CN109655746A - 电机数据交互装置、系统及车辆 - Google Patents

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刘志伟
陈静
龙江
佟海川
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Abstract

本发明实施例提供了一种电机数据交互装置、系统及车辆，用于对电机进行数据采集并监控，包括微控制单元、无线通信模块、传感器组和数据服务器，所述微控制单元通过无线通信模块与所述数据服务器通信连接，其中，所述微控制单元还与所述传感器组以及车辆控制器连接。通过所述传感器组采集车辆总线信息和所述电机的运行数据，并通过所述微控制单元对所述运行数据进行分析后得到分析数据，通过所述无线通信模块将分析数据及车辆总线信息传送至所述数据服务器，所述数据服务器进一步处理分析，达到全面诊断所述电机故障产生的原因，以及维修及改进电机或为车辆的技术改进提供数据支撑的目的。

Description

电机数据交互装置、系统及车辆
技术领域
本发明涉及电动汽车技术领域，具体而言，涉及一种电机数据交互装置、系统及车辆。
背景技术
石油危机和环境污染给人们的日常生活造成了巨大的影响，世界各国都在积极进行新能源方面的研究。纯电动汽车具有不依赖石油、低污染和低噪声优良特性，被认为是解决能源危机和减少环境污染的一条重要途径。
随着新能源汽车行业的快速发展，纯电动汽车出现在人们的视野，纯电动汽车中由动力电池为整车提供电能，再由电机将电能转换为动能为电动汽车提供驱动力，电机的运行状态在电动汽车的运行上起着极大的影响，当前电机在运行中出现故障时，无法实时准确的获得故障数据，导致难以全面诊断故障产生的原因，对维修及改进电机或整车电路结构带来了问题。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例的目的在于，提供一种电机数据交互装置、系统及车辆以解决上述问题。
本发明实施例提供了一种电机数据交互装置，应用于包括电机的车辆，用于对所述电机进行数据采集并监控，包括微控制单元、无线通信模块、传感器组和数据服务器，所述微控制单元通过无线通信模块与所述数据服务器通信连接，其中，所述微控制单元还与所述传感器组以及车辆控制器连接；
所述传感器组，设置于所述电机上，用于采集所述电机的运行数据，并发送所述运行数据至所述微控制单元；
所述微控制单元，用于根据车辆控制器发送的控制信息或所述数据服务器发送的控制信号控制所述电机，并且接收并分析所述电机的运行数据，以得到分析数据，通过所述无线通信模块发送所述分析数据至所述数据服务器；
所述数据服务器包括存储单元和数据分析单元，所述存储单元用于接收并存储所述电机的分析数据，所述数据分析单元用于对所述分析数据进行分析处理。
进一步地，所述无线通信模块为4G数据传输模块或5G数据传输模块，所述4G数据传输模块或5G数据传输模块用于在所述微控制单元和数据服务器间传递信息。
进一步地，所述无线通信模块还包括外置于所述微控制单元的数据传输天线，用于传输数据。
进一步地，所述数据分析单元内设有所述电机及车辆的多种工况下的运行数据库，所述数据分析单元根据所述运行数据库对所述分析数据进行分析，并获得分析结果。
进一步地，所述装置还包括CAN通信模块，所述CAN通信模块与所述传感器组连接，所述微控制单元还用于通过所述CAN通信模块获得所述传感器组所检测到的车辆总线信息，并将所述车辆总线信息发送至所述数据服务器。
进一步地，所述传感器组包括：
速度传感器，设置于所述车辆变速器或电机上，用于获取所述车辆的行驶速度；
陀螺仪传感器，设置于所述车辆的GPS终端机上，用于获取所述车辆的角速度；
扭矩传感器，设置于所述车辆的转向轴上，用于获取车辆中的转向盘与转向器之间的相对扭矩；
方位传感器，设置于所述车辆的GPS终端机上，用于获取车辆导航位置；
碰撞传感器，设置于所述车辆的仪表盘上，用于获取所述车辆的加速度。
进一步地，所述传感器组包括：
位置传感器，设置于所述电机内，用于获得所述电机的转速；
电流传感器，设置于电机控制器上，用于获得所述电机的电流；
温度传感器，设置于所述电机上，用于获得所述电机的温度。
