环卫车车载机械的CAN Bus通讯控制系统及其控制方法
【专利摘要】本发明提供一种环卫车车载机械的CAN Bus通讯控制系统及其控制方法，其主要是利用CAN Bus通讯模块，作为设在环卫车驾驶舱内的扫洗控制面板和设在车上的扫洗主控制器之间通讯方式，配合微电脑控制技术大量降低电线用量，缩小控制面板，达到车辆减重、节能与省空间等目的。另透过CAN Bus通讯模块与微电脑设备与配合应用，使环卫车经由电子信息存取、沟通、计算与控制等处理程序中的讯息，进行环卫车控制系统或机械系统的故障诊断、除错工作，以更快速准确地掌握环卫车整体的使用状况，提升操作及维护工作效率，有效确保操作者的安全性以及系统的可靠性。
【专利说明】环卫车车载机械的CAN Bus通讯控制系统及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明有关于一种环卫车车载机械的控制系统，特别是指利用CAN Bus通讯管道达到控制讯号通讯的系统及其控制方法。
【背景技术】
[0002]环卫车是指用于城市市容的整理、清洁的专用车辆，如图1显示一种现有环卫车10，其车身101配设有喷水系统11、清扫系统12及灯光系统13等车载机械，单独或配合执行洒水、扫地、警示及照明等功能，该些车载机械主要是透过一设于该环卫车10驾驶舱102内的控制面板14进行操控，且现有环卫车10的控制面板14与该些车载机械的间系经由一可程控器(PLC, Programmable Logic Controller) 15达到电性控制的目的。
[0003]然而，环卫车10为能执行上述单独执行或相互配合执行的扫洗功能，而具有构造复杂的车载机械以及控制逻辑，并需以繁多的控制接口进行操控，相当不利于操作人员有效掌握环卫车10整体的使用状况。此外，当以该可程控器(PLC) 15进行电性控制，由于每一控制点与可程控器(PLC) 15的皆以实体电线连接，以及在必须选用满足实际负载需求额度的组件的情况下，不仅电气系统侦错困难，更进一步造成现有环卫车10驾驶舱102内部多处电线缠绕、车辆载重增加、无效耗能提升及空间需求增大等状况，显有影响人员操作、环卫车10内部观瞻以及环卫车10电气除错等问题，实有改善的必要性。
[0004]值得注意的是,控制器局域网络(Controller Area Network,简称CAN或CAN bus)为一种已被广泛应用于车辆与电子设备的通讯协议，CAN Bus为一序列总线，可提供高安全等级及有效率的实时控制，同时具有侦错和优先权判别的机制，亦可提供多主控端的架构，而相当适合应用于如结构与操控皆复杂的环卫车。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种环卫车车载机械的CAN Bus通讯控制系统及其控制方法，其主要是利用控制局域网络通讯模块(Controller Area Network,CAN or CAN Bus,以下简称CAN Bus通讯模块)，作为设在环卫车驾驶舱内的扫洗控制面板以及设置于车上的扫洗主控制器的间的通讯方式，配合微电脑控制技术，藉以大量降低电线用量，缩小控制面板，达到车辆减重、节能与省空间等目的。
[0006]本发明的另一目的在于，透过CAN Bus通讯模块与微电脑设备与配合应用，使环卫车经由电子信息存取、沟通、计算与控制等处理程序中的讯息，进行环卫车控制系统或机械系统的故障诊断、除错工作，协助使用人更快速准确地掌握环卫车整体的使用状况，提升操作及维护工作效率，并达到有效确保操作者的安全性以及系统的可靠性。
[0007]为达上述目的，本发明所提供一种环卫车车载机械的CAN Bus通讯控制系统，该环卫车具有一驾驶舱以及一设有车载机械的车身，其中，该系统包括:
[0008]一扫洗控制面板，设于该驾驶舱内，具有一控制面板、一与该控制面板电性连接的微控制单元、一供电至该控制面板及该微控制单元的电力供应单元，以及一与该微控制单元电性连接的CAN Bus通讯模块；
[0009]至少一扫洗主控制器，设于该环卫车上，具有一扫洗微控制单元、一与该扫洗控制面板的CAN Bus通讯模块通信链接并与该扫洗微控制单元电性连接的CAN Bus通讯模块、一供电至该扫洗微控制单元的电力供应单元，以及多个金氧半场效晶体、多个继电器驱动组件与该扫洗微控制单元电性连接，且各该扫洗主控制器具有供感测该车载机械状态的一数字讯号输入单元、一仿真装置讯号输入单元及一频率讯号输入单元与该扫洗微控制单元电性连接；
[0010]一电源，供输出电力至该扫洗控制面板与该扫洗主控制器的该电力供应单元及该CAN Bus通讯模块使用。
[0011]其中，该车载机械包括一灯光系统、一喷水系统及一清扫系统，且该车载机械具有多个电磁开关与该扫洗主控制器的该金氧半场效晶体及该继电器驱动组件电性电接。
[0012]其中，该扫洗控制面板具有一外部语音驱动集成电路及一内部语音驱动集成电路与该微控制单元电性连接。
[0013]其中，该控制面板为机械式控制面板或触控式控制面板。
[0014]其中，该扫洗控制面板与该环卫车的一车辆引擎及一变速箱电性连接，用以侦测监控该车辆引擎及该变速箱的运动状态。
[0015]其中，该扫洗主控制器另具有一数字讯号输入单元、一仿真装置讯号输入单元及一频率讯号输入单元，用以侦测及控制该车载机械的装备。
[0016]本发明环卫车车载机械的CAN Bus通讯控制系统的控制方法，该系统包括一设于环卫车驾驶舱的扫洗控制面板以及至少一设于环卫车的扫洗主控制器，其中，该控制方法步骤包括:
[0017]A、启动该扫洗控制面板及该扫洗主控制器，令该扫洗控制面板藉CAN Bus通讯模块接收来自该扫洗主控制器的一 J1939讯息；
[0018]B、自该扫洗控制面板控制面板选择环卫车功能并形成一命令讯号，该命令讯号系经该扫洗控制面板的CAN Bus通讯|旲块输出，并为该扫洗王控制器的CAN Bus通讯|旲块接收；
[0019]C、自该车载机械的多个感测组件输出侦测讯号至该扫洗主控制器，令该扫洗主控制器扫洗微控制单元读取预储存的逻辑顺序表，且依该逻辑顺序表对该命令讯号及该侦测讯号进行作动顺序判断后，经一继电器驱动组件输出一驱动讯号至该车载机械的应作动电磁开关；
[0020]D、该车载机械的电磁开关为该驱动讯号驱动依序作动并输出一作动讯号至该扫洗主控制器；
[0021]E、该扫洗主控制器具有多个金氧半场效晶体及多个继电器驱动组件用以进行各该电磁开关的开路及过载诊断，并依诊断结果输出一故障码至该扫洗主控制器；
[0022]F、该扫洗微控制单元依据该作动讯号及该故障码形成一 J1939讯号，该J1939讯号于该扫洗控制面板输出的命令讯号的对应功能执行完毕时，由该扫洗主控制器输出至该扫洗控制面板以完成该方法步骤A至F，且该J1939讯号于该命令讯号的对应功能未执行完毕时，由该扫洗主控制器依其该逻辑顺序表继续进行该方法步骤C至F。
[0023]较佳的是，前述本发明环卫车车载机械的CAN Bus通讯控制系统的控制方法中，当该系统设有二个以上的扫洗主控制器时，该扫洗主控制器具有一数字讯号输入单元，用以侦测该扫洗主控制器的一扫洗微控制单元寻址脚位并进行电性控制，且该扫洗主控制器的寻址作动方法的步骤包括:
[0024](a)令该至少一扫洗主控制器藉其数字讯号输入单元侦测该扫洗微控制单元寻址脚位，且该数字讯号输入单元于未侦测接收该地址输入信号时，重复进行侦测动作；
[0025](b)当该数字讯号输入单元侦测接收该地址输入信号时，令各该扫洗主控制器分别读取储存于其扫洗微控制单元的地址内部查表；
