現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)在純電動汽車控制系統(tǒng)的應(yīng)用研究

1、 78點擊中國自動化控制網(wǎng)文獻標(biāo)識碼10030078TP273現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)在純電動汽車控制系統(tǒng)的應(yīng)用研究The Research of FieldBus Network Used in Battery Electric Vehicle Control System±±¾© 100044ÕÅÞÈ»Æ摘要著重分析了CAN總線的特點及其在純電動汽車控制系統(tǒng)中的應(yīng)用情況關(guān)鍵字純電動汽車電控制單元Abstract: This paper introduces the characteristic and

2、development ofFieldBus network for vehicle. It mainly analyzes the characteristic of CANBus and its application in Battery Electric Vehicle control system, anddiscusses the key technology of CAN Bus research currently.Key words: FieldBus Network; Battery Electric Vehicle; CAN Bus; ECU1 引言當(dāng)今汽車的保有量和使用

3、量的飛速增加使得大氣環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重使得以電能作為驅(qū)動的汽車技術(shù)成為世界各汽車廠商技術(shù)競爭的熱點與之相關(guān)的技術(shù)和產(chǎn)品尚未形成工業(yè)體系為此科技部在十863ÒÔ½øÒ»²½Íƶ¯µç¶¯Æû³µµÄ²úÒµ»¯ÏÖ´úÆû³µ¹

4、¤ÒµºÍµç×Ó¼¼Êõ·ÉËÙ·¢Õ¹Ò»Á¾¸ßµµÆû³µµÄµçÆø½ÚµãÊýÒÑ´ïÉ

5、Ïǧ¸öÁ¬ÏßµÄÊýÁ¿·Ç³£¾ªÈ˶øÇÒÓм«´óµÄ¹ÊÕÏÒþ»¼¸÷´óÆû³

6、µ³§ÉÌ´ÓÉÏÊÀ¼Í70年代開始了車用網(wǎng)絡(luò)的研究形成了多種適合不同傳輸速率及特殊用途的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議CAN總線用于診斷的KWP2000多媒體應(yīng)用的MOST 協(xié)議等是BOSCH 公司于上世紀(jì)80年代提出的可以很好的解決上述的問題如奔馳大眾等公司已采用CAN 總線來實現(xiàn)汽車內(nèi)部的數(shù)據(jù)通信總線但近年來發(fā)展比較快收稿日期謝銘剛山西太原人研究方向為CAN 總線及其在電動汽車的應(yīng)用保證信息能夠準(zhǔn)確的傳送節(jié)點根據(jù)預(yù)先確定的優(yōu)先權(quán)進行總線訪問節(jié)點在盡量短的時間內(nèi)成功訪問總線波特率節(jié)

7、點的故障診斷能力2.1 數(shù)字信號的編碼為了保證信息傳輸?shù)目煽啃云嚲钟蚓W(wǎng)數(shù)據(jù)信號多采用脈寬調(diào)制和不歸零制波特率上界為3×105Kbps²ÉÓÃNRZ 進行信息傳輸用于傳輸速率較高的場合如CANADVANCED PALMNET等電纜短總線結(jié)構(gòu)簡單可靠性高增加新節(jié)點只需在總線的某點將其接入2.3 總線訪問協(xié)議汽車總線的訪問協(xié)議一般為爭用協(xié)議如果同時有兩個或兩個以上的節(jié)點發(fā)送信息這就要求每個節(jié)點有能力判斷沖突是否發(fā)生以避免再發(fā)生沖突如CANADVANCEDPALMNET 等都采用的是載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測+無損仲裁它采用了國際標(biāo)準(zhǔn)化組織 ISO制

8、訂的開放系統(tǒng)互連ISO-OSI 模型中的三層數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層并被公認(rèn)為最有前途的現(xiàn)場總線之一得到 MOTOROLAIntel ½ø¶øѸËÙÍÆ 79點擊中國自動化控制網(wǎng)出了各種集成CAN 協(xié)議的產(chǎn)品CAN 總線具有可靠實時性強的優(yōu)點網(wǎng)絡(luò)上的任一節(jié)點可在任意時刻向其他節(jié)點發(fā)送信息(2 網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點根據(jù)對總線訪問優(yōu)先級的不同內(nèi)得到響應(yīng)可以大大節(jié)省總線沖突仲裁時間(4 CAN協(xié)議廢除了站地址編碼這可使不同的節(jié)點同時接收到相同的數(shù)據(jù)一點對多點及全局廣播等方式的傳送接收數(shù)據(jù)(5 CAN采用NRZ 編

9、碼速率5Kbps通信速率最高可達1Mbps´«Êäʱ¼ä¶ÌCAN的每幀信息都有CRC 效驗及其他檢錯措施(7 通訊介質(zhì)可為雙絞線選擇靈活以使總線上其他節(jié)點的操作不受影響即用電池和電機的組合來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的發(fā)動機另外純電動汽車的控制系統(tǒng)還包括助力轉(zhuǎn)向控制組合儀表等部分一些先進的汽車上還裝備了防抱死制動控制系統(tǒng)(ABS巡行控制系統(tǒng)懸架控制防盜及其他控制等控制單元各種舒適性控制裝置和通訊系統(tǒng)也不斷增多構(gòu)成了基于CAN 總線的汽車控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)即高速CAN 總線和低速總線為了便于汽車所有功能的管理不同總線

