CN105059121A - 一种太阳能电动车整车控制方法 - Google Patents

一种太阳能电动车整车控制方法 Download PDF

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熊宇迪
杨春晖
陈跃辉
詹果儿
张琦
邢江
赵博
田宇晟
郭楠
张文学
吴迪
苏涛
袁宝伦
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Abstract

本发明公开了一种太阳能电动车整车控制方法,包括系统初始化、开机自检、完成定时任务等步骤,实现了实时获取车内部各部件的数据信息、故障信息,并及时进行故障诊断、分析,以及对能量系统和动力系统的状态进行判断和预测,为太阳能电动车制定最佳的行驶策略。

Description

一种太阳能电动车整车控制方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种电动车整车控制方法。具体地说涉及一种太阳能电动车整车控制方法。
背景技术
[0002] 纯电动汽车具有零排放、动力消耗费用低、行驶安静的特点,被认为是解决目前机动车排放、降低车辆使用费用的一个重要途径。目前很多国内外的公司都非常重视电动汽车的研发工作,并已有多款产品上市,如特斯拉、日产公司的Leaf,奔驰旗下的电动版SMART,国内北汽的E150、比亚迪E6。电动汽车的整车控制系统决定了整车操控性能,是纯电动汽车动力系统和信息系统的核心部件。电动汽车是由多个子系统构成的统一整体。随着整车安全性、稳定性、舒适性的提高,电动汽车上所需的控制部件越来越多,各子系统之间需要交换的信息也越来越多,整个控制系统也越来越复杂。结合电动车整车控制器的功能需求以及车辆运行时的环境,纯电动汽车整车控制器主控芯片需要有高速处理性能、稳定性、硬件接口丰富、软件功能丰富、经济成本低等特点O
[0003] 纯电动汽车总成驱动系统主要由电机驱动系统、电池管理系统以及整车控制系统组成。其中整车控制系统相当于纯电动汽车的大脑,其性能直接决定了电动汽车的行驶性能和稳定性。整车控制系统一般由整车控制器、CAN总线通信系统、踏板以及车载显示系统组成。根据电动汽车的特点及纯电动汽车控制的需要,纯电动汽车整车控制系统需要具有车辆信息采集与系统信息显示、驾驶员驾驶意图信息采集、对车辆其他工作部件的管理、CAN网络通信、能量优化管理、故障诊断和处理等功能。
[0004] 控制器局域网络(Controller Area Network,CAN)是在汽车领域应用最广泛的总线,它具有实时性强、可靠性高、通信速率快、结构简单、互操作性好、总线协议具有完善的错误处理机制、灵活性高和价格低廉等特点。在汽车设计中,分布式CAN网络常被用于数据通信,可以减少车身线束,降低布线的复杂度,方便故障诊断,满足主要系统间大量数据信息实时交换的需要。整车控制系统CAN总线通信是纯电动汽车发展的关键技术之一,其性能是保证其可靠性和实时性的基础。
发明内容
[0005] 为此,本发明所要解决的技术问题在于如何实现实时获取车内部各部件的数据信息、故障信息,并及时进行故障诊断、分析,以及对能量系统和动力系统的状态进行判断和预测,为太阳能电动车制定最佳的行驶策略。
[0006] 为解决上述技术问题,本发明提供了一种太阳能电动车整车控制方法,包括:
[0007] S1.系统初始化,对所有外设的初始值进行设置,包括时钟、定时器、数字输入/输出、模数转换、RS485总线、CAN总线、WiFi通讯;
[0008] S2.开机自检,检测刚开机时电动车系统内各部件的初始状态是否良好,包括来自CAN总线的数据是否超过安全阈值、有无错误信息;
[0009] S3.定时器开启,并分别在100ms、200ms、ls时产生标志位,触发定时任务,其中,
[0010] 10ms任务包括,通过所述电动车系统的AD、DI模块读取驾驶员的操作指令、车载传感器的状态,并将驾驶员的操作指令做简单处理后通过CAN总线发送到电机控制器以驱动电机;
[0011] 200ms任务包括,根据CAN总线接收的信息实时计算所述太阳能电动车的状态信息,包括时速、加速度、里程、太阳能输入功率、电机消耗功率,并根据策略计算程序计算出续航里程和行驶策略,反馈给驾驶员,同时监测整车运行状态,提示故障信息,并按照优先级做出处理和预警;
[0012] Is任务包括,记录数据,并保存在本地,同时将所有信息打包,通过WiFi通讯发送到上位机。
[0013] 优选地,所述定时器的开启时机为系统单片机初始化后,中断使能之后。
[0014] 优选地,所述S3中,根据任务响应速度和控制需求确定所述定时任务的优先级,并按照所述优先级将所述定时任务分为低速任务、中速任务和高速任务。
[0015] 优选地,所述S3中所述故障信息包括过流故障、过压欠压故障、过温故障、硬件故障。
[0016] 优选地,所述整车控制方法增加以电压方式控制所述电机控制器的冗余设计,SP当检测到CAN总线故障时输出模拟信号到电机控制器,以保证所述电动车继续稳定运行。
[0017] 具体地,根据档位开关、油门和刹车信号控制,输出4路DA信号,其中2个油门信号相同、2个刹车信号相同。当刹车传感器输入信号不为零时,不论此时油门输入信号状态,油门输出信号强制为零。
[0018] 优选地,所述WiFi通讯为双向通讯,可接收所述上位机的控制命令。
[0019] 本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点:
[0020] 1.拥有两套完全隔离的总线,CAN总线负责车内各部件的指令传输和数据通信,WiFi无线通信系统负责与外部上位机进行通信,接收指令或传输车内运行参数;
[0021] 2.采用高性能、高集成度的中控车载电脑,适用于各种严苛环境,基于Windows XPEmbedded系统,C#语言编写,良好的可读性、可移植性以及工控机成熟的硬件系统为整车控制器提供了可靠的保障;
[0022] 3.本技术方案可实时获取车内部各部件的数据信息、故障信息,并及时进行故障诊断、分析,以及对能量系统和动力系统的状态进行判断和预测,为太阳能电动车制定最佳的行驶策略。
附图说明
[0023] 为了使本发明的内容更容易被清楚的理解,下面根据本发明的具体实施例并结合附图,对本发明作进一步详细的说明,其中
[0024] 图1是本发明的整车控制方法流程图;
具体实施方式