[0026](c)令各该扫洗主控制器依据其地址内部查表发送一位置封包至该CAN Bus通讯模块，并读取储存于该扫洗微控制单元的总线节点查表。
[0027]较佳的，当该系统设有二个以上的扫洗主控制器时，令各该扫洗主控制器依据其总线节点查表判断是否与总线其他节点冲突，当该位置封包与总线的其他节点冲突时停止侦测并指示失效，当冲突未发生时将该位置封包经扫洗主控制器的CAN Bus通讯模块传输至该扫洗控制面板的CAN Bus通讯模块，并接收来自扫洗控制面板CAN Bus通讯模块的一应用封包。
[0028]有关于本发明为达成上述目的，所采用的技术、手段及其他功效，兹举较佳可行实施例并配合图式详细说明如后。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]下面结合附图与【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明:
[0030]图1现有环卫车车载机械的通讯控制架构示意图。
[0031]图2本发明环卫车车载机械的CAN Bus通讯控制架构示意图。
[0032]图3本发明控制系统的扫洗控制面板架构示意图。
[0033]图4本发明控制系统的扫洗主控制器架构示意图。
[0034]图5本发明CAN Bus通讯控制系统架构方块示意图。
[0035]图6本发明CAN Bus通讯控制系统的控制方法流程示意图。
[0036]图7本发明扫洗主控制器(SCT)寻址方法流程示意图。
[0037]附图标记说明
[0038]环卫车10、20车身 22、101
[0039]驾驶舱21、102喷水系统11
[0040]清扫系统12、233灯光系统13、231
[0041]控制面板14、31可程控器(简称PLC) 15
[0042]车载机械23喷水系统232
[0043]感测组件234
[0044]电磁开关235车辆引擎24
[0045]变速箱25
[0046]扫洗控制面板(简称SCP) 30
[0047]微控制单元32CAN Bus通讯模块33
[0048]外部语音驱动集成电路34内部语音驱动集成电路35
[0049]电力供应单元36
[0050]扫洗主控制器(简称S⑶，一个以上时简称S⑶-1、S⑶-2…S⑶-N) 40
[0051]扫洗微控制单元41逻辑顺序表411
[0052]地址内部查表412总线节点查表413
[0053]CAN Bus 通讯模块(简称 CAN Bus) 42
[0054]金氧半场效晶体43继电器驱动组件44
[0055]电力供应单元45数字讯号输入单元46
[0056]仿真装置讯号输入单元47频率讯号输入单元48
[0057]电源50
[0058]命令讯号si侦测讯号s2
[0059]驱动讯号s3作动讯号s4
[0060]故障码S5
【具体实施方式】
[0061]如图2至图5所示，说明本发明环卫车车载机械的CAN Bus通讯控制系统，其中，该环卫车20具有一驾驶舱21以及一车身22，该车身22设有车载机械23，于本实施例中，该车载机械23包括一灯光系统231、一喷水系统232、一清扫系统233,但不限于此，以及多个供感测该车载机械23运作状态的感测组件234与多个供控制该些车载机械23启动或停止的电磁开关235，且该环卫车20包括一车辆引擎24及一变速箱25。
[0062]如图2所示，该环卫车20驾驶舱21内设有一扫洗控制面板30 (Swe印ControlPanel，以下简称为「SCP」)，且该环卫车20上设有至少一扫洗主控制器40 (Swe印ControlUnit,以下简称为「SCU」)，供用于接收来自该扫洗控制面板30的命令并电性控制该环卫车20的车载机械23作动。其中:
