负载信号时，根据采集的各个部件的状态信号调整整车运行状态，包括：

根据发动机实时转速和发动机负载信号确定发动机的功率上限值；

调整发动机转速以确保发动机功率不超过所述功率上限值。

优选的，当采集的状态信号为发动机转速、水温和方向手柄位置信号时，根据采集的各个部件的状态信号调整整车运行状态，包括：

若发动机未启动，则在所述发动机转速低于预设转速、水温高于预设温度且方向手柄的位置居中时，驱动发动机启动。

优选的，当采集的状态信号为悬挂压力传感器信号和车辆倾斜仪信号时，根据采集的各个部件的状态信号获取整车运行状态，包括：

根据悬挂压力传感器信号和车辆倾斜仪信号确定车辆装载物的重量。

优选的，采集的状态信号还包括液压系统的压力信号、压力温度传感器信号。

优选的，所述方法还包括：

将采集的各个部件的状态信息和故障信息通过显示设备进行显示。

本发明还提供一种整车控制器，所述控制器包括：接收模块，用于接收采集装置采集的各个部件的状态信号；

信号处理模块，用于根据采集的各个部件的状态信号调整整车运行状态；

告警模块，用于当根据采集的各个部件的状态信号确定有故障发生时，进行故障告警。

本发明的技术方案中，采用整车控制器的形式，对于整车的控制采用集中控制的方式，统一接收采集装置采集的各个部件的状态信号，根据采集的各个部件的状态信号输出整车运行状态的调节命令；当根据采集的各个部件的状态信号确定有故障发生时，进行故障告警。对于整车的各个部件可以进行综合控制，实现对整车的协调控制，比如，整车能量的分配和管理，优化各个部件的工作状态。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种整车控制方法实施例的流程图；

图2为本发明电动轮自卸车整车控制的架构图；

图3为本发明对应电动轮自卸车整车控制的架构图的网络拓扑图；

图4为本发明实施例实际实施对应的一种整车控制器的接口线路图。

图5为本发明220吨电动轮自卸车的牵引力控制特性曲线；

图6为本发明220吨电动轮自卸车制动力特性曲线图；

图7为本发明发动机功率特性调节图；

图8为本发明提供的一种整车控制器的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参考图1所示，为本发明提供的一种整车控制方法实施例的流程图，本实施例具体可以包括：

步骤101：整车控制器接收采集装置采集的各个部件的状态信号。

本步骤中整车控制器通过接收多个采集装置获得各个部件的状态信号，所述运行状态信号为实时状态信号，所述采集装置可以为传感器或者开关，优选的，所述采集装置可以独立于整车控制器，也可以集成到整车控制器中，这里不做具体限定。

步骤102：整车控制器根据采集的各个部件的状态信号调整整车运行状态。

整车控制器根据实时状态信号可以判定车辆的当前运行状态是否正常，或者说是否出现了故障，如果无故障，整车控制器可以通过输出调节命令的方式调节实时状态信号，使得车辆尽量按照标准工况工作。

步骤103：当根据采集的各个部件的状态信号确定有故障发生时，进行故障告警。

本实施例的技术方案中，采用整车控制器的形式，对于整车的控制采用集中控制的方式，统一接收采集装置采集的各个部件的状态信号，根据采集的各个部件的状态信号输出整车运行状态的调节命令；当根据采集的各个部件的状态信号确定有故障发生时，进行故障告警。对于整车的各个部件可以进行综合控制，实现对整车的协调控制，比如，整车能量的分配和管理，优化各个部件的工作状态。同时，减少了控制器的数量，降低了成本。

下面对实施例1中，整车控制器通过输出控制命令对车辆进行调节作详细说明，整车控制器接收到的状态信号不同，则进行的调节的具体方式不同，而状态信号的种类较多，这里不进行一一列举，这里仅对一些较为重要的参数的调节进行充分的描述，为了对整车控制器对车辆的控制有一个系统的认识，这里以电动轮自卸车为例，介绍本发明实施例在实际应用场景下的一个实现，参考图2所示，为电动轮自卸车整车控制的架构图，图3是对应的网络拓扑图，参考图2和图3对电动轮自卸车的控制进行公开说明。