本发明实施例还提供一种电机数据交互系统，包括上述的电机数据交互装置和车辆控制器，所述电机数据交互装置中的微控制单元与所述车辆控制器通信连接，所述车辆控制器用于通过所述微控制单元对电机进行控制。
本发明实施例还提供一种车辆，包括上述的电机数据交互系统。
进一步地，所述车辆还包括与所述电机数据交互系统连接的动力电池组，用于为所述车辆提供电能。
本发明实施例提供了一种电机数据交互装置、系统及车辆，用于对电机进行数据采集并监控，包括微控制单元、无线通信模块、传感器组和数据服务器，所述微控制单元通过无线通信模块与所述数据服务器通信连接，其中，所述微控制单元还与所述传感器组以及车辆控制器连接。通过所述传感器组采集车辆总线信息和所述电机的运行数据，并通过所述微控制单元对所述运行数据进行分析后得到分析数据，通过所述无线通信模块将分析数据及车辆总线信息传送至所述数据服务器，所述数据服务器进一步处理分析，达到全面诊断所述电机故障产生的原因，以及维修及改进电机或为车辆的技术改进提供数据支撑的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本发明实施例提供的一种电机数据交互装置的结构框图之一。
图2为本发明实施例提供的一种电机数据交互装置中传感器组的组成图之一。
图3为本发明实施例提供的一种电机数据交互装置中数据服务器的示意图。
图4为本发明实施例提供的一种电机数据交互装置的结构框图之二。
图5为本发明实施例提供的一种电机数据交互系统中传感器组的组成图之二。
图6为本发明实施例提供的一种电机数据交互系统的结构框图。
图标：2-电机数据交互系统；10-电机数据交互装置；11-传感器组；111-电流传感器；112-温度传感器；113-位置传感器；115-速度传感器；116-陀螺仪传感器；117-扭矩传感器；118-方位传感器；119-碰撞传感器；12-微控制单元；13-数据服务器；131-存储单元；132-数据分析单元；14-无线通信模块；15-CAN通信模块；20-车辆控制器。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。
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定义和解释。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。可以是机械连接，也可以是电连接。可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
请参阅图1，本发明实施例提供了一种电机数据交互装置10，应用于包括电机的车辆，用于对所述电机进行数据采集并监控，包括微控制单元12、无线通信模块14、传感器组11和数据服务器13，所述微控制单元12通过无线通信模块14与所述数据服务器13通信连接，其中，所述微控制单元12还与所述传感器组11以及车辆控制器连接。
所述传感器组11，设置于所述车辆上，用于采集所述电机的运行数据，并发送所述运行数据至所述微控制单元12。
请参阅图2，所述传感器组11包括：电流传感器111，设置于电机控制器内，用于获得所述电机的电流。
进一步地，获取所述电机的电流后，可通过查找预设的标定数据表获得所述电机的扭矩数据。
温度传感器112，设置于所述电机上，用于获得所述电机的温度。
位置传感器113，设置于所述电机内，用于获得所述电机的转速。
所述运行数据包括上述传感器组11所包括的传感器所采集到的数据及通过所述预设标定数据表查找到的数据，所述运行数据经过所述微控制单元12分析后，结合所述微控制单元12的运行模式和得到相应的电机的运行效率、运行状态和指令响应状况。所述运行状态包括正常状态和过压状态、欠压状态，当所述电压、电流、温度超过预设范围时，所述运行状态为过压状态，所述车辆可能处于故障状态，所述微控制单元12通过所述无线传输模块将所述分析数据传输至所述数据服务器13，由所述数据服务器13进一步分析。
所述微控制单元12，用于根据车辆控制器发送的控制信息或所述数据服务器13发送的控制信号控制所述电机，并且接收并分析所述电机的运行数据，以得到分析数据，通过所述无线通信模块14发送所述分析数据至所述数据服务器13。
