CN103669265B - 基于can网络的纯电动环卫车上装电机控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于CAN网络的纯电动环卫车上装电机控制方法，驾驶员通过触摸屏向整车控制器发送上装电机工作请求；整车控制器根据当前的高压电池电量，车速及档位情况，判断是否允许上装电机工作，并将上装电机许可指令反馈给触摸屏；触摸屏接收到整车控制器的上装电机工作许可指令后，将来自于驾驶员的上装电机工作使能和工作转速命令发送给上装电机控制器；上装电机控制器接收到使能信号后，通过转速闭环控制，达到上装电机的转速随动控制目的；同时增加语音报警器，实时记录和报送整车及各零部件的故障信息。本发明的优点为：极大改善了传统按键式操作的不可靠性和粗暴性；同时改善了整车控制器实时性差问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种电机控制方法，具体来说，是一种基于CAN网络的纯电动环卫车上装电机控制方法。
背景技术
随着国际原油资源的日益紧张和环境污染造成对车辆排放的要求日益严格，新能源车辆逐渐成为了各大汽车厂商的一大核心研发方向。在“十二五”计划中，新能源汽车的发展成为国家的重点发展项目，得到了国家的高度重视和大力的支持。国家高技术研究发展计划（863计划）中也把新能源汽车及相关项目做为重点，全力支持新能源汽车及相关产业的发展。在各种优惠政策和激励手段的引领下，全球的电动汽车示范推广项目蓬勃开展，私人消费市场日趋活跃，各方面对电动汽车的市场预期大大加强。
当前，各大中小城市越来越重视城市卫生清理，一来是积极响应国家对节能减排的要求；二来是为市民创造一个清洁、卫生、健康的生存环境；当然是为争取国家级的卫生城市创造基础条件。因此，各级政府对市政环卫车的需求也与日俱增，这也加速了市场对纯电动环卫车的需求。纯电动环卫车，其重要的动力部件主要为：整车控制器，动力电池及电池管理器，底盘驱动电机及电机控制器，扫路扫盘驱动电机，即：上装电机及电机控制器。其各部件工作状态的稳定性直接影响到整车的动力性、稳定性和舒适性。
对于上装电机控制方面，目前常见的控制方法为：驾驶员直接操作上装电机操作面板，整车控制器采集操作面板的信号，直接对上装电机控制进行控制信息交互，达到控制上装电机的目的。现有的技术对于底盘驱动电机和上装电机的算法都由整车控制器实现，使得整车控制器实时任务量很重；另外，上装电机操作盘为硬件输入信号，故障率高，无反馈信息，驾驶员无法获取出故障时造成停机的故障原因。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出一种基于CAN网络的纯电动环卫车上装电机控制方法，利用高速和中速CAN网络通讯，通过触摸屏信号输入-上装电机工作请求-整车控制器上装电机请求许可-上装电机运行-语音报警等流程，解决传统上装电机控制过程中，故障率高，无反馈信息，驾驶员无法获取出故障时造成停机的故障原因等问题，同时让驾驶员体验人机信号交互的舒适感和愉悦感。
一种基于CAN网络的纯电动环卫车上装电机控制方法，通过下述方式实现：
步骤1：在需要启动上装电机时，操作触摸屏，通过高速CAN网络向整车控制器发送上装电机启动信号。
步骤2：整车控制器接收到上装电机启动信号后，检测车辆高压上电状态结合高压电池电量、车速、档位信号，判定当前工况下，上装电机是否允许使能；具体为：
当检测到车辆高压电处于上电成功状态，且高压电池电量大于设定阈值，车速小于设定阈值，且档位为前进档或空档时，则整车控制器判断上装电机处于允许使能阶段；此时整车控制器通过高速CAN网络向触摸屏控制器反馈上装电机使能允许信号，通过触摸屏控制器控制触摸屏显示上装电机使能允许信息；同时，整车控制器还通过高速CAN网络向触摸屏控制器发送当前时刻高压电池电量信息，车速信息与档位信息，并通过触摸屏控制器控制触摸屏对上述信息进行显示；上述触摸屏控制器还将上装电机使能允许信号发送到上装电机控制器。
