CN112810500B - 环卫车及其上装控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环卫车及其上装控制系统，系统包括整车控制器、动力电池、电力电子单元、高压配电盒、上装电机控制器和上装控制器，其中，电力电子单元与动力电池电连接；高压配电盒的第一端与电力电子单元的取电口电连接，高压配电盒的第二端与上装电机控制器的供电端电连接；上装控制器分别与整车控制器、上装电机控制器和高压配电盒通信连接，上装控制器用于通过高压配电盒对上装电机控制器进行上装上电或下电控制。该环卫车的上装控制系统，通过上装控制器与整车控制器的通信连接和高压配电盒的设置，有助于提升上装上电的可靠性和安全性，避免动力电池的过放。

Description

环卫车及其上装控制系统

技术领域

本发明涉及上装技术领域，尤其涉及一种环卫车的上装控制系统和一种环卫车。

背景技术

电动商用车电压平台一般为DC320V或DC540V，直流母线回路电流可达500A，电压高，电流大，若无规范的控制策略，会导致上装绝缘防护失效、漏电、零部件损坏或者功能失效，甚至影响底盘的正常行驶。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种环卫车的上装控制系统，以提升上装上电的可靠性和安全性，避免动力电池的过放。

本发明的第二个目的在于提出一种环卫车。

为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种环卫车的上装控制系统，包括整车控制器、动力电池、电力电子单元、高压配电盒、上装电机控制器和上装控制器，其中，所述电力电子单元与所述动力电池电连接；所述高压配电盒的第一端与所述电力电子单元的取电口电连接，所述高压配电盒的第二端与所述上装电机控制器的供电端电连接；所述上装控制器分别与所述整车控制器、所述上装电机控制器和所述高压配电盒通信连接，所述上装控制器用于通过所述高压配电盒对所述上装电机控制器进行上装上电或下电控制。

本发明实施例的环卫车的上装控制系统，通过上装控制器与整车控制器的通信连接，实现了上装和底盘的通信，便于获取动力电池的相关信息，从而有助于提升上装上电的可靠性，避免动力电池的过放；通过高压配电盒的设置，有助于提升上装上电的安全性。

另外，本发明实施例的环卫车的控制系统还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述电力电子单元的取电口包括正取电口和负取电口，所述上装电机控制器的供电端包括正供电端和负供电端，所述负供电端与所述负取电口电连接，所述高压配电盒包括主接触器、预充接触器和预充电阻，所述主接触器的一端与所述正取电口电连接，所述主接触器的另一端与所述正供电端电连接，所述预充接触器与所述预充电阻串联后与所述主接触器并联连接；其中，所述上装控制器分别与所述主接触器和所述预充接触器的控制端通信连接，用于对所述主接触器和所述预充接触器分别进行通断控制。

根据本发明的一个实施例，所述上装控制器具体用于：在所述环卫车启动时，判断所述上装控制器与所述整车控制器之间的通信是否正常；如果所述上装控制器与所述整车控制器之间的通信正常，则从所述整车控制器获取所述动力电池的SOC值；对所述SOC值进行判断；如果所述SOC值大于第一预设值，则从所述整车控制器获取所述环卫车的底盘上电状态；对所述底盘上电状态进行判断；如果所述底盘处于上电状态，则判定所述环卫车满足上装上电条件。

根据本发明的一个实施例，所述上装控制器具体还用于：在接收到上装上电指令时，判断所述上装控制器与所述上装电机控制器之间的通信是否正常；如果所述上装控制器与所述上装电机控制器之间的通信正常，则控制所述预充接触器闭合；获取所述上装电机控制器的端电压，并对所述端电压进行判断；如果所述端电压满足预充条件，则控制所述主接触器闭合，并控制所述预充接触器断开。

根据本发明的一个实施例，所述上装控制器具体还用于：在接收到下电指令或者检测到所述动力电池的SOC值小于第二预设值时，进行上装下电控制。

根据本发明的一个实施例，所述上装控制器具体还用于：在所述上装电机控制器发生故障时，获取所述上装电机控制器的故障信息；根据所述故障信息判断所述上装电机控制器发生故障的等级；如果所述等级为一级，则通过所述整车控制器控制所述环卫车的仪表显示报警信息；如果所述等级为二级，则控制所述上装电机控制器降功率运行；如果所述等级为三级，则进行上装下电控制。