图2所示电动轮自卸车整车控制的架构图，主要包括发电机、蓄电池、整车控制器、变流器等。其中24V发电机是发动机自带的，发动机转动后发出26-28V的电压给蓄电池和整车控制电源供电。蓄电池为整车控制器、DCU和励磁控制器、显示器等等提供电源和发动机启动时的24V电源。蓄电池的充电由发动机自带的发电机来充电。显示器用来显示各种状态信号和故障信息，使司机及时掌握电动轮自卸车各个部件的工作状态。同时显示器可以设置一些不常用的功能：如自负荷设置，司机信息输入等交互功能，司机信息可以包括司机号等信息。变流器中包含两个AC/DC（交流变直流）整流模块和两个DC/AC（直流变交流）逆变模块；发电机励磁控制装置通过ＣＡＮ总线接收整车控制器的电压调节指令，通过内部ＰＩＤ调节发电机输出电压，实现发电机输出电压的控制；DCU（逆变器控制装置）控制电机M1和电机M2，以实现电动轮自卸车牵引力和制动力的调节。司机室总线仪表通过ＣＡＮ总线接收整车控制器输出的自卸车速度、燃油油量、油温等数据，使司机可以直观的查看这些信息。倾斜仪将自卸车的倾斜状态数据通过ＲＳ485送给整车控制器，整车控制器根据四个悬挂压力传感器的信号和倾斜信号来计算所载物资的重量。另外，整车控制器还可以对液压系统进行控制。

在整车控制器对车辆运行状态进行控制时，为实现整车的优化控制和可靠运行，整车控制器需要采集各部件的关键信息和司机操作状态，主要采集的信号如下：“油门踏板位置”、“制动踏板位置”、发动机转速、发动机水温、发动机负荷率、发动机即时油耗、电池电压、牵引逆变器的输入电压、输入电流、车速、牵引逆变器温度、电机温度、整流器的输出电压、输出电流、温度、发电机温度等信号、液压系统压力传感器或开关信号、举升系统压力开关信号等信息。

结合上述采集的信息，对整车控制器实现车辆控制进行充分公开的描述，参考图4所示，为结合图2和图3得到的一种整车控制器的接口线路图，具体的，整车控制器接收的采集装置采集的状态信号不同，实现的车辆控制不同，优选的，本实施例对以下控制进行详细描述：

1、发动机控制

整车控制器接收到来自油门踏板、制动踏板信号，所述油门踏板和制动踏板的实时信号是一个百分比信号，比如，油门踏板信号为70%。整车控制器根据上述各个信号可以确定对应的发动机转速的大小。然后，整车控制器直接输出频率信号给发动机控制器，比如发动机控制器CM500，其中所述频率与发动机转速具有对应关系，比如115Hz-382Hz，对应700rpm-1920rpm，最终由发动机控制器CM500实现发动机转速的调节。整车控制器也可以通过CAN总线将对应确定的发动机转速的目标值直接发送给发动机控制器来实现发动机转速调节。

优选的，除了对发动机转速进行调节外，还可以采集发动机转速、机油温度、水温等状态信号，如果出现机油温度或水温超温等现象，通过降低发动机输出功率、卸载货物、停机等方式对发动机进行保护。在发动机启动时，可以对发动机启动条件进行限制，比如，整车控制器可以判断发动机启动时是否符合安全启动条件，比如，转速低于400rpm、水温高于-4℃、方向手柄居中等，安全启动条件符合时，驱动发动机启动。

优选的，对发动机控制时，整车控制器可以通过CAN1939接收QSK60（康明斯发动机）的关键状态信号，比如发送机温度等，并在关键状态信号的大小超过或低于正常工作范围时记录故障信息，比如故障代码。如果存在超范围情况，可以采取措施降低发动机功率，同时将故障信息发送至显示器界面并向操作人员（比如驾驶员）发出警告。优选的，为了引起操作人员的重视，可以将故障告警分为不同等级，当超范围情况持续恶化时，显示器界面出现紧急状态报警，发动机停止工作。在安全的情况下，驾驶员将车辆停靠在路边，以减少发动机损坏的可能性。

2、发电机输出电压的调节

牵引时整车控制器根据油门踏板的位置，通过输出频率信号来完成发动机转速的调节，同时，整车控制器根据发动机转速可以确定发电机的输出目标电压值，然后将发电机的输出目标电压通过CAN总线发送到励磁控制器，由励磁控制器控制发电机励磁绕组的输出电流，实现发电机输出电压的PID闭环调节。制动时励磁控制器维持一个最低的励磁电流即可。

