CN105259892B - 一种电动车微机总线控制系统及诊断方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动车微机总线控制系统及诊断方法，系统包括微机总线控制器、智能手机、诊断设备、液晶仪表、信息采集电路、RS485通讯电路、整车灯光电路、整车电源控制电路和电源电路，所述微机总线控制器通过无线信号连接到智能手机。微机总线控制器通过信息采集电路采集整车状态参数，并实现对整车设备的控制。RS485通讯电路连接微机总线控制器和电机控制器，实现对电动车电机的控制。诊断设备也通过RS485通讯电路连接微机总线控制器，从而可以完成对电动车的故障诊断功能。智能手机可以通过无线信号实现电动车的解锁上锁、灯光控制和故障显示等功能。本方案适用于电动自行车或电动三轮车等交通工具。

Description

一种电动车微机总线控制系统及诊断方法

技术领域

本发明涉及电动车控制及诊断领域，尤其是涉及一种电动车微机总线控制系统及诊断方法。

背景技术

随着城市外延的扩大，交通机动化的需求不断增加，交通工具便利与否左右着人们的活动空间。电动车由于轻便、快捷、价位等优势异军突起，日益成为自行车交通工具使用者的一种理想的并广受欢迎的个人交通工具。

随着信息技术、网络技术的飞速发展和广泛应用，人们对电动车的智能化、网络化、信息化和集成化要求也越来越高。使得工程师在开发设计中，遇到了更多的挑战：

1、电动车机械电气结构日趋复杂，装载的仪表、报警器、闪光器、控制器、灯组驱动模块等外围设备繁多，造成线缆复杂、线路繁琐、分支较多、线路压降较大，整车保护性能较差；

2、昂贵的锂电池广泛应用，对防盗技术提出了更高的要求；

3、用户对安全性能要求更加严格，而目前在使用过程中控制器和仪表基本上没有直接的命令联系，这样对整车的安全存在很大的隐患，比如用户无法及时了解控制器故障信息，就无法采取预防措施防止意外发生；

4、市场对其成本、时效性限制的日益严格，产品的测试维修问题已逐渐成为大多数厂家关注的焦点。

中华人民共和国国家知识产权局于2011年10月05日公开了名称为“电动车多总线整车控制器”的专利文献（公开号：CN202003218U），其包括微控制器；微控制器通信接口分别与IO接口控制模块、脉宽调制模块、两个串行通信缓冲模块、CAN缓冲模块、AD转换模块电连接；IO接口控制模块的一个输出接口通过继电器驱动模块、输出继电器与电动车电控子系统接线端子电连接，另一个输出接口通过光耦合器与电动车电控子系统接线端子电连接其输入接口通过光耦合器与电动车电控子系统接线端子电连接；脉宽调制模块的输出接口通过光耦合器与电动车电控子系统接线端子电连接；CAN缓冲模块通信接口通过CAN控制器、CAN收发器、光耦合器与电动车电控子系统接线端子电连接。此方案仅仅实现了各个子系统的互相连接通讯，而并未公开电动车与智能手机之间的无线交互以及电动车控制系统与诊断系统之间的交互。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的控制方式单一、线缆复杂、、线路繁琐、分支较多、线路压降较大，整车保护性能较差，容易产生潜在危险，不能实现电动车与智能手机以及诊断系统之间的交互等的技术问题，提供一种线路简洁，整车保护性能好，安全性高，可以使电动车与智能手机、诊断系统之间实现交互的电动车微机总线控制系统，并公开了一种准确性高、检测速度快的电动车微机总线控制系统诊断方法。