根据本发明的一个实施例，所述进行上装下电控制，包括：向所述上装电机控制发送转速置零指令，以使所述上装电机控制器控制上装电机减速至零；在所述上装电机减速过程中，从所述上装电机控制器获取所述上装电机的转速和工作电流；对所述转速和所述工作电流进行判断；如果所述转速小于预设转速且所述工作电流小于预设电流，则控制所述主接触器断开。

根据本发明的一个实施例，所述上装电机控制器发生的故障包括上装电机控制器母线过压故障、上装电机控制器母线欠压故障、上装电机控制器母线过流故障、上装电机控制器温度故障、上装电机温度故障、上装电机超速故障、上装电机控制器通信故障、上装电机控制器硬件故障、转速传感器故障、温度传感器故障、上装电机控制器低压欠压故障中的至少一个。

根据本发明的一个实施例，所述上装电机控制器母线过流故障、所述上装电机控制器硬件故障和所述上装电机控制器低压欠压故障中存在三级故障。

为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种环卫车，包括上述的环卫车的上装控制系统。

本发明实施例的环卫车，采用上述的环卫车的上装控制系统，通过上装控制器与整车控制器的通信连接，实现了上装和底盘的通信，便于获取动力电池的相关信息，从而有助于提升上装上电的可靠性，避免动力电池的过放；通过高压配电盒的设置，有助于提升上装上电的安全性。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是本发明实施例的环卫车的上装控制系统的结构框图；

图2是本发明一个实施例的高压配电盒的结构示意图；

图3是本发明一个实施例的上装上电条件的判断流程图；

图4是本发明一个实施例的上装上电的流程图；

图5是本发明一个实施例的上装下电的流程图；

图6是本发明另一个实施例的上装下电的流程图；

图7是本发明一个实施例的分级控制的流程图；

图8是本发明实施例的环卫车的结构框图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述本发明实施例的环卫车及其上装控制系统。

图1是本发明是实施例的环卫车的上装控制系统的结构框图。

如图1所示，该环卫车的上装控制系统100包括整车控制器110、动力电池120、电力电子单元130、高压配电盒140、上装电机控制器150和上装控制器160。其中，动力电池120、电力电子单元130设置在环卫车的底盘，高压配电盒140、上装电机控制器150和上装控制器160设置在环卫车的上装。

参见图1，电力电子单元130与动力电池120电连接；高压配电盒140的第一端与电力电子单元130的取电口电连接，高压配电盒140的第二端与上装电机控制器150的供电端电连接；上装控制器160分别与整车控制器110、上装电机控制器150和高压配电盒140通信连接，上装控制器160用于通过高压配电盒140对上装电机控制器150进行上装上电或下电控制。

具体地，上装控制器160与整车控制器110、上装电机控制器150和高压配电盒140之间可采用CAN总线进行通信连接，可实现数据通信的可靠性、实时性和灵活性。上装控制器160在控制上装上电时，可通过CAN总线通信控制高压配电单元140对上装电机控制器进行预充，预充完成后，可将上装电机控制器150作为高压支路接入电力电子单元130高压主路，获取底盘动力电池120的电能，由此可增加上装上电的安全性。在上装上电完成后，上装控制器160可通过CAN总线通信控制上装电机控制器150的转速(转矩)和功率。

同时，上装控制器160还可从整车控制器110获取动力电池120的SOC(StateofCharge，荷电状态)值、底盘高压上电状态和底盘最大放电功率等，并根据该参数进行上装上电控制或者控制上装电机控制器150的转速(转矩)和功率，由此，可避免上装功能失效(或无法高压上电)、整车SOC值过低车辆无法返程或者动力电池过放等。

在本发明的一个实施例中，如图2所示，电力电子单元130的取电口包括正取电口和负取电口，上装电机控制器150的供电端包括正供电端和负供电端，负供电端与负取电口电连接，高压配电盒140包括主接触器KM1、预充接触器KM2和预充电阻R，主接触器KM1的一端与正取电口电连接，主接触器KM1的另一端与正供电端电连接，预充接触器KM2与预充电阻R串联后与主接触器KM1并联连接。

