CN106843018A - 电动洗扫车通信系统、方法和电动洗扫车 - Google Patents

电动洗扫车通信系统、方法和电动洗扫车 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电动洗扫车通信系统、方法和电动洗扫车，涉及环卫产品领域。该电动洗扫车通信系统包括：上装控制器；动作执行机构控制装置，通过低速控制器局域网络CAN线与上装控制器连接；底盘控制器，通过高速CAN线与上装控制器连接；高压配电系统，通过高速CAN线与上装控制器连接。本发明通过设立高速、低速两个通信网络来构建电动洗扫车通信系统，能够降低通讯网络的总线负载率，提高了洗扫车的通信质量。

Description

电动洗扫车通信系统、方法和电动洗扫车
技术领域
本发明涉及环卫产品领域，尤其涉及一种电动洗扫车通信系统、方法和电动洗扫车。
背景技术
现有的纯电动洗扫车通讯系统一般通过RS485将专用控制器、触摸屏、汽车底盘控制器连接组成，控制器通过硬线控制各动力单元及动作阀组。随着纯电动洗扫车上装动力单元及其控制器的增多，整车控制器与动力单元控制器之间通信网络信息量剧增，只用一个通讯网络势必造成网络负载率高，出现数据丢包，通讯质量降低；而且面临不同通信协议类型的转换及网络系统可拓展性方面的问题。
发明内容
本发明要解决的一个技术问题是提供一种能够降低通讯网络的总线负载率，提高洗扫车通信质量的电动洗扫车通信系统、方法和电动洗扫车。
根据本发明一方面，提出一种电动洗扫车通信系统，包括：上装控制器；动作执行机构控制装置，通过低速控制器局域网络CAN线与上装控制器连接；底盘控制器，通过高速CAN线与上装控制器连接；高压配电系统，通过高速CAN线与上装控制器连接。
进一步地，底盘控制器、和/或动作执行机构控制装置包括能量回收单元。
进一步地，上装控制器基于CANOpen协议与动作执行机构控制装置进行通信；上装控制器基于J1939协议分别与底盘控制器和高压配电系统进行通信。
进一步地，上装控制器用于将通过低速CAN线或高速CAN线接收的报文进行格式转换后发送至相应的目标节点。
进一步地，动作执行机构控制装置包括水泵控制器、风机电机控制器和油泵控制器中的至少一个。
进一步地，低速CAN线和/或高速CAN线为屏蔽双绞线。
进一步地，低速CAN线的第一线路和第二线路的端点之间设置有第一负载电阻；和/或高速CAN线的第三线路和第四线路的端点之间设置有第二负载电阻。
进一步地，第一负载电阻为120欧；第二负载电阻为60欧。
根据本发明的另一方面，还提出一种电动洗扫车，包括上述的电动洗扫车通信系统。
根据本发明的另一方面，还提出一种电动洗扫车通信方法，包括：上装控制器通过低速控制器局域网络CAN线接收动作执行机构控制装置发送的信息和/或通过高速CAN线分别接收底盘控制器和高压配电系统发送的信息；上装控制器对接收的信息进行格式转换后发送至相应的标节点。
进一步地，上装控制器通过动作执行机构控制装置的能量回收单元回收电动洗扫车的惯性能量或通过底盘控制器的能量回收单元回收电动洗扫车的制动能量。
进一步地，上装控制器基于CANOpen协议与动作执行机构控制装置进行通信；上装控制器基于J1939协议分别与底盘控制器和高压配电系统进行通信。
进一步地，动作执行机构控制装置包括水泵控制器、风机电机控制器和油泵控制器中的至少一个。
与现有技术相比，本发明通过设立高速、低速两个通信网络来构建电动洗扫车通信系统，能够降低通讯网络的总线负载率，提高了洗扫车的通信质量。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
构成说明书的一部分的附图描述了本发明的实施例，并且连同说明书一起用于解释本发明的原理。
参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本发明，其中：
图1为本发明电动洗扫车通信系统的一个实施例的结构示意图。
图2为本发明电动洗扫车通信系统的另一个实施例的结构示意图。
图3为本发明低速CAN通信网络的一个实施例的结构示意图。
图4为本发明高速CAN通信网络的一个实施例的结构示意图。