本发明针对上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种电动车微机总线控制系统，包括微机总线控制器、智能手机、诊断设备、液晶仪表、信息采集电路、RS485通讯电路、整车灯光电路、整车电源控制电路和电源电路，所述微机总线控制器通过无线信号连接到智能手机，诊断设备通过RS485通讯电路连接到微机总线控制器，液晶仪表通过硬线连接到微机总线控制器，电源电路与微机总线控制器连接并为微机总线控制器、信息采集电路、RS485通讯电路、整车灯光电路和整车电源控制电路供电，微机总线控制器通过硬线连接整车灯光电路和信息采集电路，微机总线控制器还通过RS485通讯电路连接到电机控制器，电机控制器还分别连接到整车动力电池和直流无刷电机。

目前适用于工业及汽车行业较为常用的总线技术有UART、RS485、CAN-bus、LIN、MPI、以太网等，UART串行总线通讯易受干扰且距离短，CAN_bus如果在通讯设备较多的情况下最有效，不过成本相对较高，LIN总线单线通讯不能满足我们使用的双向通讯，MPI是西门子公司开发的用于PLC之间通讯的保密的协议。MPI通讯是当通信速率要求不高、通信数据量不大时，可以采用的一种简单经济的通讯方式。以太网则主要用于互联网的相互通讯，并不适合使用则车载通讯上。通过对比分析，采用RS485的总线技术方案是最优选择。

微机总线控制器通过信息采集电路采集整车状态参数，通过液晶仪表进行显示，并且根据用户设定可以把相关参数发送到智能手机上。微机总线控制器通过整车灯光电路实现对灯光和喇叭的控制。整车电源控制电路在微机总线控制器的控制下实现整车电源的通断控制。RS485通讯电路连接微机总线控制器和电机控制器，帮助微机总线控制器实现对电动车电机的控制。诊断设备也通过RS485通讯电路连接微机总线控制器，从而可以完成对电动车的故障诊断功能。智能手机也可以通过无线信号实现电动车的解锁上锁、灯光控制和故障显示等功能。

作为优选，所述信息采集电路包括电池电压采集电路、转把信号采集电路和开关量采集电路，电池电压采集电路的一端连接电动车电池，另一端连接微机总线控制器；转把信号采集电路一端连接转把，另一端连接微机总线控制器；开关量采集电路包括远光灯采集电路、近光灯采集电路、左转灯采集电路、右转灯采集电路、小灯采集电路、刹车采集电路、喇叭采集电路和钥匙开关采集电路，所述远光灯采集电路包括电阻R1、电阻R2和电容C1，电阻R1的第一端连接远光灯，第二端连接微机总线控制器，电阻R2的第一端连接电阻R1的第二端，电阻R2的第二端接地，电容C1和电阻R2并联；近光灯采集电路、左转灯采集电路、右转灯采集电路、小灯采集电路、刹车采集电路和喇叭采集电路的结构都与远光灯采集电路相同；钥匙开关采集电路包括二极管D1、电阻R3和电容C2，二极管D1的负极连接钥匙开关，正极连接微机总线控制器，电阻R3的第一端连接二极管D1的正极，第二端接地，电容C2与二极管D1并联。

电池电压采集电路采集电池电压，转把信号采集电路采集转把转动的信号，开关量采集电路采集远光灯、近光灯、左转灯、右转灯、小灯、刹车、喇叭和钥匙开关的信号，信息采集电路将上述采集到的信号发送给微机总线控制器。

作为优选，所述整车灯光电路包括远光灯驱动电路、近光灯驱动电路、左转灯驱动电路、右转灯驱动电路、小灯驱动电路和喇叭驱动电路，所述各驱动电路的控制端连接微机总线控制器，输入端连接电动车电池，输出端连接被控设备。