否则，整车控制器判断上装电机不允使能；此时整车控制器通过高速CAN网络向触摸屏控制器反馈上装电机禁止使能信号，并通过触摸屏控制器控制触摸屏显示上装电机禁止使能信息；同时，整车控制器还将检测到的不满足上装电机使能条件的信息反馈通过高速CAN网络反馈给触摸屏中的警报模块。
步骤3：触摸屏控制器接收到整车控制器的使能允许信号后，启动触摸屏中上装电机开关模块，包括上装电机开启单元与上装电机关闭单元，由此分别通过上装电机开启单元或上装电机关闭单元通过中速CAN网络向上装电机控制器发送上装电机开启或关闭信号，从而通过上装电机控制器控制上装电机的开启或关闭；当上装电机启动或关闭时，上装电机控制器通过中速CAN网络向触摸屏控制器反馈上装电机启动或关闭信号，通过触摸屏控制器控制触摸屏显示上装电机启动或关闭信息。
步骤4：触摸屏控制器根据接收到的上装电机启动信号，启动触摸屏中上装电机工作模式选择模块，包括两种工作模式，分别为：保洁模式与标准模式；由此，通过对上述两种模式进行选择，实现对上装电机工作转速进行控制；选择保洁模式或标准模式后，触摸屏通过中速CAN网络向上装电机控制器发送目标4转速控制信号；通过上装电机控制器控制上装电机以目标转速工作。
步骤5：上装电机控制器根据接收到的上装电机开启信号与目标转速信号，对上装电机转速进行闭环控制，实现上装电机的转速随动控制。
步骤6：上装电机控制器实时监测上装电机的工作状态，以及故障信息，并将工作状态与故障信息每间隔t时刻通过中速CAN网络发送到触摸屏中的监测模块中。
步骤7：触摸屏对故障信息进行判断，进而对电机进行控制，具体如下：当接收到的故障信息为所设定的一级严重故障时，则触摸屏通过中速CAN网络向上装电机控制器直接发送关闭信号，通过上装电机控制器控制上装电机关闭。
步骤8：整车控制器从高速CAN网络将获取上装电机故障信息，并转发至中速CAN网络。
步骤9：触摸屏中的语音报警模块通过中速CAN网络获取整车控制器转发的上装电机故障信息，通过语音报警模块进行实时报送。
本发明的优点为：
1、本发明纯电动环卫车上装电机控制方法，利用高速和中速CAN网络通讯，由触摸屏分担整车控制器任务，实现了对上转电机的任上装电机的有效控制；
2、本发明纯电动环卫车上装电机控制方法，具有语音报警器功能，实现了上装电机及整车各部件的故障诊断语音报警功能，通过触摸屏信号输入-上装电机工作请求-整车控制器上装电机请求许可-上装电机运行-语音报警等流程，解决了传统上装电机控制过程中，故障率高，无反馈信息，驾驶员无法获取出故障时造成停机的故障原因等问题，同时让驾驶员体验到了人机信号交互的舒适感和愉悦感。
附图说明
图1为本发明纯电动环卫车上装电机控制方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
本发明基于CAN网络的纯电动环卫车上装电机控制方法，通过下述方式实现：
步骤1：驾驶员根据自身操作意愿，在需要启动上装电机时，操作触摸屏（如：点击触摸屏上启动请求按键），通过高速CAN网络向整车控制器发送上装电机启动信号；
步骤2：整车控制器接收到上装电机启动信号后，检测车辆高压上电状态结合高压电池电量、车速、档位信号，判定当前工况下，上装电机是否允许使能，具体为：
当检测到车辆高压电处于上电成功状态，且高压电池电量大于设定阈值a%，车速小于设定阈值b公里/小时，且档位为前进档或空档时，则整车控制器判断上装电机处于允许使能阶段；此时整车控制器通过高速CAN网络向触摸屏控制器反馈上装电机使能允许信号，通过触摸屏控制器控制触摸屏显示上装电机使能允许信息，如：“上装电机允许使能”；同时，整车控制器还通过高速CAN网络向触摸屏控制器发送当前时刻高压电池电量信息，车速信息与档位信息，并通过触摸屏控制器控制触摸屏对上述信息进行显示。上述触摸屏控制器还将上装电机使能允许信号发送到上装电机控制器。
