本發明涉及電機控制技術領域，具體涉及一種基于CAN總線的電機控制系統。

背景技術：

對于電動汽車來說，電機就是其“發動機”。隨著新能源汽車的迅猛發展(30萬輛/2015年)，電動汽車將成為汽車發展的重要方向之一。而電動汽車的3大關鍵技術之一：電機控制技術也日漸從傳統的端子控制模式轉向總線控制模式，因此采用基于總線控制模式的電機控制技術是未來發展的必然趨勢。

傳統的端子控制模式主要是通過大量的導線互聯來實現對電動機的正轉、反轉、啟停和加減速等各種命令，從而達到控制目的。線路復雜、操作繁瑣因而就不可避免，由于大量接線端子的使用，線路復雜且效率低下，其塑料絕緣材料和導電部件就直接關系到端子的質量，它們分別決定了端子的絕緣性能和導電性能。任何一個接線端子失效都可能會影響到整個系統的正常工作。并且無法到達可視化監視的目的，無法實時監測到電機和控制器的相關工作狀態參數，一旦發生系統故障，檢修困難。對整個控制系統來說，在操作控制，故障檢修方面難免造成一定的困難性。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是提供一種基于CAN總線的電機控制系統，控制效率高，可靠性高，機構簡單，實用性強。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

一種基于CAN總線的電機控制系統，包括控制器，所述控制器通過USB轉CAN轉換器連接到上位機，所述控制器與預充電電器、雙開漏電開關、整流器、電源依次相連；所述預充電電路通過主接觸器連接到控制器；所述控制器連接到手動控制面板上的踏板電位器；控制器還連接到車用電機，所述車用電機連接到負載。

根據上述方案，所述預充電電路由預充電電阻、二極管、預充電開關依次串聯而成，通過導線一端與所述19針航空插頭連接，一端與所述雙開漏電開關連接。

根據上述方案，所述控制器連接有內置冷卻風扇。

根據上述方案，所述控制器連接有外置冷卻風扇，所述外置冷卻風扇通過開關連接到風扇電源。

根據上述方案，所述風扇電源為12V，控制器的19針航空插頭內導線與12V風扇電源連接。

根據上述方案，所述雙開漏電開關還連接到電池箱。

根據上述方案，所述控制系統外部包括機柜、車用電機、控制器、上位機、電池箱；所述機柜正面設有上位機顯示屏，兩側面分別設有外置冷卻風扇，手動控制面板設置在上位機顯示屏的右下方；車用電機后側面設有碼盤，前側面設有大鏈輪和鏈條裝配在電機輸出軸上；控制器上配有高壓導線和19針航空插頭，并通過導線分別和車用電機和碼盤連接；上位機通過CAN通訊線和控制器連接，CAN通訊線上設有USB轉CAN轉接器，同時上位機內裝有電機控制界面；電池箱由兩個48V鋰電池串聯而成，并通過導線和控制器連接，導線上還設有雙開漏電開關。

根據上述方案，還包括底架：底架底部安裝有萬向輪，所述車用電機、變速器、上位機主機和電池箱固定在底架上。

根據上述方案，所述12V風扇電源、USB轉CAN轉接器、預充電電路、主接觸器都固定在所述矩形木板上。

根據上述方案，所述手動控制面板上設有啟動、制動、前進、后退四個按鈕，一個預充電開關、踏板電位器和一個串口。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：將車用電機、控制器、上位機和電池箱及各種零部件有機協調，集成一體，利用CAN總線對電機進行實時控制和監測，有效模擬了電動汽車正常行駛過程的各種狀態，大大提高了車用電機控制的可視化和便捷化程度，更具通用性，實時性和易操作性。

附圖說明

圖1是本發明的基于CAN總線的可移動電機控制系統的結構示意圖。

圖2是本發明的基于CAN總線的可移動電機控制系統的機柜內部結構示意圖。

圖3本發明的基于CAN總線的可移動電機控制系統的電機固定架結構示意圖。

圖4是本發明的基于CAN總線的可移動電機控制系統的系統原理圖。

圖中：1-機柜；2-上位機顯示屏；15-聚氨酯減震板；16-支承鋼板；17-變速器；21-底架；22-車用電機；23-電機固定架；25-萬向輪；29-碼盤；27-上位機主機；28-電池箱；14-手動控制面板；3-外置冷卻風扇；13-雙開漏電開關；4-控制器；40-19針航空插頭；41-預充電電路；31-預充電開關；30-踏板電位器；5-鎮流器；6-預充電電阻；7-USB轉CAN轉換器；8-矩形木板；9-活動門；10-二極管；11-12V電源；12-主接觸器；38-點火按鈕；39-上位機；18-大鏈輪；19-鏈條；20-小鏈輪。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明做進一步詳細的說明。如圖1所示，一種基于CAN總線的電機控制系統，包括機柜1、車用電機22、控制器4、上位機39、電池箱28；所述機柜1正面設有上位機顯示屏2，兩側面分別設有外置冷卻風扇3，手動控制面板14設置在上位機顯示屏2的右下方；車用電機22后側面設有碼盤29，前側面設有大鏈輪18和鏈條19裝配在電機輸出軸上；控制器上配有高壓導線和19針航空插頭40，并通過導線分別和車用電機22和碼盤29連接；上位機39通過CAN通訊線和控制器4連接，CAN通訊線上設有USB轉CAN轉接器7，同時上位機39內裝有電機控制界面；電池箱28由兩個48V鋰電池串聯而成，并通過導線和控制器4連接，導線上還設有雙開漏電開關13。機柜1是一個帶活動門9的半封閉的元器件載體，為各種元器件提供被放置或被固定的場所。如圖2所示，機柜1正面設有上位機顯示屏2，用于對電機可視化控制與監測，機柜1內部放置并固定有控制器4和矩形木板8。

