一種基于CAN總線(xiàn)的SRM驅動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)控制系統的設計

　　目前，由于環(huán)境污染和能源危機問(wèn)題日益嚴重，電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展開(kāi)始得到各國的高度重視，成為未來(lái)汽車(chē)發(fā)展的主流方向。

　　電動(dòng)汽車(chē)主要具有三大關(guān)鍵技術(shù):驅動(dòng)控制系統、電池電源、整車(chē)電子控制系統.整車(chē)電子控制系統必須滿(mǎn)足純電動(dòng)汽車(chē)的設計理念,使之既節能又簡(jiǎn)單可靠。在目前電池技術(shù)水平下，解決兩大關(guān)鍵技術(shù),有助于電動(dòng)汽車(chē)在中國首先市場(chǎng)化,其經(jīng)濟意義不言而喻. 電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力系統結構復雜多樣，部件類(lèi)型繁多。先進(jìn)高效的控制體系結構，可以使電動(dòng)汽車(chē)各動(dòng)力系統之間的數據交換滿(mǎn)足簡(jiǎn)單迅速、可靠性高、抗干擾能力強、實(shí)時(shí)性好、系統錯誤檢測和隔離能力強等要求。

　　本文設計了一種基于CAN總線(xiàn)的電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)電子控制系統，該系統應用于開(kāi)關(guān)磁阻電機驅動(dòng)的純電動(dòng)汽車(chē)上，可以極大地減少車(chē)內傳感器的數目，明顯提高車(chē)的整體性能。

　　2、開(kāi)關(guān)磁阻電機應用于電動(dòng)汽車(chē)上的性能特點(diǎn)和控制方法：

　　開(kāi)關(guān)磁阻電機是一種具有悠久歷史的電機，它誕生于160多年前，經(jīng)過(guò)一百多年的發(fā)展，特別是近20年的研究和改進(jìn)，開(kāi)關(guān)磁阻電機的性能不斷提高，目前已能在較大的功率范圍內使其性能優(yōu)于其它形式的電機，并且開(kāi)關(guān)磁阻電機的性能特點(diǎn)特別適合應用于純電動(dòng)汽車(chē)。

　　2.1、開(kāi)關(guān)磁阻電機的性能特點(diǎn)：

　　(1)結構簡(jiǎn)單,效率高;

　　開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機結構比感應電動(dòng)機更簡(jiǎn)單可靠，特別適用于高速、低速轉矩大，電流小的系統，且效率高，特別是轉子無(wú)繞組，適合于頻繁正反轉及沖擊負載等工況條件。

　　(2)控制電路簡(jiǎn)單可靠;

　　驅動(dòng)功率電路采用的功率開(kāi)關(guān)元件較少，電路較簡(jiǎn)單。功率元件與電動(dòng)機繞組相串聯(lián)，不易發(fā)生直通短路。

　　(3)調速范圍大,轉矩和制動(dòng)特性好;

　　利用較簡(jiǎn)單的控制電路能夠實(shí)現較寬的調速范圍，還具有低速大轉矩和制動(dòng)能量反饋等特性。

　　因此開(kāi)關(guān)磁組電機驅動(dòng)系統特別適合應用于電動(dòng)汽車(chē)。

　　2.2、開(kāi)關(guān)磁阻電機應用于電動(dòng)汽車(chē)上的控制方法:

　　(1)車(chē)的啟動(dòng)停止;

　　開(kāi)關(guān)磁阻電機控制器可以實(shí)現對電機啟動(dòng)、停止、加速、減速、正轉、反轉等控制。當應用于電動(dòng)車(chē)時(shí)，車(chē)的啟動(dòng)和停止可以通過(guò)啟動(dòng)鑰匙系統來(lái)實(shí)現。

　　(2)車(chē)的加速減速;

　　加速減速通過(guò)腳踏油門(mén)，調節油門(mén)輸出電壓來(lái)控制VI給定來(lái)調速。

　　(3)車(chē)的前進(jìn)倒車(chē);

　　前進(jìn)、倒車(chē)可由檔位搖桿來(lái)控制。

　　(4)車(chē)的急剎車(chē);

