一种无人电动拖拉机整车控制系统的制作方法

本发明涉及微电子机械系统技术领域，具体为一种无人电动拖拉机整车控制系统。

背景技术：

随着国内新能源技术的不断发展，汽车领域已经掀起一场由电能代替化石能源的浪潮。作为农业领域至关重要的生产要素，农机装备的电气化也越来越受到重视。

国内现有的拖拉机依旧停留在柴油机作为动力来源的状态，而且是有人驾驶的，相应的整车控制装置也都是相匹配的柴油机有人驾驶控制器，想要实现拖拉机的纯电动无人驾驶，就必须做出相对应的无人驾驶电动拖拉机整车控制系统。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种无人电动拖拉机整车控制系统，采用纯电动技术，改变了国内普遍采用柴油机的现状，通过控制电机的正反转即可实现前进与倒车功能，通过can总线实现与上位机的通讯，可实现对整车各技术参数的实时修改和监控功能，可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种无人电动拖拉机整车控制系统，包括电动拖拉机整车控制系统、转向控制系统、上电控制策略、下电控制策略、行车控制策略和故障诊断，所述电动拖拉机整车控制系统包括电池模块，电池模块作为整车供电单元，电池模块与主控单元连接，所述主控单元分别与模/数转换模块、can通信隔离模块、继电器板、大功率继电器组和刹车电推杆驱动电路板相连，所述模/数转换模块连接有角度传感器、温度传感器和力传感器，用于采集温度、角度和刹车电推杆的压力信号，包含有i/v变换电路，将电流信号转换为0～5v的电压信号，所述can通信隔离模块用于接收整车传输的can报文，包括电池系统、电机系统、远程控制接收机和车载显示屏，can通信隔离模块将电机系统和电池系统隔离并将电机系统和电池系统接口接到can1上，将远程控制接收机和车载显示屏接口接到can2上，所述继电器板连接有灯组、转向电磁阀和提升电磁阀，对于整车系统的档位，差速锁，四驱，转向，提升以及车灯系统进行开通与关断控制，所述大功率继电器组连接有循环水泵和散热风扇，对循环水泵和散热风扇进行开通与关断控制，所述刹车电推杆驱动电路板采用电推杆的方式进行刹车，刹车系统为左右各一套，在整车需要制动的时候，通过刹车电推杆驱动电路板驱动电推杆的拉伸与收缩从而进行刹车控制，所述转向控制系统包括角度传感器、电磁阀、电子转向泵和转向油缸，遥控器发出的转向命令通过无线方式发送给接收机，接收机通过can总线将命令转发给整车控制器，然后整车控制器根据命令进行转向操作，控制左转或右转电磁阀的打通与关闭，从而实现转向功能，所述上电控制策略通过遥控器keyon开关开启后，整车控制器先进行自检操作，通过后开始进行设备唤醒及自检操作，然后进行预充，预充完成后闭合主正负继电器，断开预充继电器，闭合dc-dc/app/eps继电器，期间若有任一项未通过，出现故障，则进入故障处理流程，如果整个流程下来没有故障，则等待遥控器的start信号，一旦start开启，就执行mcu使能，dc-dc/app/eps使能，启动风扇和水泵，设定电机控制器模式和状态运行模式，所述下电控制策略在遥控器start关闭或紧急制动的情况下，dc-dc/app/eps禁止使能，此时整车控制器判断水箱温度是否降到预定值，达到则关闭水泵/风扇，未达到则继续等待直至达到再关闭，然后关闭遥控器keyoff开关，断开dc-dc/app/eps继电器，进而进行高压下电的操作，然后解除各设备的唤醒，保证下电前档位恢复至默认档位即p档，所述行车控制策略通过控制电机的正反转实现整车的前进与后退，行车控制策略控制模式有四种，即速度控制模式，扭矩控制模式，主动放电模式和自由模式，在行车过程中根据实际情况在四种模式之间进行自由切换进而控制整车的运行状态，所述故障诊断分为三个等级，一级故障进行警告，二级故障不仅报警而且限定原功率的25％，三级故障则进行故障报警且限定原功率的25％，此外最大允许放电电流为0，目标转速、转矩为0，禁止驱动力，给mcu急停信号。