為了使結構布置協調合理，USB轉CAN轉換器7、12V電源11、預充電電路41、主接觸器12都布置在矩形木板8上。機柜1上設有手動控制面板14，用于在上位機39未啟動狀態下對車用電機22進行啟停、正反轉以及加減速的手動控制。

采用外置冷卻風扇3作為附屬冷卻裝置，兩個外置冷卻風扇3通過螺栓分別固定在機柜1兩側面，風口正對控制器4散熱片，當系統工作持續一段時間后，控制器4會發熱，打開外置冷卻風扇3開關，可加快散發控制器4的熱量。通過鉸鏈，機柜1背面還裝有鏤空活動門9，系統工作時，關上鏤空活動門9起屏蔽保護作用，同時鏤空設計起到散熱通風作用。系統不工作時，可以打開鏤空活動門9對機柜1內元器件進行檢查或檢修。

機柜1右側面還設有雙開漏電開關13，當主電流超過標準值或有漏電危險時，雙開漏電開關13自動跳閘，雙開漏電開關13的存在既能控制系統接入高壓電的通斷，又保證了設備、人身安全。

車用電機22輸出軸裝配有大鏈輪18和鏈條19，鏈條另一端裝配小鏈輪20和變速器17，通過鏈傳動裝置把車用電機22和變速器17機械連接，增加負荷，模擬電動車行車過程中的行車阻力。車用電機22另一端帶有碼盤29，通過兩串導線和控制器4連接，一串導線為車用電機22供電，一串導線作為通訊線接收來自控制器4的命令。車用電機22還通過側面的螺紋孔與電機固定架23固定。

控制器4作為整個控制系統的中央處理裝置，分別連接車用電機22、手動控制面板14和上位機39。當手動控制面板14和上位機39發出指令后，經過控制器4分析處理后傳達給車用電機22，其接收指令后做出相應的動作。此外，控制器4工作一段時間后會產生一定熱量，其自身帶有的散熱片和內置風扇會有一定的散熱作用。

上位機39作為終端控制及監測機構，其顯示屏固定在機柜1正面，其主機固定在底架21上。上位機3通過CAN通訊線和控制器4連接，對控制器4發出指令，以及提取控制器4和車用電機22的工作狀態參數并顯示在顯示屏上。CAN通訊線上設有USB轉CAN轉接器，用于將上位機的USB信號模式轉換成控制器的CAN信號模式。

電池箱28是整個系統的可移動供電裝置，通過將兩個48V的鋰電池串聯并裝在鐵箱內，整體固定在底架21上。電池箱28可輸出96V高壓，對整個系統進行長時間供電，保障持續運行能力和可移動性。

還包括預充電電路41，預充電電路41由預充電電阻6、二極管10、預充電開關31依次串聯而成，同時連接主接觸器12，通過導線一端與所述19針航空插頭40連接，一端與所述雙開漏電開關13連接。當系統啟動時，預充電電路41先單向接入高壓電，確保無故障后打開鑰匙點火按鈕38，主接觸器12閉合，預充電電路41被短路，系統啟動完成。預充電電路41能起到系統啟動時的單向通電性以及自我保護的作用。

上述控制系統的控制方法包括：

傳統的端子控制模式，具體為：1)檢查手動控制面板上的制動、前進、后退按鈕是否處于關閉狀態，否則預充電電路由于自我保護導致主接觸器不工作；2)打開鑰匙開關，接通12V電源；3)打開預充電開關，預充電電路閉合；4)啟動雙開漏電開關，接通96V高壓電；電電路短路，主接觸器閉合(預充電開關失效)，電機進入工作準備狀態；

5)分別按下前進、后退、制動按鈕，會看到電機對應做出正轉、反轉、停止動作，其中，當電機在正轉或反轉時，順時針和反時針旋動踏板電位器，電機會分別做出加速和減速動作；6)依次關閉鑰匙開關、雙開漏電開關、預充電開關，結束控制。

基于CAN總線的控制模式，具體為：1)啟動上位機，打開電機控制界面；2)確保手動控制面板上的制動、前進、后退按鈕處于關閉狀態，打開鑰匙開關、預充電開關和空氣開關；3)用鼠標點擊主接觸器閉合命令，電機進入工作狀態；4)設定啟動、正反轉、制動以及轉速數值，電機工作；電機控制界面能非常直觀地呈現出CAN總線信息報文結構，并能對電機和控制器的工作狀態進行可視化控制和實時監測，以及進行系統故障提醒；5)關閉開關和上位機，結束控制。

控制過程中都是通過控制器作為中央處理機構。端子控制模式作為傳統的控制方法，操作復雜，效率低下，功能單一。而CAN總線控制模式，上位機結合相關控制程序，通過USB轉CAN轉接器將兩種信號類型轉后，再經由電機控制器，對電機發出指令從而實現相應動作，同時通過控制器讀取電機的反饋信息，反映在終端界面，達到對電機的終端控制以及對系統工作狀態監視的目的。線路簡單、便于操作，適用性、通用性和可靠性更高。