CN110435568A - 一种用于电动客车整车的控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于电动客车整车的控制系统，包括：整车控制器，所述整车控制器通过第一高速CAN总线并联有自动导航模块、障碍物检测模块和操作控制模块，所述整车控制器通过第二高速CAN总线并联有电池管理模块、制动能量回馈及强制发电模块和充放电控制模块，所述整车控制器通过第三高速CAN总线和第四高速CAN总线分别连接有电机控制模块和故障诊断模块，所述LIN总线上并联有组合仪表显示模块、电动门窗控制模块、车灯控制模块和电动空调控制模块。本发明可较大程度地避免由于信号干扰、错误帧增多、负载率过高而导致的该控制系统通信瘫痪，可实现电动客车的自动驾驶，且有更高的准确性以及安全性，提高电动客车的续航能力。

Description

一种用于电动客车整车的控制系统
技术领域
本发明属于新能源汽车技术领域，更具体地说，尤其涉及一种用于电动客车整车的控制系统。
背景技术
随着传统能源的逐渐枯竭和环境污染的日益加剧，人们对于绿色能源的使用越来越多。电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆，由于电动车能够实现近乎零排放，近年来得到了快速的发展。
电动客车主要是指纯电动客车，全部使用电能行驶，该类产品噪音小，行驶稳定性高，并且实现零排放。
由于在电动客车设计中需要考虑重量、经济性等原因，目前的电动客车动力电池能够满足的续航能力仍然难以达到汽油、柴油汽车的水平，限制了电动客车的发展，且现有的电动客车的通讯网络大都全部使用高速CAN总线进行通讯，极易造成错误帧增多、CAN总线负载过高等故障，容易造成整车控制系统瘫痪，同时现有的自动驾驶模块大都只能达到自适应续航的目的，不能满足电动客车的行车需求。
因此，我们提出一种用于电动客车整车的控制系统。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，可较大程度地避免由于信号干扰、错误帧增多、负载率过高而导致的该控制系统通信瘫痪，可实现电动客车的自动驾驶，且有更高的准确性以及安全性，提高电动客车的续航能力，而提出的一种用于电动客车整车的控制系统。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种用于电动客车整车的控制系统，包括：整车控制器，所述整车控制器通过第一高速CAN总线并联有自动导航模块、障碍物检测模块和操作控制模块，所述整车控制器通过第二高速CAN总线并联有电池管理模块、制动能量回馈及强制发电模块和充放电控制模块，所述整车控制器通过第三高速CAN总线连接有电机控制模块，所述整车控制器通过第四高速CAN总线连接有故障诊断模块，所述第一高速CAN总线通过转换网关与LIN总线通讯连接，所述LIN总线上并联有组合仪表显示模块、电动门窗控制模块、车灯控制模块和电动空调控制模块；
所述电池管理模块用于测量电动客车的动力电池的电气参数和热参数以及完成电量计算、安全管理以及均衡管理；
所述充放电控制模块用于根据电动客车的动力电池的情况，在对动力电池充放电时自动控制充电放电参数；
所述电机控制模块用于接收到控制和扭矩指令后，控制驱动电动客车的电机并监控电机的状态和热管理；
所述自动导航模块用于获得电动客车的当前位置信息，并传输位置信息至整车控制器；
所述障碍物检测模块用于检测汽车前方是否有障碍物并在检测到有障碍物时向工控机发送信号；
所述操作控制模块包括手动或自动两种模式，所述手动模式用于驾驶员对电动客车进行手动驾驶，所述自动模式用于根据所述自动导航模块和所述障碍物检测模块完成电动客车的自动点火、自动换挡、自动转向、自动加速、自动制动、自动泊车和自动熄火，对电动客车进行自动驾驶；
所述制动能量回馈及强制发电模块用于在电动客车减速或高速行车过程中通过电机进行强制发电；
所述故障诊断模块用于监测电动客车的控制系统是否正常，如出现故障则提醒驾驶员；
所述组合仪表显示模块用于显示电动客车的实时运行信息；
所述电动门窗控制模块用于对电动客车的门窗进行控制；