[0025] 为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。
[0026] 本发明可以以许多不同的形式实施,而不应该被理解为限于在此阐述的实施例。相反,提供这些实施例,使得本公开将是彻底和完整的,并且将把本发明的构思充分传达给本领域技术人员,本发明将仅由权利要求来限定。
[0027] 实施例1
[0028] 本实施例提供一种太阳能电动车整车控制方法,如图1所示,包括:
[0029] S1.系统初始化,对所有外设的初始值进行设置,包括时钟、定时器、数字输入/输出、模数转换、RS485总线、CAN总线、WiFi通讯;
[0030] CAN总线,实现与电池管理系统(BMS)、电机控制器、太阳能电池峰值功率跟踪器(MPPT)的通讯,波特率为125Kbps。具体协议按照各部件内部协议制定。
[0031] CAN总线与BMS实现双向通讯,读取电池组温度、电压、S0C、电流等数据,发送电池组输出继电器控制信号。根据最高单节电池电压、最低单节单节电池电压、最高单组温度信号控制,若有任何一个量超过阈值(即达到过放、过充或过温状态),则通过CAN总线向BMS发送继电器控制信号,强制电池箱继电器断开。若开关面板上备用开关按下,则无论电池组状态,通过CAN总线向BMS发送继电器控制信号,强制电池箱继电器闭合。
[0032] CAN总线与电机控制器实现双向通讯,读取转速、转矩、功率、温度等数据,发送转矩或转速控制命令,根据驾驶员的操作指令使电机工作在正转、反转、制动状态以及扭矩模式或巡航模式。
[0033] CAN总线与MPPT实现单向通讯,读取输入电压、电流、输出电压、电流、温度。
[0034] RS485总线,实现与一个AD模块,一个DA模块,一个DI模块和一个RO模块的通讯。其中,
[0035] AD模块,实现模拟信号转成数字信号输入,包括MPPT输出总电流传感器、电机输出电流传感器、DCDC输出电流传感器、油门传感器、刹车传感器、太阳能电池板表面两个温度传感器。
[0036] DA模块,实现数字信号转成模拟信号输出,包括油门输出1、油门输出2、刹车输出1、刹车输出2。
[0037] DI模块,实现数字输入端口输入,包括六个方向盘信号:左转向灯、右转向灯、喇口八、巡航加速、巡航减速、巡航设定,以及四个开关面板信号:双闪开关、前进档位信号、后退档位信号、备用开关信号。
[0038] RO模块,实现继电器输出,包括左转向灯控制、右转向灯控制、刹车灯控制,以及四个车载电脑按键输入:F1到F4。车载电脑选用研华工控机TREK-753。TREK-753是全新一代的车载数据终端,紧凑型设计7英寸可触摸显示屏,基于Intel ATOM™ Z510PT/US15平台。
[0039] WiFi通讯实现与上位机的双向通讯。发送所有传感器与开关状态以及控制程序状态量,并接收上位机控制命令。
[0040] S2.开机自检,检测刚开机时电动车系统内各部件的初始状态是否良好,包括来自CAN总线的数据是否超过安全阈值、有无错误信息;
[0041 ] 开机自检包括检查各开关、按钮是否处于正常初始状态,并进行硬件故障检测,即根据CAN通讯状态、485通讯状态、WIFI通讯状态、各AD输入量范围、电机控制器状态、MPPT状态、BMS状态,判断是否有传感器未连接、通讯故障、部件失效等异常情况,根据错误严重程度执行不同操作,并报错误代码。车载电脑接收CAN总线上各部件发送的错误信息,并根据优先等级进行显示和报警。
[0042] S3.定时器开启,并分别在100ms、200ms、Is时产生标志位,触发定时任务。定时器的开启时机为系统单片机初始化后,中断使能之后。定时任务包括10ms任务、200ms任务、Is任务。当所有任务进行一个循环完成的时候,重复定时任务。
[0043] 10ms任务包括,通过所述电动车系统的AD、DI模块读取驾驶员的操作指令、车载传感器的状态,并将驾驶员的操作指令做简单处理后通过CAN总线发送到电机控制器以驱动电机。
[0044] CAN总线控制电机控制器,即根据档位开关、油门、刹车信号、巡航加速、巡航减速、巡航设定等信号对电机控制器进行控制。巡航设定未按下时,转矩模式控制,通过CAN总线发送转矩命令;巡航设定按下时,转速模式控制,巡航加速与减速按键分别在当前车速下增加或减小一定速度,通过CAN总线发送转速命令。
[0045] 200ms任务包括,根据CAN总线接收的信息实时计算所述太阳能电动车的状态信息,包括时速、加速度、里程、太阳能输入功率、电机消耗功率,并根据策略计算程序计算出续航里程和行驶策略,反馈给驾驶员,同时监测整车运行状态,提示故障信息,并按照优先级做出处理和预警。
[0046] 所述故障信息包括过流故障、过压欠压故障、过温故障、硬件故障。
[0047] 过流故障,即太阳能电池板电流、电机电流、电池电流、电子系统电流均设定正负阈值,超过阈值即报过流故障,显示错误代码,整车强电断电。
[0048] 过压欠压故障,即太阳能电池板电压、母线电压均设定大小阈值,超过阈值即报过压或欠压故障,显示错误代码,整车强电断电。
[0049] 过温故障,即太阳能板温度、MPPT温度、电机控制器温度、电池温度均设定阈值,超过阈值即报过温故障,显示错误代码,整车强电断电。同时为以上各部件设定温升速度阈值,超过阈值即报过温故障,显示错误代码,整车强电断电。
[0050] 硬件故障,与开机自检时检测的硬件故障性质相同,不再赘述。
[0051] 所述S3中,根据任务响应速度和控制需求确定所述定时任务的优先级,并按照所述优先级将所述定时任务分为低速任务、中速任务和高速任务。
[0052] Is任务包括,记录数据,并保存在本地,同时将所有信息打包,通过WiFi通讯发送到上位机。
[0053] 记录数据的间隔周期可自由设定,本实施例的记录周期为ls,将程序所有输入量、状态量、控制量等写入数据文件,供下载分析。
[0054] 实施例2
[0055] 本实施例提供一种太阳能电动车整车控制方法。与实施例1不同的是,本实施例的整车控制方法增加以电压方式控制所述电机控制器的冗余设计,即当检测到CAN总线故障时输出模拟信号到电机控制器,以保证电动车继续稳定运行。
[0056] 具体地,根据档位开关、油门和刹车信号控制,输出4路DA信号,其中2个油门信号相同、2个刹车信号相同。当刹车传感器输入信号不为零时,不论此时油门输入信号状态,油门输出信号强制为零。
[0057] 显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明保护的范围之中。