图5为本发明电动洗扫车通信方法的一个实施例的流程示意图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
图1为本发明电动洗扫车通信系统的一个实施例的结构示意图。该通信系统包括上装控制器1、动作执行机构控制装置2、底盘控制器3和高压配电系统4，其中，动作执行机构控制装置2可以如图2所示，包括水泵控制器21、风机电机控制器22或油泵控制器23。上装控制器1具有网关功能，可以选用独立的普通控制器与独立网关相连接来替代。动作执行机构控制装置2通过低速CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)线5与上装控制器1连接，底盘控制器3和高压配电系统4通过高速CAN线6与上装控制器1连接。
在该实施例中，由于水泵控制器21、风机电机控制器22和油泵控制器23对通信的实时性要求相对较低，因此可以选择传输速率为125Kbps的低速CAN通信网络，而底盘控制器3和高压配电系统4对实时性要求严格、可靠性要求高，对整车作业控制系统重要度高，关乎上装各装置能否进行作业，因此可以选择传输速率为500Kbps的高速CAN通信网络。该实施例中通过设立高速、低速两个通信网络来构建整车通信系统，能够降低通讯网络的总线负载率，提高了洗扫车的通信质量。
在本发明的另一个实施例中，底盘控制器3、水泵控制器21、风机电机控制器22或油泵控制器23设置有能量回收单元，该能量回收单元是电动洗扫车整车能量管理策略的主要构成部分，整车能量管理策略是针对车辆行驶的经济性对动力电池系统进行合理的利用，一方面保证车辆行驶动力性要求，同时对电池系统进行保护，尽可能的增加其续航里程并延长电池的使用寿命。上装控制器1可以通过底盘控制器3中的能力回收单元回收车辆的制动能量，还可以分别通过水泵控制器21、风机电机控制器22或油泵控制器23回收惯性能量。例如，在车辆行驶和作业过程中，上装控制器1判断BMS(Battery Management System，电池管理系统)工作正常且允许能量回收时(即没有高压报警，电池容量没有过高等)，则可进行能量回收，并根据车速或水泵电机、油泵电机、风机电机转速来决定能量回收功率，当电机转速低于某一值后，取消惯性能量回收。在制动能量回收过程中，如果ABS(Anti-locked Braking System，防抱(锁)死刹车系统)工作，则停止能量回收。
在该实施例中，通过在底盘控制器3、水泵控制器21、风机电机控制器22或油泵控制器23设置能量回收单元，实现各电机能量的回收，提高了车辆的经济性。
在本发明的另一个实施例中，由于上装各动力机构较多且具有行业针对性，因此，水泵控制器21、风机电机控制器22或油泵控制器23采用CANOpen协议来作为应用层协议规范与上装控制器1进行通信，增强了系统拓展性。底盘控制器3、高压配电系统4组成的网络属于闭环高速控制系统，因此可以选用J1939协议作为应用层协议规范与上装控制器1进行通信，避免与低速CAN网络中不同信号流的冲突。
其中，上装控制器1可以对各种网络的信息进行分析处理、对不同数据协议进行数据转换。例如其含有的控制算法单元用于将低速CAN总线和或高速CAN总线上接收到的特定报文加入控制算法处理后发出，即可以先对接收的报文进行解析，然后重新打包后发往目的节点。例如，上装控制器1接收到J1939报文，对其进行解析，根据报文含有的消息，将对应发往CANOpen节点的信息以CANOpen协议中数据域的格式打包后再发出。另外，对于在同一个总线网络(低速或者高速)中传输的报文，上装控制器可以不对报文信息进行数据处理，而是将信息直接发往目标节点。
在该实施例中，具有网关功能的上装控制器不仅可实现J1939协议与CANOpen协议之间的数据传送，还可以连接高、低速两条CAN线，完成上装控制系统中各节点的数据交换及实时处理，实现整车作业控制功能，同时改善系统实时性及通信质量。
在本发明的另一个实施例中，CAN线采用差分方式传输数据，因此，低速CAN线和高速CAN线均采用屏蔽双绞线作为网络电缆，提高了系统通信可靠性。
