CAN總線(xiàn)在混合動(dòng)力汽車(chē)中的應用研究

2．3數據信息編碼定義

本系統CAN總線(xiàn)采用29位標識符，滿(mǎn)足通?；旌蟿?dòng)力汽車(chē)控制中控制命令、工作狀態(tài)、測試數據傳輸的要求。每幀信息最多8個(gè)字節的數據不會(huì )占用總線(xiàn)時(shí)間過(guò)長(cháng)，從而保證了數據通信的實(shí)時(shí)性。由于信息量較多，在此僅以電池管理系統發(fā)送的兩幀數據為例，介紹通信地址及信息定義，見(jiàn)表2、表3(表3中X表示不存在或保留)。

表2 通信地址分配表

表3 參數字節定義

在數據打包過(guò)程中，對于有相關(guān)關(guān)系的數據打包到一個(gè)消息幀，以保證數據發(fā)送效率，充分利用通信帶寬。對于需要快速發(fā)送的數據，數據長(cháng)度盡可能短，以保證傳輸時(shí)間足夠短，提高數據傳送的實(shí)時(shí)性。

2．4消息調度

消息調度是CAN總線(xiàn)應用協(xié)議的重要部分。為了保證總線(xiàn)通信的實(shí)時(shí)性，減少總線(xiàn)通信的通信量和負載，需要合理的調度方式。為了實(shí)現系統控制目標，在通信協(xié)議中定義了事件觸發(fā)、定時(shí)發(fā)送和應答響應3種調度方式，分別調度非周期實(shí)時(shí)性消息、周期實(shí)時(shí)性消息、周期非實(shí)時(shí)性消息、非周期非實(shí)時(shí)性消息以及查詢(xún)消息。在定時(shí)發(fā)送的調度方式中，按照控制系統對其實(shí)時(shí)性要求的高低，依次設定了10、50、100、200、500ms的時(shí)間間隔。如動(dòng)力總成控制器發(fā)送給電機的扭矩控制指令，由于實(shí)時(shí)性要求較高，采用了10ms更新一個(gè)數據，而實(shí)時(shí)性相對較低的量(如電池組的電氣狀態(tài))則采用了100ms發(fā)送一次。為了發(fā)揮CAN系統中遠程幀(由節點(diǎn)發(fā)送，以請求發(fā)送具有相同標識符的數據幀)的優(yōu)勢，還采用了應答響應的調度方式，如協(xié)議中電池單體模塊狀態(tài)信息，如果要每個(gè)電池單體模塊狀態(tài)信息都傳輸的話(huà)，必將帶來(lái)總線(xiàn)的負載的增加，同時(shí)從控制角度來(lái)看，也沒(méi)有這樣的必要，因此，采用了遠程請求的方式來(lái)傳輸。圖2是CAN信息發(fā)送流程圖，圖3是CAN信息中斷接收流程圖。

2．5故障診斷及處理

系統運行時(shí)的故障和處理主要由各ECU來(lái)處理，并向CAN總線(xiàn)發(fā)送信息。具體為：電機故障主要由電機控制器來(lái)監測，然后通過(guò)CAN總線(xiàn)發(fā)送到網(wǎng)絡(luò )上，主控制器接收故障信息并判斷是否為重大故障，如是重大故障則采取相應措施，切斷主繼電器，動(dòng)力電池停止供屯如果是一般故障則采取相應的策略排除故障；電池故障由電池管理系統監測，并向網(wǎng)絡(luò )發(fā)送信息，主控制器收到故障信息后，作相應處理，故障也分一般故障和重大故障。CAN總線(xiàn)通信是XL2000混合動(dòng)力轎車(chē)控制的紐帶，總線(xiàn)通信的故障主要是總線(xiàn)節點(diǎn)脫離，或是負載過(guò)高導致嚴重事故，所以要隨時(shí)監控電機控制器、電池管理系統的節點(diǎn)狀態(tài)和總線(xiàn)的負載。如果節點(diǎn)脫離，則需要停車(chē)重啟控制系統；若是負載過(guò)高，則報警。

圖2 CAN發(fā)送流程圖

圖3 CAN接收流程圖

3 試驗驗證

系統采用250Kpbs的通信波特率，結合臺架試驗和CAN總線(xiàn)實(shí)際通信。結果證明：系統各ECU工作正常，各控制器之間通過(guò)CAN總線(xiàn)通信，實(shí)現了傳感器測量數據的信息共享、控制指令的發(fā)送和接收，達到了系統設計指標及功能；CAN總線(xiàn)工作穩定、可靠，具有較強的抗干擾能力，完全滿(mǎn)足混合動(dòng)力汽車(chē)實(shí)時(shí)控制要求。圖4～圖7發(fā)動(dòng)機轉速在1200、1600、2000、2400 r／min下XL2000混合動(dòng)力汽車(chē)臺架試驗系統負荷特性試驗曲線(xiàn)，除去燃油消耗外，其它的數據信息是通過(guò)CAN總線(xiàn)接收的。其中，曲線(xiàn)系列1～系列7分別為司機踏板位置(％)、節氣門(mén)開(kāi)度(％)、發(fā)動(dòng)機水溫、燃油消耗率、系統扭矩輸出、電機扭矩指令、電機的電壓、電流、電池的剩余電量。