作为本发明的一种优选技术方案，所述转向控制系统的具体操作步骤如下：

s1)：接收转向命令，然后进入到步骤2；

s2)：检测是否进行遥控转向，如果是则进入步骤3，如果否则继续等待遥控转向命令；

s3)：对遥控转向命令进行判断，如果是左转命令则进入步骤301，如果是右转命令则进入步骤304；

s301)：打开左转电磁阀，然后进入到步骤302；

s302)：驱动电子转向泵进行左转，然后进入到步骤303；

s303)：通过角度传感器对转向状态进行检测，然后进入到步骤4；

s4)：如果左转到位，则进入到步骤6，如果否则返回继续执行步骤303；

s304)：打开右转电磁阀，然后进入到步骤305；

s305)：驱动电子转向泵进行右转，然后进入到步骤306；

s306)：通过角度传感器对转向状态进行检测，然后进入到步骤5；

s5)：如果右转到位，则进入到步骤6，如果否则返回继续执行步骤；

s6)：转向结束。

作为本发明的一种优选技术方案，所述上电控制策略的具体操作步骤如下：

s7)：开始接收上电命令，然后进入到步骤8；

s8)：检测keyon是否开启，如果是则进入到步骤9，如果否则继续等待上电命令；

s9)：通过vcu进行上电自检，如果自检完成则进入到步骤11，如果否则进入到步骤10；

s10)：检测vcu自检过程中是否出现故障，如果是则进入到步骤16，如果否则返回到步骤9继续执行自检命令；

s11)：检测设备唤醒/5in1唤醒/bms唤醒/无线通信模块连接是否自检完成，如果是则进入到步骤13，如果否则进入到步骤12；

s12)：检测设备唤醒/5in1唤醒/bms唤醒/无线通信模块连接在自检过程中是否出现故障，如果是则进入到步骤16，如果否则返回步骤11继续执行自检命令；

s13)：对设备进行预充电，打开预充继电器，发送高压上电指令至五合一控制器，然后进入到步骤14；

s14)：检测预充是否完成，如果是则进入到步骤17，如果否则进入到步骤15；

s15)：检测在预充过程中是否出现故障，如果出现故障则进入到步骤16，如果没有故障则返回继续执行步骤14；

s16)：进行故障处理；

s17)：闭合主正继电器并断开预充继电器，闭合dc-dc/app/eps继电器，然后进入到步骤18；

s18)：检测遥控器start是否开启，如果开启则进入到步骤19，如果否则继续等待开启命令；

s19)：dc-dc/app/eps使能，并启动水泵和风扇，同时设定电机控制器模式，然后进入到步骤20；

s20)：执行上电命令。

作为本发明的一种优选技术方案，所述行车控制策略的具体操作步骤如下：

s21)：接收行车命令，然后进入到步骤22；

s22)：变速箱进行档位识别，如果是d档则进入到步骤23，如果是r档则进入步骤24；

s23)：目标车速达到油门目标车速，然后进入到步骤25，同时进入到步骤27；

s24)：目标车速达到油门目标车速，然后进入到步骤28，同时进入到步骤27；