[0063]该扫洗控制面板(SCP) 30具有一控制面板31、一与该控制面板31电性连接的微控制单元32、一供电至该控制面板31及该微控制单元32的电力供应单元36，以及一与该微控制单元32电性连接的CAN Bus通讯模块33 ;于本实施例中，该控制面板31可为机械式控制面板或触控式控制面板；且该扫洗控制面板30具有一外部语音驱动集成电路34及一内部语音驱动集成电路35与该微控制单元32电性连接，以提供环卫车20内部或外部工作人员语音警示；该扫洗控制面板30与该环卫车20的一车辆引擎24及一变速箱25电性连接，用以侦测监控该车辆引擎24及该变速箱25的运动状态。
[0064]该至少一扫洗主控制器(S⑶)40，具有一扫洗微控制单元41、一与该扫洗控制面板30的CAN Bus通讯模块33通信链接并与该扫洗微控制单元41电性连接的CAN Bus通讯模块42、一供电至该扫洗微控制单元41的电力供应单元45，以及多个金氧半场效晶体43 (MOS FET)、多个继电器驱动组件44 (Relay Driver)与该扫洗微控制单元41电性连接，且各该扫洗主控制器40具有供感测该车载机械23状态的一数字讯号输入单元46、一仿真装置讯号输入单元47及一频率讯号输入单元48与该扫洗微控制单元41电性连接；于本实施例中，该车载机械23的多个电磁开关235与该扫洗主控制器40的该金氧半场效晶体43及该继电器驱动组件44电性电接，藉以进行各该电磁开关235的开路、过载诊断。于本发明中，该控制系统可视实际需求增设一个以上的扫洗主控制器40，如图5所示设置扫洗主控制器 40:SCU-1、SCU-2…SCU-N。
[0065]一电源50，供输出电力至该扫洗控制面板30与该扫洗主控制器40的该电力供应单元36、45使用。
[0066]以上所述即为本发明环卫车车载机械的CAN Bus通讯控制系统的主要构件及其组态说明，至于本发明系统的方法步骤及其功效，请配合图6、图7所示，做以下说明。如图6，本发明系统的控制方法步骤包括:
[0067]A、启动该扫洗控制面板30及该扫洗主控制器40，令该扫洗控制面板30藉CAN Bus通讯模块33、42接收来自该扫洗主控制器40的一 J1939讯息；
[0068]B、自该扫洗控制面板30控制面板31选择环卫车20功能并形成一命令讯号Si，该命令讯号Si经该扫洗控制面板30的CAN Bus通讯模块33输出，并为该扫洗主控制器40的CAN Bus通讯模块42接收；
[0069]C、自该车载机械23的多个感测组件234输出侦测讯号s2至该扫洗主控制器40，令该扫洗主控制器40的扫洗微控制单元41读取预储存的逻辑顺序表411，且依该逻辑顺序表411对该命令讯号Si及该侦测讯号s2进行作动顺序判断后，经多个继电器驱动组件44及多个金氧半场效晶体43输出一驱动讯号s3至该车载机械23的应作动电磁开关235 ；
[0070]于本实施例中，该些感测组件234主要用于侦测环卫车20副发动机水温、发动机转速等，该扫洗主控制器40另具有一数字讯号输入单元46、一仿真装置讯号输入单元47及一频率讯号输入单元48，用以侦测及控制该车载机械23的装备，例如，该数字讯号输入单元46可用于侦测及控制该环卫车20车载机械23的各开关，该仿真装置讯号输入单元47可用于侦测及控制副发动机水温、该频率讯号输入单元48可用于侦测及控制副发动机转速，令该些讯号输入单元于侦测后形成侦测讯号s2输出至该扫洗主控制器40。
[0071]D、该车载机械23的电磁开关235为该驱动讯号s3驱动依序作动并输出一作动讯号s4至该扫洗主控制器40 ；
[0072]E、该扫洗主控制器40具有多个金氧半场效晶体43及多个继电器驱动组件44用以进行各该电磁开关235的开路及过载诊断，并依诊断结果输出一故障码s5至该扫洗主控制器40 ；
