CAN總線(xiàn)混合動(dòng)力驕車(chē)電控系統的設計與實(shí)現
加入技術(shù)交流群
圖3 硬件系統結構框圖
軟件設計
前艙傳感器節點(diǎn)(N3)的軟件設計
N3節點(diǎn)所要完成的任務(wù)為：1)實(shí)時(shí)檢測車(chē)速、轉速、節氣門(mén)、水溫、真空度的參數值；2)檢測本節點(diǎn)故障；3)按通信協(xié)議完成總線(xiàn)數據傳輸.本節點(diǎn)的多數任務(wù)要求有很高的實(shí)時(shí)性，因此本節點(diǎn)的軟件策略為：1)對車(chē)速、轉速及總線(xiàn)通訊采用中斷方式處理；2)定時(shí)啟動(dòng)A/D轉換，為滿(mǎn)足任務(wù)要求的實(shí)時(shí)性，定時(shí)間隔為20μs，用以及時(shí)對節氣門(mén)、水溫、真空度的數字化測量；3)空閑時(shí)間查詢(xún)系統狀態(tài)，以檢測系統是否正常，若有故障，對故障進(jìn)行相應的處理。這樣，即可以實(shí)時(shí)處理車(chē)速、轉速和通訊中斷又可使CPU處于多任務(wù)狀態(tài)，提高了系統資源的利用率。
室內傳感器節點(diǎn)(N4)的軟件設計
N4節點(diǎn)所要完成的任務(wù)為：1)實(shí)時(shí)檢測鑰匙開(kāi)關(guān)狀態(tài)、離合器狀態(tài)、空調狀態(tài)及剎車(chē)的參數值；2)檢測本節點(diǎn)故障；3)按通信協(xié)議完成總線(xiàn)數據傳輸.本節點(diǎn)的軟件策略為：1)對鑰匙開(kāi)關(guān)狀態(tài)、離合器狀態(tài)、空調狀態(tài)等開(kāi)關(guān)量的檢測及總線(xiàn)通訊采用中斷方式處理；2)定時(shí)啟動(dòng)A/D轉換，為滿(mǎn)足任務(wù)要求的實(shí)時(shí)性，定時(shí)間隔為20μs，用以及時(shí)對剎車(chē)信號的數字化測量；3)空閑時(shí)間查詢(xún)系統狀態(tài)，以檢測系統是否正常，若有故障，對故障進(jìn)行相應的處理。
顯示節點(diǎn)(N6)的軟件設計
N6節點(diǎn)所要完成的任務(wù)為:1)對車(chē)速、里程、充電電流、放電電流及電池容量等參數進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示；2)及時(shí)完成大小電機的啟動(dòng)控制和發(fā)動(dòng)機的供油控制；3)檢測本節點(diǎn)故障；4)按通信協(xié)議完成總線(xiàn)數據傳輸。本節點(diǎn)的軟件策略為：1)對總線(xiàn)通訊、大小電機的啟動(dòng)控制和發(fā)動(dòng)機的供油控制采用中斷方式處理，以保證控制、通訊的及時(shí)性；2)定時(shí)刷新顯示，為滿(mǎn)足實(shí)時(shí)性，定時(shí)刷新時(shí)間間隔為20ms；3)空閑時(shí)間查詢(xún)系統狀態(tài)，以檢測系統是否正常，若有故障，對故障進(jìn)行相應的處理。
通信機制設計
本車(chē)各單元之間大量數據傳送通過(guò)CAN總線(xiàn)來(lái)完成，這也是本混合動(dòng)力電控系統的一個(gè)與眾不同的特色，由于CAN總線(xiàn)的使用，減輕了電控系統的線(xiàn)束重量，降低了系統的復雜性。另外，由于CAN總線(xiàn)是差分傳輸的一種抗干擾能力很強的現場(chǎng)總線(xiàn)，從而保證了系統通信的可靠性。
CAN總線(xiàn)簡(jiǎn)介