否则，整车控制器判断上装电机不允使能；此时整车控制器通过高速CAN网络向触摸屏控制器反馈上装电机禁止使能信号，并通过触摸屏控制器控制触摸屏显示上装电机禁止使能信息，如“上装电机禁止使能”；同时，整车控制器还将检测到的不满足上装电机使能条件的信息反馈通过高速CAN网络反馈给触摸屏中的警报模块，如：当高压电池电量小于a%，警报模块显示信息为“电池电量过低”；当车速大于b公里/小时，则警报模块显示信息为“车速过高”；当档位为倒档时，则警报模块显示信息为“车辆档位为倒车档位”。当车辆高压电未上电时，则警示信息为“高压电未上电”。且同时警报模块以红色进行闪烁报警。
上述a选取为35～45，优选为40；b选取为15～25公里/小时，优选为20公里/小时。
步骤3：触摸屏控制器接收到整车控制器的使能允许信号后，启动触摸屏中上装电机开关模块，包括上装电机开启单元(开启按键)与上装电机关闭单元（关闭按键），由此根据驾驶员的操作意愿，分别通过上装电机开启单元或上装电机关闭单元通过中速CAN网络向上装电机控制器发送上装电机开启或关闭信号，从而通过上装电机控制器控制上装电机的开启或关闭。当上装电机启动或关闭时，上装电机控制器通过中速CAN网络向触摸屏控制器反馈上装电机启动或关闭信号，通过触摸屏控制器控制触摸屏显示上装电机启动或关闭信息，如：“上装电机已启动”或“上装电机已关闭”；
步骤4：触摸屏控制器根据接收到的上装电机启动信号，启动触摸屏中上装电机工作模式选择模块，包括两种工作模式，分别为：保洁模式与标准模式；由此，根据驾驶员的操作意愿，对上述两种模式进行选择（点击各个工作模式对应的按键），从而实现对上装电机工作转速进行控制。其中，选择保洁模式或标准模式后，触摸屏通过中速CAN网络向上装电机控制器发送目标转速为x或y的转速控制信号，通过上装电机控制器控制上装电机以目标转速x工或y进行工作；上述x选取为2200-2600转/分，优选为2500转/分；y选取2700～2900转/分，优选为2800转/分。
步骤5：上装电机控制器根据接收到的上装电机开启信号与目标转速信号，对上装电机转速进行闭环控制，实现上装电机的转速随动控制，转速误差为z转/分；z选取为40～60转/分，优选为50转/分。
步骤6：上装电机控制器实时监测上装电机的工作状态（如：转速，扭矩，温度，电压，电流等），以及故障信息（如：电机过流故障，电机旋变故障，电机过压故障、电机过温故障等），并将工作状态与故障信息每间隔t时刻通过中速CAN网络发送到触摸屏中的监测模块中。上述各个故障信息通过0和1来标识，有故障时发送1，无故障时发送0。
步骤7：触摸屏对故障信息进行判断，进而对电机进行控制，具体如下：
当接收到的故障信息为一级严重故障时，则触摸屏通过中速CAN网络向上装电机控制器直接发送关闭信号，通过上装电机控制器控制上装电机关闭。上述一级严重故障为：电机向线电流传感器故障，电机转子位置检测故障，电机直流过压故障，IGBT故障，MCU功率模块硬件过流故障，电机旋变故障。
步骤8：整车控制器作为网关，从高速CAN网络将获取上装电机故障信息，并转发至中速CAN网络；
步骤9：触摸屏中的语音报警模块通过中速CAN网络获取整车控制器转发的上装电机故障信息，通过语音报警模块进行实时报送。
本发明中，中速CAN网络和高速CAN网络的通讯频率分别为：250千比特/秒和500千比特/秒。
Claims (9)
1.基于CAN网络的纯电动环卫车上装电机控制方法，其特征在于：通过下述方式实现：
步骤1：在需要启动上装电机时，操作触摸屏，通过高速CAN网络向整车控制器发送上装电机启动信号；
步骤2：整车控制器接收到上装电机启动信号后，检测车辆高压上电状态结合高压电池电量、车速、档位信号，判定当前工况下，上装电机是否允许使能；具体为：
当检测到车辆高压电处于上电成功状态，且高压电池电量大于设定阈值，车速小于设定阈值，且档位为前进档或空档时，则整车控制器判断上装电机处于允许使能阶段；此时整车控制器通过高速CAN网络向触摸屏控制器反馈上装电机使能允许信号，通过触摸屏控制器控制触摸屏显示上装电机使能允许信息；同时，整车控制器还通过高速CAN网络向触摸屏控制器发送当前时刻高压电池电量信息，车速信息与档位信息，并通过触摸屏控制器控制触摸屏对上述信息进行显示；上述触摸屏控制器还将上装电机使能允许信号发送到上装电机控制器；