整车灯光电路在微机总线控制器的控制下控制各灯和喇叭的工作状态。

作为优选，所述整车电源控制电路包括电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻11、电阻R12、三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3、晶体管T1、二极管D2和二极管D3；所述三极管Q1的基极通过电阻R4连接微机总线控制器，发射极接地，集电极通过电阻R6连接晶体管T1的栅极；电阻R5的第一端连接三极管Q1的基极，第二端接地；晶体管T1的源极连接电动车电池，漏极连接二极管D3的正极和电源电路；二极管D2的正极连接晶体管T1的栅极，负极连接晶体管T1的源极，电阻R7和二极管D2并联；电阻R8的第一端连接晶体管T1的栅极，第二端连接钥匙开关；三极管Q2的集电极连接二极管D3的负极并连接控制器钥匙；三极管Q2的发射极连接电动车电池，基极通过电阻R11连接三极管Q3的集电极；电阻R9跨接在三极管Q2的发射极和基极之间；三极管Q3的基极通过电阻R10连接控制器钥匙，发射极接地；电阻R12的第一端连接三极管Q3的基极，第二端接地。

整车电源控制电路可以由微机总线控制，也可以由钥匙开关控制。

作为优选，所述智能手机上运行有控制APP，所述控制APP包括：

资讯模块，接收和显示车厂新闻及公告；

车辆控制模块，实现用户对车辆的控制操作，包括控制界面和信息显示界面；

历史记录模块，记录和显示骑行距离；

诊断中心模块，实现对车辆的自动诊断和手动诊断，并显示诊断信息；

个人中心模块，显示登录界面，并包含密码修改功能。

作为优选，所述控制界面上设有若干个控制按钮，所述信息显示界面上显示有车速和/或行驶距离信息。

手机APP还包括故障提示、遥控、防盗、报警、解锁、灯光控制、剩余续航里程显示等功能模块。微机总线控制器设有功能定制扩展区，可以实现如自动识别开关大灯、大灯延时、危机告警等个性化功能。

通过手机APP可以实现下述功能：

1）手机遥控：兼容普通无线遥控器功能。

2）免钥匙功能：手机远离车辆，自动断电并设防，手机靠近车辆，自动解除报警并打开电源，距离可通过APP进行调节。

3）报警功能：手机与报警器报警同步，双向提醒用户。

4）仪表显示：同步显示液晶仪表内所有信息

5）灯光控制：智能控制整车所有灯光，具备双闪、灯光延时关闭等功能。

6）多功能控制器：具备常规控制器的所有功能外，还响应手机操控命令。

7）诊断功能：连接电脑可以读取整车故障，所有信息全部采集，方便排查故障。

作为优选，电动车微机总线控制系统还包括无线遥控器，所述无线遥控器通过无线信号连接到微机总线控制器。

无线遥控器实现对车辆的无线遥控上锁和解锁，具备防盗器功能，智能手机也能实现本功能。

一种电动车微机总线控制系统诊断方法，包括以下步骤：

A、手机与电动车进行无线连接，连接成功后进入步骤B；

B、微机总线控制器采集电动车上各个设备运行情况，并监控运行参数是否成功获取，判断手机或无线遥控器发送过来的无线操控命令是否准确执行，如果成功获取到运行参数并且无线操控命令被准确执行，则进入步骤G，否则进入步骤D；

C、微机总线控制器将采集到的运行参数发送到诊断设备，诊断设备检测运行参数是否异常，如果异常，则进入步骤D，如果运行参数正常，则结束诊断过程；

D、诊断设备将检测结果发送给微机总线控制器，并发出数据异常告警，同时显示异常数据的设备名称；

E、诊断设备查询本地数据库，匹配异常信息的故障原因及排除故障的可行性解决办法，然后将故障原因和可行性解决办法发送给微机总线控制器；

F、微机总线控制器将排除故障的可行性解决办法通过无线传输至手机，然后结束诊断过程；

G、判断连接异常，然后结束诊断过程。

电动车微机总线控制器可快速与诊断设备的数据库进行交互，建立异常信息识别模型，快速诊断故障源，通过相应的诊断分析方法，进行故障排他分析及排序分析，为维修中心提供故障诊断分析依据，实现维修中心的快速故障诊断，大大提高维修效率。