3、电动轮自卸车的牵引、制动特性控制

整车控制器与DCU1和DCU2、励磁控制器一起实现电动轮车的牵引、制动特性控制。在上述发动机控制和发电机输出电压的调节的基础上，整车控制器还可以采集车辆的行驶速度（通过整车速度设定旋钮信号设定）和车辆行驶方向，此时，整车控制器可以根据发动机转速和发电机输出电压和当前车辆行驶速度、方向手柄位置和车辆行驶方向来计算牵引力或制动力，将确定的牵引力或制动力大小发送给DCU，然后由DCU调节牵引力或制动力大小，具体的，由DCU1和DCU2分别控制两个逆变模块驱动电机M1和电机M2的运行来实现牵引力或制动力的调节。

相应的，可以参考图5给出的220吨电动轮自卸车的牵引力控制特性曲线和图6给出的220吨电动轮自卸车制动力特性曲线图，其中图6所示的制动特性曲线对应的制动特性表如表1所示。

表1制动特性表

v(km/h)	0	3	5	10	13.2	20	30	40	50	60
											B(kN)	0	536	536	536	536	355	236.6	177.5	142.0	118.3
P(kW)	0	446	744	1489	1972	1972	1972	1972	1972	1972

4、电动轮自卸车液压举升逻辑控制

整车控制器可以通过采集的货箱举升控制杆的状态，进而控制电动轮自卸车举升逻辑，比如，根据货箱举升控制杆的状态以及电动轮自卸车的其他状态信息（比如车速），驱动货箱举升控制阀，实现举升功能控制。货箱举升控制杆的操作共有四个状态：迫降、浮动、举升、保持。自卸车在行进的过程中为浮动状态。待车停稳车速为零后，将档位打到停车挡，按下装载制动按钮，开始作业。通过操作货箱举升控制杆，控制6个电磁阀的开合来实现所述的4个状态，具体的参考表2所示，为所述4个状态与电磁阀状态的对应。

表24个状态对应的电磁阀状态

	油缸举升	油缸保持	油缸浮动	油缸下降	举升限位开关闭合
						电磁铁a	通电	断电	断电	断电	断电
电磁铁b	断电	断电	断电	通电	断电
						电磁铁cl	断电	断电	通电	断电	断电

电磁铁c2	断电	断电	通电	断电	断电
						电磁铁y1	通电	断电	断电	断电	断电
电磁铁y2	通电	断电	断电	通电	断电

5、整车功率调节

根据上述对发电机输出电压的调节的描述，进一步的，整车控制器根据油门踏板位置及发动机转速，计算发电机的标准输出功率，通过励磁控制器调节发电机的励磁电流，实现发电机输出功率的调节。

同时，整车控制器还可以根据发动机的实时转速和通过CAN总线接收的发动机负载反馈信号，调节发动机的输出功率，在调节发动机的输出功率时确保发动机的输出功率不超过最大功率限制值，参考图7所示，为发动机功率特性调节图。其中发动机负载特性曲线为发动机转速与最大发动机功率的对应曲线。

6、称重功能

对于电动轮自卸车的称重功能，本实施例功过4个悬挂压力传感器来实现，具体的，在车辆前后悬挂分别安装压力传感器，该传感器将负载变化的信号转换为4～20mA的模拟信号，每个传感器都有一条专用的屏蔽线，接至整车控制器上。由于电动轮自卸车的工作环境特殊，往往行驶在具有一定坡度的面上，所以在这里为了称重的准确性，需要考虑车辆的坡度信号，采用倾斜计记录车辆在坡度上的信号，并将倾斜计接至整车控制器上。整车控制器接收四个压力信号和坡度信号，判断分析车辆的运行状态，经过内部采样滤波、分析、模态仿真非线性校正等算法计算出装载物的重量。并发送至显示器显示称重系统参数，比如，重量、称重时间、司机号、车号等。