否则，整车控制器判断上装电机不允使能；此时整车控制器通过高速CAN网络向触摸屏控制器反馈上装电机禁止使能信号，并通过触摸屏控制器控制触摸屏显示上装电机禁止使能信息；同时，整车控制器还将检测到的不满足上装电机使能条件的信息反馈通过高速CAN网络反馈给触摸屏中的警报模块；
步骤3：触摸屏控制器接收到整车控制器的使能允许信号后，启动触摸屏中上装电机开关模块，包括上装电机开启单元与上装电机关闭单元，由此分别通过上装电机开启单元或上装电机关闭单元通过中速CAN网络向上装电机控制器发送上装电机开启或关闭信号，从而通过上装电机控制器控制上装电机的开启或关闭；当上装电机启动或关闭时，上装电机控制器通过中速CAN网络向触摸屏控制器反馈上装电机启动或关闭信号，通过触摸屏控制器控制触摸屏显示上装电机启动或关闭信息；
步骤4：触摸屏控制器根据接收到的上装电机启动信号，启动触摸屏中上装电机工作模式选择模块，包括两种工作模式，分别为：保洁模式与标准模式；由此，通过对上述两种模式进行选择，实现对上装电机工作转速进行控制；选择保洁模式或标准模式后，触摸屏通过中速CAN网络向上装电机控制器发送目标4转速信号；通过上装电机控制器控制上装电机以目标转速工作；
步骤5：上装电机控制器根据接收到的上装电机开启信号与目标转速信号，对上装电机转速进行闭环控制，实现上装电机的转速随动控制；
步骤6：上装电机控制器实时监测上装电机的工作状态，以及故障信息，并将工作状态与故障信息每间隔t时刻通过中速CAN网络发送到触摸屏中的监测模块中；
步骤7：触摸屏对故障信息进行判断，进而对电机进行控制，具体如下：当接收到的故障信息为所设定的一级严重故障时，则触摸屏通过中速CAN网络向上装电机控制器直接发送关闭信号，通过上装电机控制器控制上装电机关闭；
步骤8：整车控制器从高速CAN网络将获取上装电机故障信息，并转发至中速CAN网络；
步骤9：触摸屏中的语音报警模块通过中速CAN网络获取整车控制器转发的上装电机故障信息，通过语音报警模块进行实时报送。
2.如权利要求1所述基于CAN网络的纯电动环卫车上装电机控制方法，其特征在于：所述步骤2中高压电池电量设定阈值为35～45％；车速设定阈值为15～25公里/小时。
3.如权利要求2所述基于CAN网络的纯电动环卫车上装电机控制方法，其特征在于：所述高压电池电量设定阈值优选为40％；车速设定阈值优选为20公里/小时。
4.如权利要求1所述基于CAN网络的纯电动环卫车上装电机控制方法，其特征在于：所述步骤4中，保洁模式对应上装电机转速为2200-2600转/分；标准模式对应上装电机转速为2700～2900转/分。
5.如权利要求4所述基于CAN网络的纯电动环卫车上装电机控制方法，其特征在于：所述保洁模式对应上装电机转速优选为2500转/分；标准模式对应上装电机转速优选为2800转/分。
6.如权利要求1所述基于CAN网络的纯电动环卫车上装电机控制方法，其特征在于：所述步骤5中，上装电机的转速随动控制误差为40～60转/分。
7.如权利要求6所述基于CAN网络的纯电动环卫车上装电机控制方法，其特征在于：所述上装电机的转速随动控制误差优选为50转/分。
8.如权利要求1所述基于CAN网络的纯电动环卫车上装电机控制方法，其特征在于：步骤7中，所述一级严重故障为：电机向线电流传感器故障，电机转子位置检测故障，电机直流过压故障，IGBT故障，MCU功率模块硬件过流故障，电机旋变故障。
9.如权利要求1所述基于CAN网络的纯电动环卫车上装电机控制方法，其特征在于：所述中速CAN网络和高速CAN网络的通讯频率分别为：250千比特/秒和500千比特/秒。
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