本方法提供了一种电动自行车产业在产品质量控制和维修方面的现代化的检测手段和辅助技术，可以充分诊断和验证产品的使用性能及安全性能。

本发明带来的实质性效果是，可以使电动车与智能手机、诊断系统之间实现交互，功能全面，将整车信息、灯光控制等线路连接或集成于微机控制系统上，然后通过RS485总线连接驱动控制系统和仪表盘，大大减少了线束的连接，降低了70%的线束成本，提高了整车安全性；可以实现电动车的智能化故障诊断，快速查找故障原因及解决方式，提高电动车检测维修的速度。

附图说明

图1是本发明的一种电动车微机总线控制系统框图；

图2是本发明的一种微机总线控制器电路图；

图3是本发明的一种RS485通讯电路图；

图4是本发明的一种整车电源控制电路图；

图5是本发明的一种电源电路图；

图6是本发明的一种电池电压采集电路图；

图7是本发明的一种转把信号采集电路图；

图8是本发明的一种远光灯采集电路图；

图9是本发明的一种钥匙开关采集电路图；

图10是本发明的一种整车灯光电路图；

图中：1、微机总线控制器，2、智能手机，3、诊断设备，4、液晶仪表，5、信息采集电路，6、RS485通讯电路，7、整车灯光电路，8、整车电源控制电路，9、电源电路，10、电机控制器。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：本实施例的一种电动车微机总线控制系统，如图1所示，包括微机总线控制器1、智能手机2、诊断设备3、液晶仪表4、信息采集电路5、RS485通讯电路6、整车灯光电路7、整车电源控制电路8和电源电路9，所述微机总线控制器通过无线信号连接到智能手机，诊断设备通过RS485通讯电路连接到微机总线控制器，液晶仪表通过硬线连接到微机总线控制器，电源电路与微机总线控制器连接并为微机总线控制器、信息采集电路、RS485通讯电路、整车灯光电路和整车电源控制电路供电，微机总线控制器通过硬线连接整车灯光电路和信息采集电路，微机总线控制器还通过RS485通讯电路连接到电机控制器10，电机控制器还分别连接到整车动力电池和直流无刷电机。

图2是本实施例的微机总线控制器电路图；图3是本实施例的RS485通讯电路图；图5是本实施例的电源电路图。

信息采集电路包括电池电压采集电路、转把信号采集电路和开关量采集电路。如图6所示，电池电压采集电路的一端连接电动车电池，另一端连接微机总线控制器。如图7所示，转把信号采集电路一端连接转把，另一端连接微机总线控制器。开关量采集电路包括远光灯采集电路、近光灯采集电路、左转灯采集电路、右转灯采集电路、小灯采集电路、刹车采集电路、喇叭采集电路和钥匙开关采集电路。如图8所示，远光灯采集电路包括电阻R1、电阻R2和电容C1，电阻R1的第一端连接远光灯，第二端连接微机总线控制器，电阻R2的第一端连接电阻R1的第二端，电阻R2的第二端接地，电容C1和电阻R2并联。近光灯采集电路、左转灯采集电路、右转灯采集电路、小灯采集电路、刹车采集电路和喇叭采集电路的结构都与远光灯采集电路相同。如图9所示，钥匙开关采集电路包括二极管D1、电阻R3和电容C2，二极管D1的负极连接钥匙开关，正极连接微机总线控制器，电阻R3的第一端连接二极管D1的正极，第二端接地，电容C2与二极管D1并联。

如图10所示，整车灯光电路包括远光灯驱动电路、近光灯驱动电路、左转灯驱动电路、右转灯驱动电路、小灯驱动电路和喇叭驱动电路，所述各驱动电路的控制端连接微机总线控制器，输入端连接电动车电池，输出端连接被控设备。