在本发明的另一个实施例中，低速CAN通信网络如图3所示，该低速CAN线的第一线路51和第二线路52的端点之间设置有第一负载电阻RL1，其中，第一线路51可以为CAN_H(Controller AreaNetwork_High，控制器局域网络高位)线路，第二线路52可以为CAN_L(Controller Area Network_Low，控制器局域网络低位)线路。根据整车上装网络的总线长度、传输速率、网络传输线特性、各控制器中收发器特性等因素计算出负载电阻的阻值，在一个实施例中，RL1约为120欧。其中，抑制反射的负载电阻可用小数值的电阻与电容来替代。如果不在网络末端设置负载电阻，网线上的信号到达末端时会反射回来，叠加到正常传输的信号上，造成错误信号，因此，该实施例中增加负载电阻可消除信号的反射。
在本发明的另一个实施例中，高速CAN通信网络如图4所示，该高速CAN线的第三线路61和第四线路62的端点之间设置有第二负载电阻RL2，其中，第一线路61可以为CAN_H线路，第二线路62可以为CAN_L线路。根据整车底盘控制器与上装控制器及高压上下电控制器布局、传输速率、网络传输线特性、各控制器中收发器特性等因素，计算出抑制反射的负载电阻的阻值，在一个实施例中，RL2约为60欧。其中，抑制反射的负载电阻可用小数值的电阻与电容来替代。如果不在网络末端设置负载电阻，网线上的信号到达末端时会反射回来，叠加到正常传输的信号上，造成错误信号，因此，该实施例中增加负载电阻可消除信号的反射。
在本发明的另一个实施例中，还公开了一种电动洗扫车，该电动洗扫车包括上述的电动洗扫车通信系统，由于电动洗扫车通信系统已在上述各实施例中进行了详细介绍，此处不再进一步阐述。
本发明的电动洗扫车可以为纯电动洗扫车，能够降低多控制器不同通信协议类型组成的通讯网络的总线负载率，提高了洗扫车的通信质量，同时提高了整车作业控制系统的可扩展性。
图5为本发明电动洗扫车通信方法的一个实施例的流程示意图，该方法包括以下步骤：
在步骤510，上装控制器通过低速CAN线接收动作执行机构控制装置发送的信息和/或通过高速CAN线分别接收底盘控制器和高压配电系统发送的信息。其中，上装控制器具有网关功能，其可以基于CANOpen协议与动作执行机构控制装置进行通信；基于J1939协议分别与底盘控制器和高压配电系统进行通信。
在步骤520，上装控制器对接收的信息进行格式转换后发送至相应的目标节点。其中，上装控制器可以对各种网络的信息进行分析处理、对不同数据协议进行数据转换。例如其含有的控制算法单元用于将低速CAN总线和或高速CAN总线上接收到的特定报文加入控制算法处理后发出，即可以先对接收的报文进行解析，然后重新打包后发往目的节点。例如，上装控制器接收到J1939报文，对其进行解析，根据报文含有的消息，将对应发往CANOpen节点的信息以CANOpen协议中数据域的格式打包后再发出。另外，对于在同一个总线网络(低速或者高速)中传输的报文，上装控制器可以不对报文信息进行数据处理，而是将信息直接发往目标节点。
该实施例中通过设立高速、低速两个通信网络来构建整车通信系统，能够降低多控制器不同通信协议类型组成的通讯网络的总线负载率，提高了洗扫车的通信质量。
在本发明的另一个实施例中，上装控制器通过动作执行机构控制装置的能量回收单元回收电动洗扫车的惯性能量或通过底盘控制器的能量回收单元回收电动洗扫车的制动能量。其中，动作执行机构控制装置可以包括水泵控制器、风机电机控制器或油泵控制器。
该能量回收单元是电动洗扫车整车能量管理策略的主要构成部分，整车能量管理策略是针对车辆行驶的经济性对动力电池系统进行合理的利用，一方面保证车辆行驶动力性要求，同时对电池系统进行保护，尽可能的增加其续航里程并延长电池的使用寿命。上装控制器可以通过底盘控制器中的能力回收单元回收车辆的制动能量，还可以分别通过水泵控制器、风机电机控制器或油泵控制器回收惯性能量。例如，在车辆行驶和作业过程中，上装控制器判断BMS工作正常且允许能量回收时(即没有高压报警，电池容量没有过高等)，则可进行能量回收，并根据车速或水泵电机、油泵电机、风机电机转速来决定能量回收功率，当电机转速低于某一值后，取消惯性能量回收。在制动能量回收过程中，如果ABS工作，则停止能量回收。