[0073]F、该扫洗主控制器40依据该作动讯号s4及该故障码s5形成一 J1939讯号，该J1939讯号于该扫洗控制面板30输出的命令讯号Si的对应功能执行完毕时，由该扫洗主控制器40输出至该扫洗控制面板30以完成该方法步骤A至F，且该J1939讯号于该命令讯号Si的对应功能未执行完毕时，由该扫洗主控制器40依其该逻辑顺序表411继续进行该方法步骤C至F。
[0074]另，如图7所示，本发明环卫车车载机械的CAN Bus通讯控制方法中，该扫洗主控制器40的该数字讯号输入单元46，亦得以用于侦测该扫洗主控制器40的一扫洗微控制单元地址侦测开关的地址并进行电性控制，其中，该扫洗主控制器40的寻址作动方法的步骤包括:
[0075](a)令该扫洗主控制器40藉其数字讯号输入单元46侦测该扫洗微控制单元地址侦测开关输出的一地址输入信号，且该数字讯号输入单元46于未侦测接收该地址输入信号时，重复进行侦测动作；
[0076](b)当该数字讯号输入单元46侦测接收该地址输入信号时，令各该扫洗主控制器40分别读取储存于其扫洗微控制单元41的地址内部查表412 ；
[0077](c)令各该扫洗主控制器40依据其地址内部查表412发送一位置封包至该CANBus通讯模块42，并读取储存于该扫洗微控制单元41的总线节点查表413 ；
[0078]其中，当该扫洗主控制器40数量为二个以上时，令各该扫洗主控制器40依据其总线节点查表413判断是否与总线其他节点冲突，当该位置封包与总线的其他节点冲突时停止侦测并指示失效，当冲突未发生时将该位置封包经扫洗主控制器40的CAN Bus通讯模块42传输至该扫洗控制面板30的CAN Bus通讯模块33，并接收来自扫洗控制面板30CAN Bus通讯模块33的一应用封包。
[0079]综上所述，本发明上述环卫车车载机械的CAN Bus通讯控制系统及其控制方法，利用序列总线构成的CAN Bus通讯模块与微控制单元配合，不仅大幅减少电线用量，改善环卫车20内部观瞻并达车辆减重节能的目的，以CAN Bus通讯模块作为扫洗控制面板30与扫洗主控制器40的间的通讯方式，更提供高安全及有效率的实时控制，同时具备侦错和作动优先权判别的机制，使得环卫车20车载机械23与扫洗控制面板30、扫洗主控制器40的间的讯息传输可靠度及效率皆为的提升。
[0080]以上通过【具体实施方式】和实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种环卫车车载机械的CAN Bus通讯控制系统，该环卫车具有一驾驶舱以及一设有车载机械的车身，其特征是，该系统包括: 一扫洗控制面板，设于该驾驶舱内，具有一控制面板、一与该控制面板电性连接的微控制单元、一供电至该控制面板及该微控制单元的电力供应单元，以及一与该微控制单元电性连接的CAN Bus通讯模块； 至少一扫洗主控制器，设于该环卫车上，具有一扫洗微控制单元、一与该扫洗控制面板的CAN Bus通讯模块通信链接并与该扫洗微控制单元电性连接的CAN Bus通讯模块、一供电至该扫洗微控制单元的电力供应单元，以及多个金氧半场效晶体、多个继电器驱动组件与该扫洗微控制单元电性连接，且各该扫洗主控制器具有供感测该车载机械状态的一数字讯号输入单元、一仿真装置讯号输入单元及一频率讯号输入单元与该扫洗微控制单元电性连接； 一电源，供输出电力至该扫洗控制面板与该扫洗主控制器的该电力供应单元及该CANBus通讯模块使用。
2.如权利要求1所述环卫车车载机械的CANBus通讯控制系统，其特征是:该车载机械包括一灯光系统、一喷水系统及一清扫系统，且该车载机械具有多个电磁开关与该扫洗主控制器的该金氧半场效晶体及该继电器驱动组件电性电接。
3.如权利要求1所述环卫车车载机械的CANBus通讯控制系统，其特征是:该扫洗控制面板具有一外部语音驱动集成电路及一内部语音驱动集成电路与该微控制单元电性连接。