所述车灯控制模块用于对电动客车的车灯进行控制；
所述电动空调控制模块用于对电动客车的空调进行控制。
优选的，所述高速CAN总线采用差分信号传输，且传输速率大于或等于每秒500千比特。
优选的，所述制动能量回馈及强制发电模块的具体操作步骤如下：
S1.在电动客车减速或高速行车过程中，判断当前电机转矩是否降为0，若是，制动能量回馈功能或强制发电功能开启，若否，则制动能量回馈功能或强制发电功能关闭；
S2.根据预先设定的参数判断制动能量回馈功能或强制发电功能执行需要满足的条件，包括变速器档位、电池SOC、当前车速、电驱系统温度、加速踏板深度和刹车踏板情况，满足条件则发出强制发电信号；
S3.整车控制器实时监控并执行S1和S2。
优选的，所述制动能量回馈功能是指在电动客车减速时利用车轮带动电机发电；所述强制发电功能是指在高速行车过车中，发动机驱动电动客车行驶，电机所在一侧的车轮带动电机发电。
优选的，所述障碍物检测模块包括双目摄像头、毫米波雷达、超声波传感器和激光扫描仪，所述双目摄像头和所述激光扫描仪用于探测电动客车前方的障碍物，所述毫米波雷达和所述超声波传感器用于探测电动客车周边及后方障碍物。
优选的，所述操作控制模块包括自动换挡单元、自动熄火单元、自动泊车单元、自动点火单元、自动加速控制单元、自动制动单元和自动转向单元；
所述自动换挡单元用于在电动客车进行自动驾驶时进行档位的变换；
所述自动泊车单元用于在电动客车到达指定地域后对电动客车进行泊车；
所述自动熄火单元用于在电动客车泊车完成后进行熄火；
所述自动点火单元用于电动客车在接收到自动驾驶命令后进行启动；
所述自动加速控制单元用于电动客车在自动驾驶时进行加速；
所述自动制动单元用于电动客车在自动驾驶时进行制动减速或停车；
所述自动转向单元用于电动客车在自动驾驶时根据所述自动导航模块的导航进行转向。
优选的，所述故障诊断模块的具体操作步骤如下：
S1.电动客车在正常运行时，整车控制器的输入、输出信号的电压值都有一定的变化范围；
S2.当某一信号的电压值超出这一范围，并且这一现象在一段时间内不会消失，整车控制器便判断为这一部分出现故障，点亮故障指示灯。
优选的，还包括远程控制模块，所述远程控制模块和所述整车控制器通过所述第四高速CAN总线通讯连接，所述远程控制模块用于将电动客车的实时运行信息发送给监控平台。
本发明提供的一种用于电动客车整车的控制系统，整车控制器分别通过第一高速CAN总线与自动导航模块、障碍物检测模块和操作控制模块通讯连接，通过第二高速CAN总线与电池管理模块、制动能量回馈及强制发电模块和充放电控制模块通讯连接，通过第三高速CAN总线与电机控制模块通讯连接，通过第四高速CAN总线与故障诊断模块通讯连接，通过设置多个高速CAN总线，且进行合理布局，可较大程度地避免由于信号干扰、错误帧增多、负载率过高而导致的该控制系统通信瘫痪，保证该控制系统的正常运行，同时通过LIN总线适用于对网络的带宽、性能或容错功能没有过高要求的模块进行通讯，该控制系统的通讯网络既满足电动客车的通讯要求，且降低成本。
另外，本发明还通过自动导航模块、障碍物检测模块和操作控制模块可实现电动客车的自动驾驶，且有更高的准确性以及安全性，通过制动能量回馈及强制发电模块可以实现电动客车在制动时的能量回馈以及高速行驶时的强制发电，对于城市路段可增加电动客车至少30-50KM续航里程，对于高速路段可增加电动客车至少60-80km续航里程，提高电动客车的续航能力。
附图说明
图1为本发明的一种用于电动客车整车的控制系统的模块示意图；
图2为本发明的操作控制模块的模块示意图；
图3为本发明的障碍物检测模块的模块示意图；
图4为本发明的制动能量回馈及强制发电模块的具体操作流程示意图；
图5为本发明的故障诊断模块的具体操作流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
请参阅图1-5，本发明提供一种用于电动客车整车的控制系统，包括：整车控制器、多个高速CAN总线和LIN总线，其中所述多个高速CAN总线包括第一高速CAN总线、第二高速CAN总线、第三高速CAN总线和第四高速CAN总线。