除了上述功能，优选的，对于液压系统，可以直接采集液压系统压力传感器或开关信号，举升系统压力开关信号，可以直接获取液压系统的状态。车辆运行过程中，驾驶员对不同的状态信号的重视度是不同的，为此，可以为整车控制器与不同部件的通信设置优先级，按照优先级设定通信速度。当各部件通信故障时，可以按照优先级的不同进行故障告警，比如，多个部件同时出现故障时，可以先对设置的优先级较高的部件进行故障告警，同时完成故障记录。

同时，采集的状态信号和故障信息均可以通过显示器或司机室总线仪表进行显示，显示器通过通信接口与整车控制器、DCU、励磁控制器等部件进行信息交换，将各种关键信号显示在显示屏上，如发动机速度、机油温度、机油压力。通过参数显示和状态提示和报警来实现车辆管理的功能。整车控制器采用模块化功能设计，便于维护和功能和对外接口扩展。

相应的，本发明提供了一种整车控制器，参考图8所示，为本发明提供的一种整车控制器的结构示意图，所述整车控制器包括：

接收模块801，用于接收采集装置采集的各个部件的状态信号；

信号处理模块802，用于根据采集的各个部件的状态信号调整整车运行状态；

告警模块803，用于当根据采集的各个部件的状态信号确定有故障发生时，进行故障告警。

控制器实施例中各模块所实现的功能与方法实施例中方法操作步骤对应，这里不再赘述。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对于系统实施例而言，由于其基本对应于方法实施例，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种车辆控制方法，其特征在于，所述方法包括：

整车控制器接收采集装置采集的各个部件的状态信号；

整车控制器根据采集的各个部件的状态信号调整整车运行状态；

当根据采集的各个部件的状态信号确定有故障发生时，进行故障告警。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当采集的状态信号为油门踏板信号、制动踏板信号时，根据采集的各个部件的状态信号调整整车运行状态，包括：

根据接收的油门踏板的值、制动踏板的值，确定对应的发动机转速；

输出确定的发动机转速到发动机控制器，以实现发动机转速的调整；

或，根据接收的油门踏板的值、制动踏板的值，确定对应的发动机转速；根据所述发动机转速确定对应的目标频率；输出所述目标频率到发动机控制器，以实现根据所述目标频率调整发动机转速。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：

根据发动机转速确定发电机的输出目标电压值；

将确定的目标电压值发送到励磁控制器，以便励磁控制器控制发电机励磁绕组的电流使得发电机输出电压调节至目标电压值。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当采集的状态信号还包括方向手柄信号、所述车辆的行驶速度和车辆行驶方向时，所述方法还包括：

根据方向手柄信号、发动机转速、车辆的行驶速度和车辆行驶方向确定对应的牵引力或制动力；

将牵引力或制动力的值发送给控制逆变器DCU，以便DCU通过电机对牵引力或制动力进行调节。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当采集的状态信号为货箱举升控制杆的状态时，根据采集的各个部件的状态信号调整举升控制逻辑，包括：

根据获取的货箱举升控制杆的状态输出货箱举升控制阀的控制信号，以实现车辆举升的逻辑控制。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当采集的状态信号为发动机实时转速时和发动机负载信号时，根据采集的各个部件的状态信号调整整车运行状态，包括：

根据发动机实时转速和发动机负载信号确定发动机的功率上限值；

调整发动机转速以确保发动机功率不超过所述功率上限值。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当采集的状态信号为发动机转速、水温和方向手柄位置信号时，根据采集的各个部件的状态信号调整整车运行状态，包括：

若发动机未启动，则在所述发动机转速低于预设转速、水温高于预设温度且方向手柄的位置居中时，驱动发动机启动。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当采集的状态信号为悬挂压力传感器信号和车辆倾斜仪信号时，根据采集的各个部件的状态信号获取整车运行状态，包括：

根据悬挂压力传感器信号和车辆倾斜仪信号确定车辆装载物的重量。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采集的状态信号还包括液压系统的压力信号、压力温度传感器信号。

10.根据权利要求1-9任一项所述的方法，其特征在于，还包括：

将采集的各个部件的状态信息和故障信息通过显示设备进行显示。

11.一种整车控制器，其特征在于，所述控制器包括：接收模块，用于接收采集装置采集的各个部件的状态信号；

信号处理模块，用于根据采集的各个部件的状态信号调整整车运行状态；

告警模块，用于当根据采集的各个部件的状态信号确定有故障发生时，进行故障告警。

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