如图4所示，整车电源控制电路包括电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻11、电阻R12、三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3、晶体管T1、二极管D2和二极管D3；所述三极管Q1的基极通过电阻R4连接微机总线控制器，发射极接地，集电极通过电阻R6连接晶体管T1的栅极；电阻R5的第一端连接三极管Q1的基极，第二端接地；晶体管T1的源极连接电动车电池，漏极连接二极管D3的正极和电源电路；二极管D2的正极连接晶体管T1的栅极，负极连接晶体管T1的源极，电阻R7和二极管D2并联；电阻R8的第一端连接晶体管T1的栅极，第二端连接钥匙开关；三极管Q2的集电极连接二极管D3的负极并连接控制器钥匙；三极管Q2的发射极连接电动车电池，基极通过电阻R11连接三极管Q3的集电极；电阻R9跨接在三极管Q2的发射极和基极之间；三极管Q3的基极通过电阻R10连接控制器钥匙，发射极接地；电阻R12的第一端连接三极管Q3的基极，第二端接地。

智能手机上运行有控制APP，所述控制APP包括：

资讯模块，接收和显示车厂新闻及公告；

车辆控制模块，实现用户对车辆的控制操作，包括控制界面和信息显示界面；控制界面上设有若干个控制按钮，所述信息显示界面上显示有车速和/或行驶距离信息；

历史记录模块，记录和显示骑行距离；

诊断中心模块，实现对车辆的自动诊断和手动诊断，并显示诊断信息；

个人中心模块，显示登录界面，并包含密码修改功能。

电动车微机总线控制系统还包括无线遥控器，所述无线遥控器通过无线信号连接到微机总线控制器。

一种电动车微机总线控制系统诊断方法，包括以下步骤：

A、手机与电动车进行无线连接，连接成功后进入步骤B；

B、微机总线控制器采集电动车上各个设备运行情况，并监控运行参数是否成功获取，判断手机或无线遥控器发送过来的无线操控命令是否准确执行，如果成功获取到运行参数并且无线操控命令被准确执行，则进入步骤G，否则进入步骤D；

C、微机总线控制器将采集到的运行参数发送到诊断设备，诊断设备检测运行参数是否异常，如果异常，则进入步骤D，如果运行参数正常，则结束诊断过程；

D、诊断设备将检测结果发送给微机总线控制器，并发出数据异常告警，同时显示异常数据的设备名称；

E、诊断设备查询本地数据库，匹配异常信息的故障原因及排除故障的可行性解决办法，然后将故障原因和可行性解决办法发送给微机总线控制器；

F、微机总线控制器将排除故障的可行性解决办法通过无线传输至手机，然后结束诊断过程；

G、判断连接异常，然后结束诊断过程。

本方案的自主设计开发的电动车微机总线控制系统通过与手机APP数据无线交互，对电动车的状态进行实时监控、数据采集、信息反馈、故障判断；手机APP包括故障提示、遥控、防盗、报警、解锁、灯光控制、剩余续航里程显示等功能模块；微机控制系统设有功能定制扩展区，如自动识别开关大灯、大灯延时、危机告警等个性化功能。

电动车微机总线控制系统设有数据交互接口，可快速与维修中心诊断平台数据库进行交互，建立异常信息识别模型，快速诊断故障源，通过相应的诊断分析方法，进行故障排他分析及排序分析，为维修中心提供故障诊断分析依据，实现维修中心的快速故障诊断，大大提高维修效率。

针对传统电动车线缆复杂、线路繁琐、分支较多、线路压降较大的问题，本方案将整车信息、灯光控制等线路连接或集成于微机控制系统上，然后通过RS485总线连接驱动控制系统和仪表盘，大大减少了线束的连接，降低了70%的线束成本，提高了整车安全性。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了微机总线控制器、诊断设备、信息采集电路等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (6)