　　急剎車(chē)可以通過(guò)剎車(chē)踏板啟動(dòng)再生制動(dòng)系統。所以，開(kāi)關(guān)磁阻電機可以很方便地控制電動(dòng)車(chē)的基本操作，這樣可以大大簡(jiǎn)化控制系統總線(xiàn)上極為關(guān)鍵的電機控制單元。

　　3、CAN總線(xiàn)的技術(shù)特點(diǎn)：

　　CAN(Controller Area Network)控制器局域網(wǎng)，是德國B(niǎo)osch公司為解決現代汽車(chē)眾多的控制與測試儀器之間的數據交換而開(kāi)發(fā)的一種能有效支持分布式控制和實(shí)時(shí)控制的串行通信網(wǎng)絡(luò )，屬于現場(chǎng)總線(xiàn)的范疇。CAN總線(xiàn)具有可靠、靈活、實(shí)時(shí)性強的優(yōu)點(diǎn)。

(1) CAN總線(xiàn)采用多主結構，網(wǎng)絡(luò )上的任一節點(diǎn)可在任意時(shí)刻向其他節點(diǎn)發(fā)送信息，通訊方式靈活。

　　(2) 網(wǎng)絡(luò )上的節點(diǎn)根據對總線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)優(yōu)先級的不同，最快可在134μs內得到響應。

　　(3) 采用非破壞性總線(xiàn)仲裁技術(shù)，可以大大節省總線(xiàn)沖突仲裁時(shí)間，網(wǎng)絡(luò )在擁擠的情況下也不會(huì )癱瘓。

　　(4) CAN采用NRZ編碼，直接通信距離最遠可達10km(速度5kbps)，通信速率最高可達1Mbps(此時(shí)通信距離最長(cháng)為40m)。

　　(5) 采用短幀結構，傳輸時(shí)間短，受干擾概率低。

　　(6) CAN節點(diǎn)在錯誤嚴重的情況下具有自動(dòng)關(guān)閉輸出功能，以使總線(xiàn)上其他節點(diǎn)的操作不受影響。

　　(7) 通訊介質(zhì)可為雙絞線(xiàn)、同軸電纜或光纖，選擇靈活。

　　4、系統方案設計：

　　4．1、網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)配置和信號類(lèi)型：

　　4．1．1、電動(dòng)車(chē)內主要CAN節點(diǎn)及各節點(diǎn)CAN總線(xiàn)主要收發(fā)信號如下：

　　(1)電池管理系統節點(diǎn)：電池荷電狀態(tài)（SOC）、電池充放電狀態(tài)、電池故障。

　　(2)液晶顯示節點(diǎn)：電池荷電狀態(tài)（SOC）、車(chē)速、電機轉速、前進(jìn)倒車(chē)狀態(tài)、門(mén)窗開(kāi)關(guān)狀態(tài)、燈光開(kāi)關(guān)狀態(tài)、電機溫度、車(chē)內溫度、再生制動(dòng)狀態(tài)、電池充放電狀態(tài)、電池故障、空調開(kāi)關(guān)狀態(tài)、鑰匙信號。

　　(3)電機控制節點(diǎn)：電機轉速、前進(jìn)倒車(chē)狀態(tài)、電機啟動(dòng)停止、電機溫度、再生制動(dòng)狀態(tài)。

　　(4)聯(lián)合裝配節點(diǎn)：車(chē)內溫度、車(chē)速、門(mén)窗開(kāi)關(guān)狀態(tài)、燈光開(kāi)關(guān)狀態(tài)、空調開(kāi)關(guān)狀態(tài)。

　　(5)人機對話(huà)節點(diǎn)：控制門(mén)窗開(kāi)關(guān)、控制燈光開(kāi)關(guān)、液晶顯示開(kāi)關(guān)、空調開(kāi)關(guān)。

　　(6)運行控制節點(diǎn)：?jiǎn)?dòng)鑰匙信號、腳踏油門(mén)、剎車(chē)踏板、前進(jìn)倒車(chē)檔位搖桿。