在该实施例中，通过在底盘控制器、水泵控制器、风机电机控制器或油泵控制器设置能量回收单元，实现各电机能量的回收，提高了车辆的经济性。
至此，已经详细描述了本发明。为了避免遮蔽本发明的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
可能以许多方式来实现本发明的方法以及装置。例如，可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本发明的方法以及装置。用于所述方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本发明的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说明。此外，在一些实施例中，还可将本发明实施为记录在记录介质中的程序，这些程序包括用于实现根据本发明的方法的机器可读指令。因而，本发明还覆盖存储用于执行根据本发明的方法的程序的记录介质。
虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (13)

1.一种电动洗扫车通信系统，其特征在于，包括：
上装控制器；
动作执行机构控制装置，通过低速控制器局域网络CAN线与所述上装控制器连接；
底盘控制器，通过高速CAN线与所述上装控制器连接；
高压配电系统，通过高速CAN线与所述上装控制器连接。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述底盘控制器、和/或所述动作执行机构控制装置包括能量回收单元。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，
所述上装控制器基于CANOpen协议与所述动作执行机构控制装置进行通信；
所述上装控制器基于J1939协议分别与所述底盘控制器和所述高压配电系统进行通信。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述上装控制器用于将通过所述低速CAN线或所述高速CAN线接收的报文进行格式转换后发送至相应的目标节点。
5.根据权利要求1-4任一所述的系统，其特征在于，所述动作执行机构控制装置包括水泵控制器、风机电机控制器和油泵控制器中的至少一个。
6.根据权利要求1-4任一所述的系统，其特征在于，所述低速CAN线和/或所述高速CAN线为屏蔽双绞线。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述低速CAN线的第一线路和第二线路的端点之间设置有第一负载电阻；
和/或
所述高速CAN线的第三线路和第四线路的端点之间设置有第二负载电阻。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述第一负载电阻为120欧；
所述第二负载电阻为60欧。
9.一种电动洗扫车，其特征在于，包括权利要求1-8任一所述的电动洗扫车通信系统。
10.一种电动洗扫车通信方法，其特征在于，包括：
上装控制器通过低速控制器局域网络CAN线接收动作执行机构控制装置发送的信息和/或通过高速CAN线分别接收底盘控制器和高压配电系统发送的信息；
所述上装控制器对接收的信息进行格式转换后发送至相应的标节点。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述上装控制器通过所述动作执行机构控制装置的能量回收单元回收所述电动洗扫车的惯性能量或通过所述底盘控制器的能量回收单元回收所述电动洗扫车的制动能量。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，
所述上装控制器基于CANOpen协议与所述动作执行机构控制装置进行通信；
所述上装控制器基于J1939协议分别与所述底盘控制器和所述高压配电系统进行通信。
13.根据权利要求10-12任一所述的系统，其特征在于，所述动作执行机构控制装置包括水泵控制器、风机电机控制器和油泵控制器中的至少一个。
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