在该实施例中，上装控制器160分别与主接触器KM1和预充接触器看萌的控制端通信连接，用于对主接触器KM1和预充接触器KM2分别进行通断控制。

具体地，高压配电盒140的主要功能为预充、提供动力电源通路及断路和过流保护。参见图2，预充接触器KM2和主接触器KM1均为常开触点，通过其线圈端通电和断电来实现接触器的闭合断开。在控制上装上电时，上装控制器160可先控制KM2闭合，以进行预充，即给上装电机控制器150进行大电容进行充电，在上装电机控制器150的端电压达到一定值时，可控制KM1闭合，之后控制KM2断开，由此可以减少接触器闭合时火花拉弧，降低冲击，增加安全性。

另外，图2还示出了高压配电盒140包括两个配电支路，分别为油泵配电支路、风机电机配电支路，每个配电支路中可连接有熔断器，以对相应的上装支路进行过流保护。当然，可根据上装电机控制器150的实际使用情况，将配电支路扩展至3路，甚至5路等。

可选地，为实现对各配电支路的独立控制，可在各配电支路中设置接触器，由此，可在需要对某个上装支路上电时，仅需对该接触器和KM1、KM2进行控制。

在本发明的一个实施例中，如图3所示，上装控制器160具体可用于判断环卫车是否满足上装上电条件，包括：在环卫车启动时，判断上装控制器160与整车控制器110之间的通信是否正常；如果上装控制器160与整车控制器110之间的通信正常，则从整车控制器110获取动力电池120的SOC值；对SOC值进行判断；如果SOC值大于第一预设值，则从整车控制器110获取环卫车的底盘上电状态；对底盘上电状态进行判断；如果底盘处于上电状态，则判定环卫车满足上装上电条件。

具体地，如果整车控制器110向上装控制器160发送的CAN通信报文中rollingcounter为定值，则可判定整车控制器110与上装控制器160通信异常，此时，上装控制器160可输出故障信息；如果整车控制器110向上装控制器160发送的CAN通信报文中rollingcounter为顺序跳动值如十六进制数0-F，则可判定整车控制器110与上装控制器160通信正常。

动力电池120的SOC值可由对动力电池120进行管理的电池管理器获取并发送给整车控制器110，进而上装控制器160可通过CAN通信从整车控制器110获取到动力电池120的SOC值。如果SOC值大于第一预设值(如20％)，则说明动力电池120能够满足环卫车的当前用电需求，此时上装控制器160可从整车控制器110获取环卫车的底盘上电状态，以判断底盘是否高压上电。

应当理解，若整车控制器110与上装控制器160通信异常、动力电池120的SOC值小于或等于第一预设值、底盘未高压上电中的一个不满足，则判定环卫车不满足上装上电条件。

由此，通过环卫车是否满足上装上电条件的判断，可保证上装上电的可靠性。

在本发明的一个实施例中，如图4所示，上装控制器160具体还可用于进行上装上电控制，包括：在接收到上装上电指令时，判断上装控制器160与上装电机控制器150之间的通信是否正常；如果上装控制器160与上装电机控制器150之间的通信正常，则控制预充接触器KM2闭合；获取上装电机控制器150的端电压，并对端电压进行判断；如果端电压满足预充条件，则控制主接触器KM1闭合，并控制预充接触器KM2断开。

其中，预充条件可以是端电压大于一定值(如350V、400V等)且大于动力电池120电压的预设倍数(如90％、95％等)。

具体地，上装上电指令可以是用户通过环卫车上的控制按钮输入的，可也以是在判定环卫车满足上装上电条件时，自动生成的。参见图2、图4，在控制上装上电时，上装控制器160可先控制KM2闭合，以进行预充，在上装电机控制器150的端电压满足预充条件时，可控制KM1闭合，之后控制KM2断开。

参见图4，在发送闭合指令给KM2后，还可对KM2的状态进行检测，如果KM2在预设时间(如5s)内未闭合，则报预充超时故障。预充过程中，还可检测KM1的状态，如果在端电压未满足预充条件时，KM1闭合，说明KM1故障，则报预充超时故障；如果在端电压未满足预充条件时，KM1断开，说明KM1正常，则返回至端电压的判断步骤。在端电压满足预充条件时，向KM1发送闭合指令，并检测KM1是否处于闭合状态，若检测到KM1未闭合，则返回至端电压的判断步骤，若检测次数达到预设次数(如3次)时，KM1均未闭合，则报上装上电失败。若检测次数小于预设次数时，即检测到KM1闭合，则在KM1闭合后，断开KM2，上装上电成功。