10、間的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享只有需要在兩種總線間交換的數(shù)據(jù)才通過網(wǎng)關(guān)進行傳輸減輕了各網(wǎng)絡(luò)總線上的負擔(dān)由驅(qū)動系統(tǒng)各個子系統(tǒng)和故障分析記錄系統(tǒng)節(jié)點組成電池制動等關(guān)鍵系統(tǒng)的快速控制連接對象主要為汽車中的聯(lián)合裝配單元照明濕度傳感器并通過網(wǎng)關(guān)作為子網(wǎng)接入高速CAN 總線車身中位置比較近的元件連接到一個ECUÿһ¸öECU 自成系統(tǒng)控制本地執(zhí)行機構(gòu)的動作目前一種是低速CAN 總線以及J2284組建低速容錯CAN 總線即局域互連網(wǎng)絡(luò)(Local InterconnectNetworkÄÜÓÐÐ

11、§µÄÖ§³ÖÆû³µÖзֲ¼Ê½»úеµç×Ó½ÚµãµÄ¿ØÖÆ¿É¿¿ÐԸߵÄÌص

12、ãÈçÖÇÄÜ´«¸ÐÆ÷Á¬½Óµ½Æû³µÍøÂçÖÐ 圖1 純電動汽車中控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖整車控制ECU 是整個汽車控制的中心加速信號整車控制ECU 通過對這些信號的分析并綜合檢測傳感器的狀態(tài)并通過CAN 總線將控制指令送到相應(yīng)的節(jié)點制動ECU 根據(jù)整車控制ECU 的控制指令高速CAN總線上還設(shè)置故障診斷E

13、CU²¢¿ØÖƹÊÕÏÐźÅÏÔʾÁíÍâ¸ßËÙCAN 總線上設(shè)置了車載記錄儀黑匣子用于記錄行車數(shù)據(jù)控制網(wǎng)絡(luò)的低速總線采用LIN 總線主控制器為主站主控制器同時作為LIN 總線和高速CAN 總線的網(wǎng)關(guān)這樣所有 ECU 都掛到總線上達到簡化布線降低成本隨著車載多媒體在車輛中的廣泛應(yīng)用電話電視這些裝置之間需要頻繁的通訊CAN 總線或J

14、1850總線無法滿足這些裝置間的通訊要求GI數(shù)字音頻信息或車輛位置信息至少需要5Mbps 的網(wǎng)絡(luò)速度可以支持100400Mbps 的通訊速度CAN 總線是一種控制策略總線 80點擊中國自動化控制網(wǎng)的控制共享為目的在兩總線間增加網(wǎng)關(guān)就可以實現(xiàn)車身總線網(wǎng)絡(luò)的一體化5 我國在CAN 總線研究的重點和關(guān)鍵技術(shù)問題CAN 符合ISO/OSI的參考模型用戶需要自己開發(fā)應(yīng)用層協(xié)議國內(nèi)在這方面的應(yīng)用研究則剛剛起步我國汽車CAN 總線的研究重點應(yīng)是研究和開發(fā)自己的汽車總線與網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)并構(gòu)成車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)需要解決以下關(guān)鍵技術(shù)問題容量節(jié)點容量等技術(shù)問題確定最大傳輸時的延時大小網(wǎng)絡(luò)的容錯和監(jiān)控6 結(jié)論隨著汽車技術(shù)的飛速發(fā)

15、展就我國的國情而言開發(fā)有自主知識產(chǎn)權(quán)的汽車總線技術(shù)并應(yīng)用于自己的汽車產(chǎn)業(yè)是當(dāng)務(wù)之急參考文獻廣告索引上海嘉松機器有限公司北京和利時系統(tǒng)工程股份有限公司杭州和利時自動化有限公司橫河川儀有限公司北京亞控科技發(fā)展有限公司羅克韋爾自動化OEMAX controls°ÂÍÐÄá¿Ë˹µç×ÓÓÐÏÞ¹«Ë¾艾默生過程控制有限公司上海凡宜科技電子有限公司三墾力達電氣有限公司推廣中心施耐德電

16、氣有限公司北京和利時信息技術(shù)有限公司廈門安東電子有限公司南京菲尼克斯電氣有限公司北京安控科技發(fā)展有限公司德國倍福電氣有限公司北京代表處丹佛斯公司上海辦事處倫茨機電傳動有限公司成都希望森蘭變頻器制造有限公司蘇州市科動貿(mào)易有限公司西門子自動化與驅(qū)動集團美國埃施朗股份有限公司北京代表處山武自動化儀表公司有限公司北京雄越科技發(fā)展有限公司珠海志美電子有限公司北京北方晟聯(lián)電子技術(shù)有限公司重慶橫河川儀有限公司產(chǎn)電北京德利僑機電設(shè)備有限公司廈門宇電自動化工程有限公司北京康納森科技有限公司天水華天微電子有限公司合肥中亞傳感器有限公司深圳市勝前實業(yè)發(fā)展有限公司北京維盛新儀科技有限公司廣州森納士壓力儀器有限公司上海展會成都展會重慶展會沈陽展會上海展會武漢華易科技有限責(zé)任公司綿陽市維博電子有限責(zé)任公司北京昆侖天辰儀表科技有限公司四川新潮工控技術(shù)有限責(zé)任公司西安中星測控有限責(zé)任公司深圳華夏盛電子有限公司北京昆侖海岸傳感技術(shù)中心北京控友自動化技術(shù)有限公司浙江省慈溪市盛昌電訊有限公司石家莊展會濟南展會武漢展會北京展會北京展會廣州展會西安易升儀器儀表有限公司普世工業(yè)電源西門子自動化與驅(qū)動集團目錄刊花浙江永久科技實業(yè)有限公司深圳研