一种无人车能量管理控制方法及系统与流程

1.本发明涉及无人车技术领域，具体涉及一种无人车能量管理控制方法及系统。


背景技术：

2.近年来，随着无人车在园区安保、快递物流、治安巡逻、设备巡检和园区清洁等众多领域的广泛应用，无人车上所携带的设备数量也逐渐增多。在无人车供电系统中，如果某个或某几个设备出现用电异常，可能导致供电网络内的其他设备无法正常工作。随着设备用电量增大，无人车需要根据业务需求，主动关闭某些非必需设备，以降低整车功耗。传统分布式能量管理方式，需要在所有设备内部实现，且通过接口控制设备的运行模式，增加了工程实现和系统集成的复杂度。集中式能量管理方式能够降低设备和系统的耦合程度，简化工程实现和系统集成的复杂度。因此，目前亟需一种无人车能量管理方法，能够采用集中式管理的方式，对无人车进行高效管理，降低系统复杂度。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明提供了一种无人车能量管理控制方法及系统，能够采用集中式管理的方式，提高设备和系统的耦合程度，简化工程实现，降低系统复杂度。
4.为实现上述目的，本发明的技术方案为：
5.一种无人车能量管理控制方法，无人车设置总控制器连接所有供电控制器，无人车的各类设备分别位于各个分支的电路上，每个分支上设置供电控制器和继电器，控制该分支的供电状态，具体步骤包括：
6.供电控制器采集所有的分支功率，将分支功率返回到总控制器；总控制器收到功率数据，对分支上的供电控制器发出指令。
7.当分支功率高于分配策略的设定功率时，断开该分支的继电器，将故障数据返回总控制器。
8.当分支功率低于设定功率时，该分支的供电控制器继续采集下一时刻的分支功率，并将分支功率返回到总控制器。
9.当总控制器向供电控制器发出打开指令，供电控制器闭合位于同一分支的继电器。
10.当总控制器向供电控制器发出关闭指令，供电控制器断开位于同一分支的继电器。
11.进一步的，分配策略根据无人车的用电需求和供电网络决定。
12.进一步的，用电需求包括用电等级、用电量和设备位置。
13.一种无人车能量管理控制系统，针对上述的方法，包括供电电源、继电器、供电控制器和总控制器。
14.根据设备需求，确定供电电源的功率和继电器的触点容量。
15.供电电源为整个系统提供电力；总控制器与每个分支的供电控制器连接，各个供
电控制器并联；供电控制器分别与位于同一分支的继电器连接，继电器与设备连接。
16.进一步的，系统还包括线缆和采样器。
17.进一步的，供电电源、继电器、线缆、供电控制器、总控制器和采样器的设备型号由供电网络决定。
18.有益效果：
19.1、本发明提供了一种无人车能量管理控制方法，能够对设备的用电状态进行控制和监测。当某一分支出现异常时，本发明方法能够自动切断该分支，避免对其他设备造成影响。
20.2、本发明提供了一种无人车能量管理控制系统，包括供电电源、继电器、供电控制器和总控制器。根据设备需求，确定供电电源的功率和继电器的触点容量。供电电源为整个系统提供电力；总控制器与每个分支的供电控制器连接，各个供电控制器并联；供电控制器分别与位于同一分支的继电器连接，继电器与设备连接。本发明系统降低了设备和系统的耦合度，简化了工程实施和系统集成的复杂度。
21.3、本发明提供的一种无人车能量管理控制方法，工程实现简单，前期通过设备用电需求整理，根据用电等级、用电量、设备位置进行分类，得到分配策略，在这种分配策略下，仅需在每个分支上设置供电控制器和继电器，通过指令控制即可实现对无人车整车的能量集中式管理，简化了工程实现，降低了系统复杂度。
附图说明
22.图1为本发明方法流程图。
23.图2为本发明实施例的系统结构图。
具体实施方式
24.下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
25.如图1所示，本发明提出一种无人车能量管理及控制方法，无人车设置总控制器连接所有供电控制器，无人车的各类设备分别位于各个分支的电路上，每个分支上设置供电控制器和继电器，控制该分支的供电状态，具体步骤包括：
26.供电控制器采集所有的分支功率，将分支功率返回到总控制器；总控制器收到功率数据，对分支上的供电控制器发出指令。
27.当分支功率高于分配策略的设定功率时，断开该分支的继电器，将故障数据返回总控制器。分配策略根据无人车的用电需求和供电网络决定，包括用电等级、用电量和设备位置。
28.当分支功率低于设定功率时，该分支的供电控制器继续采集下一时刻的分支功率，并将分支功率返回到总控制器。
29.当总控制器向供电控制器发出打开指令，供电控制器闭合位于同一分支的继电器。
30.当总控制器向供电控制器发出关闭指令，供电控制器断开位于同一分支的继电器。