所述整车控制器通过第一高速CAN总线并联有自动导航模块、障碍物检测模块和操作控制模块，所述整车控制器通过第二高速CAN总线并联有电池管理模块、制动能量回馈及强制发电模块和充放电控制模块，所述整车控制器通过第三高速CAN总线连接有电机控制模块，所述整车控制器通过第四高速CAN总线连接有故障诊断模块和远程控制模块，其中所述第一高速CAN总线和第三高速CAN总线的传输速率高于所述第二高速CAN总线和第四高速CAN总线的传输速率，优选地，所述第一高速CAN总线和第三高速CAN总线的传输速率比所述第二高速CAN总线和第四高速CAN总线的传输速率高30％-60％，通过设置不同传输速率的高速CAN总线，可以更好地区分较高优先级业务和普通优先级业务，充分保证较高优先级业务能够以更大的数据吞吐量、更低的时延进行可靠传输，进一步提高电动客车自动驾驶的准确性和安全性。
所述LIN总线通过转换网关与所述第一高速CAN总线通讯连接，所述LIN总线上并联有组合仪表显示模块、电动门窗控制模块、车灯控制模块和电动空调控制模块。
所述第一高速CAN总线控制自动导航模块、障碍物检测模块和操作控制模块与所述整车控制器之间的通讯，具体地：
所述自动导航模块用于获得电动客车的当前位置信息，并传输位置信息至整车控制器；
所述障碍物检测模块用于检测汽车前方是否有障碍物并在检测到有障碍物时向工控机发送信号，优选地，如图3所示，所述障碍物检测模块包括双目摄像头、毫米波雷达、超声波传感器和激光扫描仪，所述双目摄像头和所述激光扫描仪用于探测电动客车前方的障碍物，所述毫米波雷达和所述超声波传感器用于探测电动客车周边及后方障碍物。
所述操作控制模块包括手动或自动两种模式，所述手动模式用于驾驶员对电动客车进行手动驾驶，所述自动模式用于根据所述自动导航模块和所述障碍物检测模块完成电动客车的自动点火、自动换挡、自动转向、自动加速、自动制动、自动泊车和自动熄火，对电动客车进行自动驾驶。优选地，如图2所示，所述操作控制模块包括自动换挡单元、自动熄火单元、自动泊车单元、自动点火单元、自动加速控制单元、自动制动单元和自动转向单元；其中，所述自动换挡单元用于在电动客车进行自动驾驶时进行档位的变换；所述自动泊车单元用于在电动客车到达指定地域后对电动客车进行泊车；所述自动熄火单元用于在电动客车泊车完成后进行熄火；所述自动点火单元用于电动客车在接收到自动驾驶命令后进行启动；所述自动加速控制单元用于电动客车在自动驾驶时进行加速；所述自动制动单元用于电动客车在自动驾驶时进行制动减速或停车；所述自动转向单元用于电动客车在自动驾驶时根据所述自动导航模块的导航进行转向。
所述第二高速CAN总线控制电池管理模块、制动能量回馈及强制发电模块和充放电控制模块与所述整车控制器之间的通讯，具体地：
所述电池管理模块用于测量电动客车的动力电池的电气参数和热参数以及完成电量计算、安全管理以及均衡管理；
所述制动能量回馈及强制发电模块用于在电动客车减速或高速行车过程中通过电机进行强制发电，具体地，如图4所示，所述制动能量回馈及强制发电模块的具体操作步骤如下：
S1.在电动客车减速或高速行车过程中，判断当前电机转矩是否降为0，若是，制动能量回馈功能或强制发电功能开启，若否，则制动能量回馈功能或强制发电功能关闭；
S2.根据预先设定的参数判断制动能量回馈功能或强制发电功能执行需要满足的条件，包括变速器档位、电池SOC、当前车速、电驱系统温度、加速踏板深度和刹车踏板情况，满足预设条件例如车速超过预定值，则发出强制发电信号；
S3.整车控制器实时监控并执行S1和S2。
其中，所述制动能量回馈功能是指在电动客车减速时利用车轮带动电机发电；所述强制发电功能是指在高速行车过车中，发动机驱动电动客车行驶，电机所在一侧的车轮带动电机发电。
所述充放电控制模块用于根据电动客车的动力电池的情况，在对动力电池充放电时自动控制充电放电参数。
所述第三高速CAN总线控制电机控制模块与所述整车控制器之间的通讯，具体地：
所述电机控制模块用于接收到控制和扭矩指令后，控制驱动电动客车的电机并监控电机的状态和热管理。
所述第四高速CAN总线控制故障诊断模块和远程控制模块与所述整车控制器之间的通讯，具体地：