1.一种电动车微机总线控制系统，其特征在于，包括微机总线控制器、智能手机、诊断设备、液晶仪表、信息采集电路、RS485通讯电路、整车灯光电路、整车电源控制电路和电源电路，所述微机总线控制器通过无线信号连接到智能手机，诊断设备通过RS485通讯电路连接到微机总线控制器，液晶仪表通过硬线连接到微机总线控制器，电源电路与微机总线控制器连接并为微机总线控制器、信息采集电路、RS485通讯电路、整车灯光电路和整车电源控制电路供电，微机总线控制器通过硬线连接整车灯光电路和信息采集电路，微机总线控制器还通过RS485通信电路连接到电机控制器；

所述整车电源控制电路包括电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻11、电阻R12、三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3、晶体管T1、二极管D2和二极管D3；所述三极管Q1的基极通过电阻R4连接微机总线控制器，发射极接地，集电极通过电阻R6连接晶体管T1的栅极；电阻R5的第一端连接三极管Q1的基极，第二端接地；晶体管T1的源极连接电动车电池，漏极连接二极管D3的正极和电源电路；二极管D2的正极连接晶体管T1的栅极，负极连接晶体管T1的源极，电阻R7和二极管D2并联；电阻R8的第一端连接晶体管T1的栅极，第二端连接钥匙开关；三极管Q2的集电极连接二极管D3的负极并连接控制器钥匙；三极管Q2的发射极连接电动车电池，基极通过电阻R11连接三极管Q3的集电极；电阻R9跨接在三极管Q2的发射极和基极之间；三极管Q3的基极通过电阻R10连接控制器钥匙，发射极接地；电阻R12的第一端连接三极管Q3的基极，第二端接地。

2.根据权利要求1所述的一种电动车微机总线控制系统，其特征在于，所述信息采集电路包括电池电压采集电路、转把信号采集电路和开关量采集电路，电池电压采集电路的一端连接电动车电池，另一端连接微机总线控制器；转把信号采集电路一端连接转把，另一端连接微机总线控制器；开关量采集电路包括远光灯采集电路、近光灯采集电路、左转灯采集电路、右转灯采集电路、小灯采集电路、刹车采集电路、喇叭采集电路和钥匙开关采集电路，所述远光灯采集电路包括电阻R1、电阻R2和电容C1，电阻R1的第一端连接远光灯，第二端连接微机总线控制器，电阻R2的第一端连接电阻R1的第二端，电阻R2的第二端接地，电容C1和电阻R2并联；近光灯采集电路、左转灯采集电路、右转灯采集电路、小灯采集电路、刹车采集电路和喇叭采集电路的结构都与远光灯采集电路相同；钥匙开关采集电路包括二极管D1、电阻R3和电容C2，二极管D1的负极连接钥匙开关，正极连接微机总线控制器，电阻R3的第一端连接二极管D1的正极，第二端接地，电容C2与二极管D1并联。

3.根据权利要求2所述的一种电动车微机总线控制系统，其特征在于，所述整车灯光电路包括远光灯驱动电路、近光灯驱动电路、左转灯驱动电路、右转灯驱动电路、小灯驱动电路和喇叭驱动电路，所述各驱动电路的控制端连接微机总线控制器，输入端连接电动车电池，输出端连接被控设备。

4.根据权利要求1所述的一种电动车微机总线控制系统，其特征在于，所述智能手机上运行有控制APP，所述控制APP包括：

资讯模块，接收和显示车厂新闻及公告；

车辆控制模块，实现用户对车辆的控制操作，包括控制界面和信息显示界面；

历史记录模块，记录和显示骑行距离；

诊断中心模块，实现对车辆的自动诊断和手动诊断，并显示诊断信息；

个人中心模块，显示登录界面，并包含密码修改功能。

5.根据权利要求4所述的一种电动车微机总线控制系统，其特征在于，所述控制界面上设有若干个控制按钮，所述信息显示界面上显示有车速和/或行驶距离信息。

6.根据权利要求1所述的一种电动车微机总线控制系统，其特征在于，还包括无线遥控器，所述无线遥控器通过无线信号连接到微机总线控制器。