電動(dòng)車(chē)綜合網(wǎng)絡(luò )總線(xiàn)技術(shù)研究

1.概述

　　由于環(huán)境保護與能源危機問(wèn)題，以及傳統汽車(chē)消耗大量石油，造成我國每年需要進(jìn)口石油一億噸以上，開(kāi)發(fā)電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)是我國重要的發(fā)展戰略，國家在“十五”計劃中，成立了“863電動(dòng)汽車(chē)重大專(zhuān)項”項目，本論文就是在此背景下開(kāi)展了純電動(dòng)車(chē)整車(chē)綜合控制技術(shù)研究。

　　純電動(dòng)汽車(chē)系統包括電池及其管理系統、電機及其控制系統、充電機的信號監控、信號檢測與控制系統等，電動(dòng)車(chē)還要求與車(chē)輛調度系統通訊，實(shí)時(shí)將車(chē)輛的位置、剩余電量等數據傳送到調度中心，甚至還要求將電動(dòng)車(chē)的各種工作數據傳送到調度中心，調度中心通過(guò)這些數據就可以了解當前汽車(chē)的狀態(tài)，為車(chē)隊的調度以及故障維修提供原始數據，可見(jiàn)，整車(chē)系統還必須提供與調度系統的通訊接口。由于電動(dòng)車(chē)本身的復雜性，電動(dòng)車(chē)的維修與診斷也非常困難，因此必須有在線(xiàn)的故障診斷與狀態(tài)監視窗口，研制車(chē)載信息顯示是必要的，這就要求電動(dòng)車(chē)綜合控制系統帶LCD系統以及按鍵輸入，實(shí)現人機接口功能。

　　采用網(wǎng)絡(luò )方案是解決電動(dòng)車(chē)復雜系統的關(guān)鍵，現代電子技術(shù)的發(fā)展也為電動(dòng)車(chē)綜合網(wǎng)絡(luò )系統的實(shí)現提供了條件，強大的微處理器往往帶有各種功能的接口，包括通用的異步串行口UART，高速通訊的CAN總線(xiàn)等，采用差分驅動(dòng)技術(shù)，可以提高這些總線(xiàn)在電動(dòng)車(chē)上的抗干擾性能，使得這些總線(xiàn)在電動(dòng)車(chē)上的使用成為可能。電動(dòng)車(chē)不但電氣系統邏輯復雜，而且電氣環(huán)境也非常惡劣，最高電壓高達500多伏，而且由于電動(dòng)機的斬波控制，引起系統的高頻干擾常常使車(chē)載電器系統工作失靈，因此，要求整車(chē)控制系統有很高的可靠性。

　　電池管理系統是整車(chē)綜合信息系統的一部分，是解決電動(dòng)車(chē)充電安全性、使用經(jīng)濟性、增加電動(dòng)車(chē)續駛里程的基礎。該系統的關(guān)鍵技術(shù)是如何解決電池組整體電壓高達380伏以上，而單節電池電壓只有3.0伏以下的矛盾，還有一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是如何降低系統的硬件成本，提高系統的可靠性，由于電池數量多達300多塊，如何降低單節電池的檢測成本非常關(guān)鍵。本項目通過(guò)高速開(kāi)關(guān)技術(shù)、高精度A/D技術(shù)、光電隔離技術(shù)、瞬態(tài)干擾抑制技術(shù)、高集成度單片機技術(shù)、數字化溫度傳感器技術(shù)、以及高可靠性電源技術(shù)等的綜合應用，實(shí)現了高速高精度地對每節電池的端電壓檢測、電池組溫度檢測，并可以控制電池組的風(fēng)扇，防止電池出現高溫。

圖1 整車(chē)綜合控制系統組成

　　整車(chē)網(wǎng)絡(luò )的劃分主要考慮電動(dòng)車(chē)的功能與產(chǎn)業(yè)化等要求，從圖1可以看到，一些關(guān)系到整車(chē)安全的部件，都直接由整車(chē)控制器來(lái)管理，屬于第二層，對于大量數據通訊，而且要求實(shí)時(shí)性非常高的部分，也在第二層完成;對于實(shí)時(shí)性要求不高的則放置再第三層，如人機接口部分、調度接口部分、調試接口等;對于數量大，實(shí)時(shí)性不高的電池管理系統，則通過(guò)廉價(jià)的RS485總線(xiàn)實(shí)現，從而有利于電動(dòng)車(chē)的產(chǎn)業(yè)化。