s25)：检测遥控器定速巡航开关是否开启，如果是则进入到步骤26，如果否则返回步骤25等待遥控器定速巡航开关开启；

s26)：检测目标车速达到当前车速，然后进入到步骤30；

s27)：检测车载急停开关或遥控器急停开关是否开启，如果是则进入到步骤29.如果否则返回到步骤27等待车载急停开关或遥控器急停开关开启；

s28)：检测遥控驻车指令是否下达，如果是则进入到步骤31，如果否则返回步骤28等待遥控驻车指令；

s29)：接收到急停指令，目标车速强制清零，让目标制动力达到设定的制动值；

s30)：检测刹车控制摇杆是否拉动，如果是则进入到步骤32，如果否则返回继续执行步骤26；

s31)：目标车速强制清零，目标制动力达到驻车目标制动力；

s32)：执行最终刹车命令。

作为本发明的一种优选技术方案，所述下电控制策略的具体操作步骤如下：

s33)：开始接收下电命令，然后进入到步骤34；

s34)：接收到遥控器start关闭/紧急制动命令，然后进入到步骤35；

s35)：dc-dc/app/eps禁止使能，然后进入到步骤36；

s36)：检测电机/控制器/水箱温度是否小于预定值，如果是则进入到步骤37，如果否则返回继续执行步骤36；

s37)：关闭水泵/风扇，然后进入到步骤38；

s38)：检测keyoff是否开启，如果是则进入到步骤39，如果否则返回步骤38等待keyoff开启；

s39)：断开dc-dc/app/eps继电器，然后进入到步骤40；

s40)：发送高压下电指令至5in1bms(切断主/负继电器)，然后进入到步骤41；

s41)：接收解除唤醒设备指令，然后进入到步骤42；

s42)：检测档位是否为p档，如果是则进到步骤44，如果不是则进入到步骤43；

s43)：强制复位p档，然后进入到步骤44；

s44)：执行下电命令。

作为本发明的一种优选技术方案，所述故障诊断的具体操作步骤如下：

s45)：接收故障检测指令，然后进入到步骤46；

s46)：检测当前系统是否发生故障，如果是则进入到步骤48，如果否则进入到步骤47；

s47)：执行正常流程；

s48)：检测当前系统故障等级是否为三级，如果是则进入到步骤51，如果否则进入到步骤49；

s49)：检测当前系统故障等级是否为二级，如果是则进入到步骤52，如果否则进入到步骤50；

s50)：检测当前系统故障等级是否为一级，如果是则进入到步骤53；

s51)：进行故障报警，并且限定使用原有功率的25％，最大允许放电电流为0，目标转速、转矩为0，同时禁止驱动力，给mcu急停信号；

s52)：进行故障报警，并且限定使用原有功率的25％；

s53)：只进行故障报警；

s54)：执行故障诊断结果命令。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本无人电动拖拉机整车控制系统采用纯电动技术，改变了国内普遍采用柴油机的现状，通过控制电机的正反转即可实现前进与倒车功能，通过can总线实现与上位机的通讯，可实现对整车各技术参数的实时修改和监控功能。