在本发明的一个实施例中，如图5、图6所示，上装控制器160具体还可用于进行上装下电控制，包括：在接收到下电指令或者检测到动力电池120的SOC值小于第二预设值时，进行上装下电控制。

参见图5、图6，上装下电控制包括：向上装电机控制150发送转速置零指令，以使上装电机控制器150控制上装电机减速至零；在上装电机减速过程中，从上装电机控制器150获取上装电机的转速和工作电流；对转速和工作电流进行判断；如果转速小于预设转速且工作电流小于预设电流，则控制主接触器KM1断开。

需要说明的是，参见图5、图6，若上装控制器160请求转速为零后，一定时间如15s内，上装电机控制器150反馈上装电机转速超过预设转速如30r/min，则重复转速置零控制，直至转速下降至30r/min以下；若超过一定时间，上装电机控制器150反馈的上装电机转速仍超过预设转速如30r/min，则报上装电机控制器150或旋变故障。

在本发明的一个实施例中，如图7所示，上装控制器160具体还可用于：在上装电机控制器150发生故障时，获取上装电机控制器150的故障信息；根据故障信息判断上装电机控制器150发生故障的等级；如果等级为一级，则通过整车控制器110控制环卫车的仪表显示报警信息；如果等级为二级，则控制上装电机控制器150降功率运行(可以是将上装电机转速置为一较小的转速，如800r/min)；如果等级为三级，则进行上述的上装下电控制。

由此，通过故障分级，并根据故障等级进行控制，能够提升系统稳定性，降低了不必要的停机。

作为一个示例，如表1所示，上装电机控制器150发生的故障包括上装电机控制器母线过压故障、上装电机控制器母线欠压故障、上装电机控制器母线过流故障、上装电机控制器温度故障、上装电机温度故障、上装电机超速故障、上装电机控制器通信故障、上装电机控制器硬件故障、转速传感器故障、温度传感器故障、上装电机控制器低压欠压故障中的至少一个。

表1

参见表1，上装电机控制器母线过流故障、上装电机控制器硬件故障和上装电机控制器低压欠压故障中存在三级故障。

综上所述，本发明实施例的环卫车的上装控制系统，具有如下优点：

1)能够有效避免底盘和上装上电时序不同造成的预充电失败，避免动力电池的SOC值过低时上装仍然作业造成的环卫车无法返航，避免上装电机控制器发生故障造成的底盘高压主路功能失效；

2)无论上装电机控制器中存在的支路数量是多是少，都可采用该上装控制系统中的高压配电盒进行配电，增大了上装的兼容性和功能扩展性；

3)可实现底盘与上装的实时通信，实现信息交互；

4)通过对上装电机控制器的故障等级，对上装功能进行分级处理，能够避免上装功能失效及元器件的损伤，同时通过从上装总线中读取故障信息，可降低故障诊断的时间。

图8是本发明实施例的环卫车的结构框图。

如图8所示，本发明实施例的环卫车1000包括上述实施例的环卫车的上装控制系统100。

本发明实施例的环卫车，采用上述的上装控制系统，具有如下优点：

1)能够有效避免底盘和上装上电时序不同造成的预充电失败，避免动力电池的SOC值过低时上装仍然作业造成的环卫车无法返航，避免上装电机控制器发生故障造成的底盘高压主路功能失效；

2)无论上装电机控制器中存在的支路数量是多是少，都可采用该上装控制系统中的高压配电盒进行配电，增大了上装的兼容性和功能扩展性；

3)可实现底盘与上装的实时通信，实现信息交互；

4)通过对上装电机控制器的故障等级，对上装功能进行分级处理，能够避免上装功能失效及元器件的损伤，同时通过从上装总线中读取故障信息，可降低故障诊断的时间。

另外，本发明实施例的环卫车的其他构成及作用对本领域的技术人员来说是已知的，为减少冗余，此处不做赘述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种环卫车的上装控制系统，其特征在于，包括整车控制器、动力电池、电力电子单元、高压配电盒、上装电机控制器和上装控制器，其中，