31.同时，本发明提出一种无人车能量管理控制系统，针对上述方法，包括供电电源、
继电器、供电控制器和总控制器。
32.根据设备需求，确定供电电源的功率和继电器的触点容量。
33.供电电源为整个系统提供电力；总控制器与每个分支的供电控制器连接，各个供电控制器并联；供电控制器分别与位于同一分支的继电器连接，继电器与设备连接。系统还包括线缆和采样器。供电电源、继电器、线缆、供电控制器、总控制器和采样器的设备型号由供电网络决定。
34.下面结合一个实施例，对发明进一步解释。
35.本发明实施例中，无人车的车载设备及功率为：工控机(60w)、交换机(10w)、路由器(10w)、激光雷达(40w)、声波雷达(10w)、灯光(30w)、音响(50w)、显示屏(100w)和摄像头(20w)。
36.步骤一、设备用电需求整理，根据用电等级、用电量、设备位置进行分类，得到分配策略。
37.从用电等级看，工控机、交换机、路由器、激光雷达、声波雷达等设备与自动驾驶功能和行车安全直接相关，所以列为一类设备，由供电电源1供电；灯光、音响、显示屏、摄像头等设备属于无人车的辅助功能，不影响自动驾驶功能和行车安全，所以列为二类设备，由供电电源2供电。
38.从用电量和设备位置看，一类设备中，工控机功耗高于雷达，且工控机的供电至关重要，所以将一类设备分为三路，工控机、交换机、路由器一路，激光雷达和声波雷达各为一路；二类设备中，显示屏功耗最高且摄像头位置相对集中，所以将二类设备分为三路，显示屏为一路，灯光和音响为一路，摄像头为一路。
39.步骤二：根据设备用电需求，设计供电网络的主线和分支，确定供电电源的功率需求、继电器触点容量以及功率分配策略。
40.每一供电分支对应一个采样器和一个继电器，分别用于电流采样和分支开合。经过步骤一、二的整理，得到如图2所示的分布图。
41.对于供电电源1：
42.继电器11负载功率：60 60 10 10＝140(w)。
43.继电器12负载功率：40 40 40＝120(w)。
44.继电器13负载功率：10 10 10＝30(w)。
45.考虑供电余量和继电器常用规格，确定设计功率：
46.继电器11设计功率：250w。
47.继电器12设计功率：200w。
48.继电器13设计功率：50w。
49.所以，供电电源1的设计功率为500w。
50.对于供电电源2：
51.继电器21负载功率：30 50＝80(w)。
52.继电器22负载功率：100 100＝200(w)。
53.继电器23负载功率：20 20 20＝60(w)。
54.考虑供电余量和继电器常用规格，确定设计功率：
55.继电器21设计功率：100w。
56.继电器22设计功率：300w。
57.继电器23设计功率：100w。
58.所以，供电电源2的设计功率为500w。
59.对于分配策略，供电电源1优先于供电电源2，每个供电电源内部，优先级由高到低依次为：分支1，分支2和分支3；
60.步骤三：设备选型，根据供电网络设计，确定供电电源、继电器、线缆、控制器和采样器等相关设备的型号。
61.考虑到设计、采购、生产的实际情况，选型如下：
62.供电电源：wtg1401-9，输出功率：12v/500w。
63.继电器：zl-150hc，触点容量：14v/5150a。
64.线缆：qvr-105，0.5、1.0、2.5、4.0(mm2)。
65.采样器：jlk-17，电流采样范围：0-50a。
66.步骤四：根据功率分配策略，进行控制器程序设计，包括功率采集、继电器控制、通信指令和分配策略实现等。
67.控制器程序设计：
68.每隔50ms，读取6个采样器的电流值，计算实时功率。
69.通过通信接口发送功率状态数据。
70.将实时功率和设计功率对比，当实时功率高于设计功率时，先断开对应分支的继电器，然后通过通信接口发送故障状态数据。
71.通信接口实时接收指令：
72.当收到打开分支指令时，闭合对应分支的继电器，然后返回应答；
73.当收到断开分支指令时，断开对应分支的继电器，然后返回应答。
74.针对该系统，本实施例的步骤为：
75.步骤一、控制器按照设定的采样周期对所有分支进行功率采集，然后返回功率状态数据。
76.步骤二、当某分支功率高于分配策略的设定功率时，断开对应分支的继电器，然后返回故障状态数据。
77.步骤三、控制器收到打开分支指令时，闭合对应分支的继电器，然后返回执行完成应答。
78.步骤四、控制器收到关闭分支指令时，断开对应分支的继电器，然后返回执行完成应答。
79.综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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。