CAN總線(xiàn)是德國B(niǎo)osch公司20世紀80年代初為解決現代汽車(chē)中眾多的控制與測試儀器之間的數據交換而開(kāi)發(fā)的一種串行數據通信協(xié)議。CAN已成為國際標準(ISO-11898)，是具有國際標準的現場(chǎng)總線(xiàn)，規范2.0A和2.0B。CAN總線(xiàn)可支持8/16位CPU，可與各種處理器接口或組成智能化儀器儀表；可工作于多主工作方式，任一節點(diǎn)任一時(shí)刻均可主動(dòng)發(fā)送信息，不分主從，通訊方式靈活，可方便的構成多機容錯系統;節點(diǎn)可分成不同優(yōu)先級，滿(mǎn)足不同的實(shí)時(shí)要求；采用非破壞性總線(xiàn)仲裁技術(shù)，多點(diǎn)同時(shí)發(fā)送時(shí)，優(yōu)先級低的節點(diǎn)，主動(dòng)停止發(fā)送，優(yōu)先級高的不受影響繼續發(fā)送，有效的避免了總線(xiàn)沖突;可采用點(diǎn)對點(diǎn)、一點(diǎn)對多點(diǎn)及全局廣播等方式傳送和接收數據，直接傳送距離達10km/5Kbps，速率最高達1Mbps/40m，總線(xiàn)上的節點(diǎn)數據理論值達2000個(gè)，實(shí)際由于時(shí)延可達110個(gè)；采用短幀結構每一幀有效字節8個(gè)，傳輸時(shí)間短，受干擾概率低，重新發(fā)送快；通訊介質(zhì)可采用雙絞線(xiàn)及光纖；用戶(hù)接口簡(jiǎn)單、編程方便；溫度-40℃～+125℃工作；節點(diǎn)故障時(shí)有自動(dòng)關(guān)閉總線(xiàn)功能，可以與總線(xiàn)脫離，不影響總線(xiàn)操作；每幀具有CRC校驗和其它檢測措施，保證出錯率極低；具有很高的適應性;接口收發(fā)器具有瞬時(shí)電壓保護，RT抑制、熱保護、短路保護等。
通信協(xié)議
本系統在CAN2.0A協(xié)議基礎上定義通信協(xié)議。N1節點(diǎn)發(fā)出命令，N2～N6節點(diǎn)接受后不發(fā)確認信號，N1節點(diǎn)收到N2～N6節點(diǎn)的信息后判斷是否正確，如果不正確或在規定的時(shí)間內收不到N2～N6幀，則重新發(fā)命令，重發(fā)超過(guò)規定的次數為通訊故障；N2～N6幀發(fā)出信息，N1節點(diǎn)接受后，不發(fā)確認信息，N2～N6節點(diǎn)在規定的時(shí)間內收不到N1節點(diǎn)的命令，則為通訊故障;N6節點(diǎn)收到N1幀上電復位后的第一幀時(shí)在規定的時(shí)間內回答，在運行時(shí)若N6無(wú)故障，則不回答N1.節點(diǎn)數據幀基本結構定義如下：
系統中每個(gè)節點(diǎn)數據幀用ID區別，每個(gè)節點(diǎn)可定義多個(gè)不同的數據幀，用以傳送不同的信息。
性能分析
表1為混合動(dòng)力汽車(chē)與傳統汽車(chē)性能對比，從測試參數來(lái)看混合動(dòng)力汽車(chē)的動(dòng)力和經(jīng)濟性方面均比傳統汽車(chē)要優(yōu)越，其排放也達到了“歐2”標準，而且通過(guò)測試可知，其尾氣中因不完全燃燒而產(chǎn)生的CO和NOx量要比傳統汽車(chē)要少。
結束語(yǔ)
提出了一種由智能節點(diǎn)和CAN總線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )構成的混合動(dòng)力汽車(chē)的電控系統，在國內混合動(dòng)力車(chē)的控制系統中以CAN總線(xiàn)構成網(wǎng)絡(luò )控制系統，CAN總線(xiàn)良好的性能在此得到了驗證。從性能角度看，在電控系統優(yōu)秀控制策略的控制下，混合動(dòng)力汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機能最大限度工作在高效率和低排放的狀態(tài)下，同時(shí)也可將部分能量進(jìn)行回收，達到了混合動(dòng)力的節能和環(huán)保目的。另外，由于電機動(dòng)力的加入也提高了汽車(chē)的動(dòng)力性能?？梢詳喽?，隨著(zhù)電控系統技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，混合動(dòng)力汽車(chē)必將成為綠色汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展熱點(diǎn)。
評論