所述故障诊断模块用于监测电动客车的控制系统是否正常，如出现故障则提醒驾驶员或进行远程报警，具体的，如图5所示，所述故障诊断模块的具体操作步骤如下：
S1.电动客车在正常运行时，整车控制器的输入、输出信号的电压值都有预定的变化范围；
S2.当某一信号的电压值超出所述预定的变化范围，并且这一现象持续时间超过预设时间阈值，则整车控制器便判断为这一部分出现故障，点亮相应的故障指示灯。
所述远程控制模块用于与云端服务器进行指令和数据交互，将电动客车的实时运行信息发送给远端的监控平台，以便远程操控电动客车的驾驶情况，例如规划路径、远程调度等。
所述LIN总线用于控制对网络带宽、性能或容错能力没有过高要求的组合仪表显示模块、电动门窗控制模块、车灯控制模块和电动空调控制模块，可以有效降低整车成本，具体地：
所述组合仪表显示模块用于显示电动客车的实时运行信息；
所述电动门窗控制模块用于对电动客车的门窗进行控制；
所述车灯控制模块用于对电动客车的车灯进行控制；
所述电动空调控制模块用于对电动客车的空调进行控制。
具体的，所述高速CAN总线采用差分信号传输，且所述第二高速CAN总线和第四高速CAN总线的传输速率大于或等于每秒500千比特。
本发明提供的一种用于电动客车整车的控制系统，整车控制器分别通过第一高速CAN总线与自动导航模块、障碍物检测模块和操作控制模块通讯连接，通过第二高速CAN总线与电池管理模块、制动能量回馈及强制发电模块和充放电控制模块通讯连接，通过第三高速CAN总线与电机控制模块通讯连接，通过第四高速CAN总线与故障诊断模块通讯连接，通过设置多个高速CAN总线，且进行合理布局，可较大程度地避免由于信号干扰、错误帧增多、负载率过高而导致的该控制系统通信瘫痪，保证该控制系统的正常运行，同时通过LIN总线适用于对网络的带宽、性能或容错功能没有过高要求的模块进行通讯，该控制系统的通讯网络既满足电动客车的通讯要求，且降低成本。
另外，本发明还通过自动导航模块、障碍物检测模块和操作控制模块实现电动客车的自动驾驶，且有更高的准确性以及安全性；通过制动能量回馈及强制发电模块可以实现电动客车在制动时的能量回馈以及高速行驶时的强制发电，对于城市路段可增加电动客车至少30-50KM续航里程，对于高速路段可增加电动客车至少60-80km续航里程，提高电动客车的续航能力。
最后应说明的是：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，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，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)

1.一种用于电动客车整车的控制系统，其特征在于，包括：整车控制器、多个高速CAN总线和LIN总线，其中所述多个高速CAN总线包括第一高速CAN总线、第二高速CAN总线、第三高速CAN总线和第四高速CAN总线；
所述整车控制器通过第一高速CAN总线并联有自动导航模块、障碍物检测模块和操作控制模块，所述整车控制器通过第二高速CAN总线并联有电池管理模块、制动能量回馈及强制发电模块和充放电控制模块，所述整车控制器通过第三高速CAN总线连接有电机控制模块，所述整车控制器通过第四高速CAN总线连接有故障诊断模块和远程控制模块，其中所述第一高速CAN总线和第三高速CAN总线的传输速率高于所述第二高速CAN总线和第四高速CAN总线的传输速率；
所述LIN总线通过转换网关与所述第一高速CAN总线通讯连接，所述LIN总线上并联有组合仪表显示模块、电动门窗控制模块、车灯控制模块和电动空调控制模块。
2.根据权利要求1所述的一种用于电动客车整车的控制系统，其特征在于：
所述第一高速CAN总线和第三高速CAN总线的传输速率比所述第二高速CAN总线和第四高速CAN总线的传输速率高30％-60％；
所述高速CAN总线采用差分信号传输，且所述第二高速CAN总线和第四高速CAN总线的传输速率大于或等于每秒500千比特。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于电动客车整车的控制系统，其特征在于：