Claims (6)

1.一种太阳能电动车整车控制方法,包括: 51.系统初始化,对所有外设的初始值进行设置,包括时钟、定时器、数字输入/输出、模数转换、RS485总线、CAN总线、WiFi通讯; 52.开机自检,检测刚开机时电动车系统内各部件的初始状态是否良好,包括来自CAN总线的数据是否超过安全阈值、有无错误信息; 53.定时器开启,并分别在100ms、200ms、Is时产生标志位,触发定时任务,其中, 10ms任务包括,通过所述电动车系统的AD、DI模块读取驾驶员的操作指令、车载传感器的状态,并将驾驶员的操作指令做简单处理后通过CAN总线发送到电机控制器以驱动电机; 200ms任务包括,根据CAN总线接收的信息实时计算所述太阳能电动车的状态信息,包括时速、加速度、里程、太阳能输入功率、电机消耗功率,并根据策略计算程序计算出续航里程和行驶策略,反馈给驾驶员,同时监测整车运行状态,提示故障信息,并按照优先级做出处理和预警; Is任务包括,记录数据,并保存在本地,同时将所有信息打包,通过WiFi通讯发送到上位机。
2.根据权利要求1所述的太阳能电动车整车控制方法,其特征在于,所述定时器的开启时机为系统单片机初始化后,中断使能之后。
3.根据权利要求1所述的太阳能电动车整车控制方法,其特征在于,所述S3中,根据任务响应速度和控制需求确定所述定时任务的优先级,并按照所述优先级将所述定时任务分为低速任务、中速任务和高速任务。
4.根据权利要求1所述的太阳能电动车整车控制方法,其特征在于,所述S3中所述故障信息包括过流故障、过压欠压故障、过温故障、硬件故障。
5.根据权利要求1所述的太阳能电动车整车控制方法,其特征在于,增加以电压方式控制所述电机控制器的冗余设计,即当检测到CAN总线故障时输出模拟信号到电机控制器,以保证所述电动车继续稳定运行。
6.根据权利要求1所述的太阳能电动车整车控制方法,其特征在于,所述WiFi通讯为双向通讯,可接收所述上位机的控制命令。
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