所述电力电子单元与所述动力电池电连接；

所述高压配电盒的第一端与所述电力电子单元的取电口电连接，所述高压配电盒的第二端与所述上装电机控制器的供电端电连接；

所述上装控制器分别与所述整车控制器、所述上装电机控制器和所述高压配电盒通信连接，所述上装控制器用于通过所述高压配电盒对所述上装电机控制器进行上装上电或下电控制，包括：所述上装控制器在控制所述上装电机控制器上电时，所述上装控制器控制所述高压配电单元对所述上装电机控制器进行预充，预充完成后，所述上装控制器控制所述上装电机控制器接入所述电力电子单元；

所述电力电子单元的取电口包括正取电口和负取电口，所述上装电机控制器的供电端包括正供电端和负供电端，所述负供电端与所述负取电口电连接，所述高压配电盒包括主接触器、预充接触器和预充电阻，所述主接触器的一端与所述正取电口电连接，所述主接触器的另一端与所述正供电端电连接，所述预充接触器与所述预充电阻串联后与所述主接触器并联连接；

其中，所述上装控制器分别与所述主接触器和所述预充接触器的控制端通信连接，用于对所述主接触器和所述预充接触器分别进行通断控制；

所述上装控制器具体还用于：在接收到上装上电指令时，判断所述上装控制器与所述上装电机控制器之间的通信是否正常；如果所述上装控制器与所述上装电机控制器之间的通信正常，则控制所述预充接触器闭合；获取所述上装电机控制器的端电压，并对所述端电压进行判断；如果所述端电压满足预充条件，则控制所述主接触器闭合，并控制所述预充接触器断开。

2.如权利要求1所述的环卫车的上装控制系统，其特征在于，所述上装控制器具体用于：

在所述环卫车启动时，判断所述上装控制器与所述整车控制器之间的通信是否正常；

如果所述上装控制器与所述整车控制器之间的通信正常，则从所述整车控制器获取所述动力电池的SOC值；

对所述SOC值进行判断；

如果所述SOC值大于第一预设值，则从所述整车控制器获取所述环卫车的底盘上电状态；

对所述底盘上电状态进行判断；

如果所述底盘处于上电状态，则判定所述环卫车满足上装上电条件。

3.如权利要求1所述的环卫车的上装控制系统，其特征在于，所述上装控制器具体还用于：

在接收到下电指令或者检测到所述动力电池的SOC值小于第二预设值时，进行上装下电控制。

4.如权利要求1所述的环卫车的上装控制系统，其特征在于，所述上装控制器具体还用于：

在所述上装电机控制器发生故障时，获取所述上装电机控制器的故障信息；

根据所述故障信息判断所述上装电机控制器发生故障的等级；

如果所述等级为一级，则通过所述整车控制器控制所述环卫车的仪表显示报警信息；

如果所述等级为二级，则控制所述上装电机控制器降功率运行；

如果所述等级为三级，则进行上装下电控制。

5.如权利要求3或4所述的环卫车的上装控制系统，其特征在于，所述进行上装下电控制，包括：

向所述上装电机控制发送转速置零指令，以使所述上装电机控制器控制上装电机减速至零；

在所述上装电机减速过程中，从所述上装电机控制器获取所述上装电机的转速和工作电流；

对所述转速和所述工作电流进行判断；

如果所述转速小于预设转速且所述工作电流小于预设电流，则控制所述主接触器断开。

6.如权利要求5所述的环卫车的上装控制系统，其特征在于，所述上装电机控制器发生的故障包括上装电机控制器母线过压故障、上装电机控制器母线欠压故障、上装电机控制器母线过流故障、上装电机控制器温度故障、上装电机温度故障、上装电机超速故障、上装电机控制器通信故障、上装电机控制器硬件故障、转速传感器故障、温度传感器故障、上装电机控制器低压欠压故障中的至少一个。

7.如权利要求6所述的环卫车的上装控制系统，其特征在于，所述上装电机控制器母线过流故障、所述上装电机控制器硬件故障和所述上装电机控制器低压欠压故障中存在三级故障。

8.一种环卫车，其特征在于，包括如权利要求1-7中任一项所述的环卫车的上装控制系统。

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