4.如权利要求1所述环卫车车载机械的CANBus通讯控制系统，其特征是:该控制面板为机械式控制面板或触控式控制面板。
5.如权利要求1所述环卫车车载机械的CANBus通讯控制系统，其特征是:该扫洗控制面板与该环卫车的一车辆引擎及一变速箱电性连接，用以侦测监控该车辆引擎及该变速箱的运动状态。
6.如权利要求1所述环卫车车载机械的CANBus通讯控制系统，其特征是:该扫洗主控制器另具有一数字讯号输入单元、一仿真装置讯号输入单元及一频率讯号输入单元，用以侦测及控制该车载机械的装备。
7.一种环卫车车载机械CAN Bus通讯控制系统的控制方法，该系统包括一设于环卫车驾驶舱的扫洗控制面板以及至少一设于环卫车上的扫洗主控制器，其特征是:该控制方法步骤包括: A、启动该扫洗控制面板及该扫洗王控制器，令该扫洗控制面板藉CANBus通讯t吴块接收来自该扫洗主控制器的一 J1939讯息； B、自该扫洗控制面板控制面板选择环卫车功能并形成一命令讯号，该命令讯号系经该扫洗控制面板的CAN Bus通讯模块输出，并为该扫洗主控制器的CAN Bus通讯模块接收； C、自该车载机械的多个感测组件输出侦测讯号至该扫洗主控制器，令该扫洗主控制器扫洗微控制单元读取预储存的逻辑顺序表，且依该逻辑顺序表对该命令讯号及该侦测讯号进行作动顺序判断后，经一继电器驱动组件输出一驱动讯号至该车载机械的应作动电磁开关; D、该车载机械的电磁开关为该驱动讯号驱动依序作动并输出一作动讯号至该扫洗主控制器； E、该扫洗主控制器具有多个金氧半场效晶体及多个继电器驱动组件用以进行各该电磁开关的开路及过载诊断，并依诊断结果输出一故障码至该扫洗主控制器； F、该扫洗微控制单元依据该作动讯号及该故障码形成一J1939讯号，该J1939讯号于该扫洗控制面板输出的命令讯号的对应功能执行完毕时，由该扫洗主控制器输出至该扫洗控制面板以完成该方法步骤A至F，且该J1939讯号于该命令讯号的对应功能未执行完毕时，由该扫洗主控制器依其该逻辑顺序表继续进行该方法步骤C至F。
8.如权利要求7所述环卫车车载机械的CANBus通讯控制系统的控制方法，该扫洗主控制器具有一数字讯号输入单元，用以侦测该扫洗主控制器的一扫洗微控制单元寻址脚位并进行电性控制，其特征是:该扫洗主控制器的寻址作动方法的步骤包括: (a)令该至少一扫洗主控制器藉其数字讯号输入单元侦测该扫洗微控制单元寻址脚位，且该数字讯号输入单元于未侦测接收该地址输入信号时，重复进行侦测动作； (b)当该数字讯号输入单元侦测接收该地址输入信号时，令各该扫洗主控制器分别读取储存于其扫洗微控制单元的地址内部查表； (c)令各该扫洗主控制器依据其地址内部查表发送一位置封包至该CANBus通讯模块，并读取储存于该扫洗微控制单元的总线节点查表。
9.如权利要求8所述环卫车车载机械的CANBus通讯控制系统的控制方法，其特征是:该系统具有二个以上的该扫洗主控制器时，该寻址作动方法步骤更包括令各该扫洗主控制器依据其总线节点查表判断是否与总线其他节点冲突，当该位置封包与总线的其他节点冲突时停止侦测并指示失效，当冲突未发生时将该位置封包经扫洗主控制器的CAN Bus通讯模块传输至该扫洗控制面板的CAN Bus通讯模块,并接收来自扫洗控制面板CAN Bus通讯模块的一应用封包。
【文档编号】H04L12/40GK104468300SQ201310442553
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2013年9月25日 优先权日:2013年9月25日
【发明者】黄健华, 洪国斌, 黄瑞斌, 柯慧骏, 叶健福, 许智伟 申请人:汉翔航空工业股份有限公司