附图说明

图1为本发明整车控制系统示框图；

图2为本发明转向控制系统流程图；

图3为本发明上电控制策略流程图；

图4为本发明行车控制策略流程图；

图5为本发明下电控制策略流程图；

图6为本发明故障诊断流程图。

图中：1电源模块、2主控单元、3模/数转换模块、4can通信隔离模块、5继电器板、6大功率继电器组、7刹车电推杆驱动电路板。

具体实施方式

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。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1-6，本发明提供一种技术方案：一种无人电动拖拉机整车控制系统，包括电动拖拉机整车控制系统、转向控制系统、上电控制策略、下电控制策略、行车控制策略和故障诊断，所述电动拖拉机整车控制系统包括电池模块1，电池模块作为整车供电单元，电池模块1与主控单元2连接，所述主控单元2分别与模/数转换模块3、can通信隔离模块4、继电器板5、大功率继电器组6和刹车电推杆驱动电路板7相连，所述模/数转换模块3连接有角度传感器、温度传感器和力传感器，用于采集温度、角度和刹车电推杆的压力信号，包含有i/v变换电路，将电流信号转换为0～5v的电压信号，所述can通信隔离模块4用于接收整车传输的can报文，包括电池系统、电机系统、远程控制接收机和车载显示屏，can通信隔离模块4将电机系统和电池系统隔离并将电机系统和电池系统接口接到can1上，将远程控制接收机和车载显示屏接口接到can2上，所述继电器板5连接有灯组、转向电磁阀和提升电磁阀，对于整车系统的档位，差速锁，四驱，转向，提升以及车灯系统进行开通与关断控制，所述大功率继电器组6连接有循环水泵和散热风扇，对循环水泵和散热风扇进行开通与关断控制，所述刹车电推杆驱动电路板7采用电推杆的方式进行刹车，刹车系统为左右各一套，在整车需要制动的时候，通过刹车电推杆驱动电路板7驱动电推杆的拉伸与收缩从而进行刹车控制，所述转向控制系统包括角度传感器、电磁阀、电子转向泵和转向油缸，遥控器发出的转向命令通过无线方式发送给接收机，接收机通过can总线将命令转发给整车控制器，然后整车控制器根据命令进行转向操作，控制左转或右转电磁阀的打通与关闭，从而实现转向功能，所述上电控制策略通过遥控器keyon开关开启后，整车控制器先进行自检操作，通过后开始进行设备唤醒及自检操作，然后进行预充，预充完成后闭合主正负继电器，断开预充继电器，闭合dc-dc/app/eps继电器，期间若有任一项未通过，出现故障，则进入故障处理流程，如果整个流程下来没有故障，则等待遥控器的start信号，一旦start开启，就执行mcu使能，dc-dc/app/eps使能，启动风扇和水泵，设定电机控制器模式和状态运行模式，所述下电控制策略在遥控器start关闭或紧急制动的情况下，dc-dc/app/eps禁止使能，此时整车控制器判断水箱温度是否降到预定值，达到则关闭水泵/风扇，未达到则继续等待直至达到再关闭，然后关闭遥控器keyoff开关，断开dc-dc/app/eps继电器，进而进行高压下电的操作，然后解除各设备的唤醒，保证下电前档位恢复至默认档位即p档，所述行车控制策略通过控制电机的正反转实现整车的前进与后退，行车控制策略控制模式有四种，即速度控制模式，扭矩控制模式，主动放电模式和自由模式，在行车过程中根据实际情况在四种模式之间进行自由切换进而控制整车的运行状态，所述故障诊断分为三个等级，一级故障进行警告，二级故障不仅报警而且限定原功率的25％，三级故障则进行故障报警且限定原功率的25％，此外最大允许放电电流为0，目标转速、转矩为0，禁止驱动力，给mcu急停信号，所述转向控制系统的具体操作步骤如下：