具体地，本发明实施例中，所述车辆由启动到停车的整个运行过程可分为启动、起步、加速、减速、制动和停车这六种工况，并根据所述各工况的不同特点制定各个工况的控制策略。所述微控制单元12根据不同的工况按照所述控制策略对所述电机进行相应的控制。
请参阅图3，所述数据服务器13包括存储单元131和数据分析单元132，所述存储单元131用于接收并存储所述电机的分析数据，所述数据分析单元132用于对所述分析数据进行分析处理。
本发明实施例中，所述数据分析单元132具体为处理器，所述处理器可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
所述存储单元131具体为存储器，所述存储器可以是，但不限于，随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，只读存储器(Read Only Memory，ROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory，PROM)，可擦除只读存储器(Erasable ProgrammableRead-Only Memory，EPROM)，电可擦除只读存储器(Electric Erasable ProgrammableRead-Only Memory，EEPROM)等。其中，存储器用于存储程序，所述处理器在接收到执行指令后，执行所述程序。
所述数据分析单元132内设有所述电机及车辆的多种工况下的运行数据库，所述数据分析单元132根据所述运行数据库对所述分析数据进行分析，并获得分析结果。
所述分析结果可用于对所述车辆的运行动力系统优化及所述车辆的车身设计和悬架系统优化提供参考数据，使得所述车辆的运行更加稳定。
进一步地，若所述分析结果表明所述车辆处于故障状态，所述数据分析单元132通过所述无线通信模块14传输控制指令至所述微控制单元12，所述微控制单元12根据所述控制指令使得所述电机运行模式处于故障状态下的运行模式，以进一步保障所述电机与车辆的运行安全。
具体地，所述无线通信模块14为4G数据传输模块或5G数据传输模块，所述4G数据传输模块或5G数据传输模块用于在所述微控制单元12和数据服务器13间传递信息。
所述无线通信模块14还包括外置于所述微控制单元12的数据传输天线，用于传输数据。
请参阅图4，所述装置还包括CAN通信模块15，所述CAN通信模块15与所述传感器组11连接，所述微控制单元12还用于通过所述CAN通信模块15获得所述传感器组11所检测到的车辆总线信息，并将所述车辆总线信息发送至所述数据服务器13。
请结合参阅图5，所述传感器组11还包括：速度传感器115，设置于所述车辆变速器或电机上，用于获取所述车辆的行驶速度。
陀螺仪传感器116，设置于所述车辆的GPS终端机上，用于获取所述车辆的角速度。
扭矩传感器117，设置于所述车辆的转向轴上，用于获取车辆中的转向盘与转向器之间的相对扭矩。
方位传感器118，设置于所述车辆的GPS终端机上，用于获取车辆导航位置。
碰撞传感器119，设置于所述车辆的仪表盘上，用于获取所述车辆的加速度。
上述传感器组11所包括的传感器所采集到的数据包含于所述车辆总线信息，通过所述CAN通信模块15将所述车辆总线信息发送至所述数据服务器13，为车辆的技术改进提供数据支撑。同时，所述数据分析单元132根据所述运行数据库对所述分析数据进行分析，并获得分析结果。结合所述分析结果及所述车辆总线信息，可获得驾驶员的驾驶习惯信息，若所述数据分析单元132判定驾驶员处于危险驾驶的情况下，则通过所述无线通信模块14对车辆进行安全提示，以改善行车安全。
在本发明实施例中，应用CAN总线作为现场总线与所述CAN通信模块15连接，CAN总线为串行通信，能有效支持分布式控制或实时控制，具有抗干扰能力强、配置灵活、全系统数据相容等特点。根据所述车辆的设计要求，本发明实施例可使用CAN2.0B协议。更多具体运行原理可参照现有技术，在此不做过多说明。
请参阅图6，本发明实施例还提供一种电机数据交互系统2，包括上述的电机数据交互装置10和车辆控制器20，所述电机数据交互装置10中的微控制单元12与所述车辆控制器20通信连接，所述车辆控制器20用于通过所述微控制单元12对电机进行控制。
可以理解的是，所述电机数据交互系统2的具体运行原理和有益效果可参照上述电机数据交互装置10，在此不再赘述。