所述第一高速CAN总线控制自动导航模块、障碍物检测模块和操作控制模块与所述整车控制器之间的通讯；
所述自动导航模块用于获得电动客车的当前位置信息，并传输位置信息至整车控制器；
所述障碍物检测模块用于检测汽车前方是否有障碍物并在检测到有障碍物时向工控机发送信号；
所述操作控制模块包括手动或自动两种模式，所述手动模式用于驾驶员对电动客车进行手动驾驶，所述自动模式用于根据所述自动导航模块和所述障碍物检测模块完成电动客车的自动点火、自动换挡、自动转向、自动加速、自动制动、自动泊车和自动熄火，对电动客车进行自动驾驶。
4.根据权利要求3所述的一种用于电动客车整车的控制系统，其特征在于：
所述障碍物检测模块包括双目摄像头、毫米波雷达、超声波传感器和激光扫描仪，所述双目摄像头和所述激光扫描仪用于探测电动客车前方的障碍物，所述毫米波雷达和所述超声波传感器用于探测电动客车周边及后方障碍物；
所述操作控制模块包括自动换挡单元、自动熄火单元、自动泊车单元、自动点火单元、自动加速控制单元、自动制动单元和自动转向单元。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种用于电动客车整车的控制系统，其特征在于：
所述第二高速CAN总线控制电池管理模块、制动能量回馈及强制发电模块和充放电控制模块与所述整车控制器之间的通讯；
所述电池管理模块用于测量电动客车的动力电池的电气参数和热参数以及完成电量计算、安全管理以及均衡管理；
所述制动能量回馈及强制发电模块用于在电动客车减速或高速行车过程中通过电机进行强制发电；
所述充放电控制模块用于根据电动客车的动力电池的情况，在对动力电池充放电时自动控制充电放电参数。
6.根据权利要求5所述的一种用于电动客车整车的控制系统，其特征在于：
所述制动能量回馈及强制发电模块的具体操作步骤如下：
S1.在电动客车减速或高速行车过程中，判断当前电机转矩是否降为0，若是，制动能量回馈功能或强制发电功能开启，若否，则制动能量回馈功能或强制发电功能关闭；
S2.根据预先设定的参数判断制动能量回馈功能或强制发电功能执行需要满足的条件，包括变速器档位、电池SOC、当前车速、电驱系统温度、加速踏板深度和刹车踏板情况，满足预设条件则发出强制发电信号；
S3.整车控制器实时监控并执行S1和S2。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种用于电动客车整车的控制系统，其特征在于：
所述第三高速CAN总线控制电机控制模块与所述整车控制器之间的通讯；
所述电机控制模块用于接收到控制和扭矩指令后，控制驱动电动客车的电机并监控电机的状态和热管理。
8.根据权利要求1-7任一项所述的一种用于电动客车整车的控制系统，其特征在于：
所述第四高速CAN总线控制故障诊断模块和远程控制模块与所述整车控制器之间的通讯；
所述故障诊断模块用于监测电动客车的控制系统是否正常，如出现故障则提醒驾驶员或进行远程报警；
所述远程控制模块用于与云端服务器进行指令和数据交互，将电动客车的实时运行信息发送给远端的监控平台。
9.根据权利要求8所述的一种用于电动客车整车的控制系统，其特征在于：
所述故障诊断模块的具体操作步骤如下：
S1.电动客车在正常运行时，整车控制器的输入、输出信号的电压值都有预定的变化范围；
S2.当某一信号的电压值超出所述预定的变化范围，并且这一现象持续时间超过预设时间阈值，则整车控制器便判断为这一部分出现故障，点亮相应的故障指示灯。
10.根据权利要求1-9任一项所述的一种用于电动客车整车的控制系统，其特征在于：
所述LIN总线用于控制对网络带宽、性能或容错能力没有过高要求的组合仪表显示模块、电动门窗控制模块、车灯控制模块和电动空调控制模块；
所述组合仪表显示模块用于显示电动客车的实时运行信息；
所述电动门窗控制模块用于对电动客车的门窗进行控制；
所述车灯控制模块用于对电动客车的车灯进行控制；
所述电动空调控制模块用于对电动客车的空调进行控制。
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