s1：接收转向命令，然后进入到步骤2；

s2：检测是否进行遥控转向，如果是则进入步骤3，如果否则继续等待遥控转向命令；

s3：对遥控转向命令进行判断，如果是左转命令则进入步骤301，如果是右转命令则进入步骤304；

s301：打开左转电磁阀，然后进入到步骤302；

s302：驱动电子转向泵进行左转，然后进入到步骤303；

s303：通过角度传感器对转向状态进行检测，然后进入到步骤4；

s4：如果左转到位，则进入到步骤6，如果否则返回继续执行步骤303；

s304：打开右转电磁阀，然后进入到步骤305；

s305：驱动电子转向泵进行右转，然后进入到步骤306；

s306：通过角度传感器对转向状态进行检测，然后进入到步骤5；

s5：如果右转到位，则进入到步骤6，如果否则返回继续执行步骤；

s6：转向结束。

所述上电控制策略的具体操作步骤如下：

s7：开始接收上电命令，然后进入到步骤8；

s8：检测keyon是否开启，如果是则进入到步骤9，如果否则继续等待上电命令；

s9：通过vcu进行上电自检，如果自检完成则进入到步骤11，如果否则进入到步骤10；

s10：检测vcu自检过程中是否出现故障，如果是则进入到步骤16，如果否则返回到步骤9继续执行自检命令；

s11：检测设备唤醒/5in1唤醒/bms唤醒/无线通信模块连接是否自检完成，如果是则进入到步骤13，如果否则进入到步骤12；

s12：检测设备唤醒/5in1唤醒/bms唤醒/无线通信模块连接在自检过程中是否出现故障，如果是则进入到步骤16，如果否则返回步骤11继续执行自检命令；

s13：对设备进行预充电，打开预充继电器，发送高压上电指令至五合一控制器，然后进入到步骤14；

s14：检测预充是否完成，如果是则进入到步骤17，如果否则进入到步骤15；

s15：检测在预充过程中是否出现故障，如果出现故障则进入到步骤16，如果没有故障则返回继续执行步骤14；

s16：进行故障处理；

s17：闭合主正继电器并断开预充继电器，闭合dc-dc/app/eps继电器，然后进入到步骤18；

s18：检测遥控器start是否开启，如果开启则进入到步骤19，如果否则继续等待开启命令；

s19：dc-dc/app/eps使能，并启动水泵和风扇，同时设定电机控制器模式，然后进入到步骤20；

s20：执行上电命令。

所述行车控制策略的具体操作步骤如下：

s21：接收行车命令，然后进入到步骤22；

s22：变速箱进行档位识别，如果是d档则进入到步骤23，如果是r档则进入步骤24；

s23：目标车速达到油门目标车速，然后进入到步骤25，同时进入到步骤27；

s24：目标车速达到油门目标车速，然后进入到步骤28，同时进入到步骤27；

s25：检测遥控器定速巡航开关是否开启，如果是则进入到步骤26，如果否则返回步骤25等待遥控器定速巡航开关开启；

s26：检测目标车速达到当前车速，然后进入到步骤30；

s27：检测车载急停开关或遥控器急停开关是否开启，如果是则进入到步骤29.如果否则返回到步骤27等待车载急停开关或遥控器急停开关开启；

s28：检测遥控驻车指令是否下达，如果是则进入到步骤31，如果否则返回步骤28等待遥控驻车指令；

s29：接收到急停指令，目标车速强制清零，让目标制动力达到设定的制动值；

s30：检测刹车控制摇杆是否拉动，如果是则进入到步骤32，如果否则返回继续执行步骤26；

s31：目标车速强制清零，目标制动力达到驻车目标制动力；

s32：执行最终刹车命令。

所述下电控制策略的具体操作步骤如下：

s33：开始接收下电命令，然后进入到步骤34；

s34：接收到遥控器start关闭/紧急制动命令，然后进入到步骤35；

s35：dc-dc/app/eps禁止使能，然后进入到步骤36；

s36：检测电机/控制器/水箱温度是否小于预定值，如果是则进入到步骤37，如果否则返回继续执行步骤36；

s37：关闭水泵/风扇，然后进入到步骤38；

s38：检测keyoff是否开启，如果是则进入到步骤39，如果否则返回步骤38等待keyoff开启；

s39：断开dc-dc/app/eps继电器，然后进入到步骤40；

s40：发送高压下电指令至5in1bms(切断主/负继电器)，然后进入到步骤41；

s41：接收解除唤醒设备指令，然后进入到步骤42；

s42：检测档位是否为p档，如果是则进到步骤44，如果不是则进入到步骤43；

s43：强制复位p档，然后进入到步骤44；

s44：执行下电命令。

所述故障诊断的具体操作步骤如下：

s45：接收故障检测指令，然后进入到步骤46；

s46：检测当前系统是否发生故障，如果是则进入到步骤48，如果否则进入到步骤47；

s47：执行正常流程；

s48：检测当前系统故障等级是否为三级，如果是则进入到步骤51，如果否则进入到步骤49；

s49：检测当前系统故障等级是否为二级，如果是则进入到步骤52，如果否则进入到步骤50；

s50：检测当前系统故障等级是否为一级，如果是则进入到步骤53；

s51：进行故障报警，并且限定使用原有功率的25％，最大允许放电电流为0，目标转速、转矩为0，同时禁止驱动力，给mcu急停信号；

s52：进行故障报警，并且限定使用原有功率的25％；

s53：只进行故障报警；

s54：执行故障诊断结果命令。

本发明采用纯电动技术，改变了国内普遍采用柴油机的现状，通过控制电机的正反转即可实现前进与倒车功能，通过can总线实现与上位机的通讯，可实现对整车各技术参数的实时修改和监控功能。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。