本发明实施例还提供一种车辆1，包括上述的电机数据交互系统2。所述车辆1还包括与所述电机数据交互系统2连接的动力电池组，用于为所述车辆1提供电能。
具体地，所述动力电池组还与电池管理系统连接，所述电池管理系统通过对所述动力电池组进行控制，使得所述动力电池组向所述电机数据交互系统2中的电机输出或停止输出高压电。
综上所述，本发明实施例提供了一种电机数据交互装置10、系统及车辆1，用于对电机进行数据采集并监控，包括微控制单元12、无线通信模块14、传感器组11和数据服务器13，所述微控制单元12通过无线通信模块14与所述数据服务器13通信连接，其中，所述微控制单元12还与所述传感器组11以及车辆控制器20连接。通过所述传感器组11采集车辆总线信息和所述电机的运行数据，并通过所述微控制单元12对所述运行数据进行分析后得到分析数据，通过所述无线通信模块14将分析数据及车辆总线信息传送至所述数据服务器13，所述数据服务器13进一步处理分析，达到全面诊断所述电机故障产生的原因，以及维修及改进电机或为车辆的技术改进提供数据支撑的目的。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电机数据交互装置，应用于包括电机的车辆，用于对所述电机进行数据采集并监控，其特征在于，包括微控制单元、无线通信模块、传感器组和数据服务器，所述微控制单元通过无线通信模块与所述数据服务器通信连接，其中，所述微控制单元还与所述传感器组以及车辆控制器连接；
所述传感器组，设置于所述车辆上，用于采集所述电机的运行数据，并发送所述运行数据至所述微控制单元；
所述微控制单元，用于根据车辆控制器发送的控制信息或所述数据服务器发送的控制信号控制所述电机，并且接收并分析所述电机的运行数据，以得到分析数据，通过所述无线通信模块发送所述分析数据至所述数据服务器；
所述数据服务器包括存储单元和数据分析单元，所述存储单元用于接收并存储所述电机的分析数据，所述数据分析单元用于对所述分析数据进行分析处理。
2.根据权利要求1所述的电机数据交互装置，其特征在于，所述无线通信模块为4G数据传输模块或5G数据传输模块，所述4G数据传输模块或5G数据传输模块用于在所述微控制单元和数据服务器间传递信息。
3.根据权利要求2所述的电机数据交互装置，其特征在于，所述无线通信模块还包括外置于所述微控制单元的数据传输天线，用于传输数据。
4.根据权利要求1所述的电机数据交互装置，其特征在于，所述数据分析单元内设有所述电机及车辆的多种工况下的运行数据库，所述数据分析单元根据所述运行数据库对所述分析数据进行分析，并获得分析结果。
5.根据权利要求1所述的电机数据交互装置，其特征在于，所述装置还包括CAN通信模块，所述CAN通信模块与所述传感器组连接，所述微控制单元还用于通过所述CAN通信模块获得所述传感器组所检测到的车辆总线信息，并将所述车辆总线信息发送至所述数据服务器。
6.根据权利要求5所述的电机数据交互装置，其特征在于，所述传感器组包括：
速度传感器，设置于所述车辆变速器或电机上，用于获取所述车辆的行驶速度；
陀螺仪传感器，设置于所述车辆的GPS终端机上，用于获取所述车辆的角速度；
扭矩传感器，设置于所述车辆的转向轴上，用于获取车辆中的转向盘与转向器之间的相对扭矩；
方位传感器，设置于所述车辆的GPS终端机上，用于获取车辆导航位置；
碰撞传感器，设置于所述车辆的仪表盘上，用于获取所述车辆的加速度。
7.根据权利要求1所述的电机数据交互装置，其特征在于，所述传感器组包括：
位置传感器，设置于所述电机内，用于获得所述电机的转速；
电流传感器，设置于电机控制器内，用于获得所述电机的电流；
温度传感器，设置于所述电机上，用于获得所述电机的温度。
8.一种电机数据交互系统，其特征在于，包括权利要求1-7任意一项所述的电机数据交互装置和车辆控制器，所述电机数据交互装置中的微控制单元与所述车辆控制器通信连接，所述车辆控制器用于通过所述微控制单元对电机进行控制。
9.一种车辆，其特征在于，包括根据权利要求8所述的电机数据交互系统。
10.根据权利要求9所述的车辆，其特征在于，所述车辆还包括与所述电机数据交互系统连接的动力电池组，用于为所述车辆提供电能。
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