混合動(dòng)力汽車通信網(wǎng)絡(luò)研究

尹翠娜

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)水平的提高，人民消費(fèi)77，-平的提升，汽車已經(jīng)進(jìn)入尋常百姓家，伴隨著汽車市場(chǎng)的發(fā)展壯大，全國(guó)范圍內(nèi)汽車數(shù)量的持續(xù)增加，汽車對(duì)石油的不可再生能源使用量的不斷增加，對(duì)石油的依賴程度越來(lái)越深，急需在汽車行業(yè)發(fā)展可替代石油的能源，混合動(dòng)汽車就應(yīng)用而生，具有廣大的市場(chǎng)前景，尤其是汽車巨頭一豐田，旗下不斷新產(chǎn)生出混合動(dòng)力汽車，為業(yè)界打開(kāi)了新一扇大門(mén)。而混動(dòng)汽車的適用于貨車和客車的應(yīng)用層協(xié)議，而混合動(dòng)力汽車的通訊技術(shù)成為發(fā)展的關(guān)鍵點(diǎn)。本文根據(jù)混合動(dòng)力汽車的通訊控制特點(diǎn)，提出了CAN總線和LIN總線并用的雙總線控制方法；通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)，測(cè)試了混合動(dòng)力汽車CAN總線通信性能。通過(guò)實(shí)驗(yàn)大量的結(jié)果表明，通信網(wǎng)絡(luò)性能能夠滿足控制的實(shí)際需求，具有良好的性能特點(diǎn)，市場(chǎng)需求符合國(guó)家相關(guān)規(guī)定。

關(guān)鍵詞：混合動(dòng)力汽車；CAN總線；LIN總線；通信網(wǎng)絡(luò)

進(jìn)入二十一世紀(jì)，隨著人民對(duì)環(huán)保的重視，國(guó)家對(duì)環(huán)保的要求越來(lái)越嚴(yán)格，尤其是十八大以來(lái)，國(guó)家制定的五位一體戰(zhàn)略，從政治層面對(duì)環(huán)保進(jìn)行了要求，從法律制定到執(zhí)行都有嚴(yán)格的規(guī)定，而傳統(tǒng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)燃油不充分、汽車油耗高造成了大量的環(huán)境污染源，有數(shù)據(jù)表明，現(xiàn)在的PM2.5，有近20%來(lái)源于汽車污染。雖然大量的科學(xué)研究，但是純電動(dòng)汽車和燃料電池汽沒(méi)有在市場(chǎng)上站穩(wěn)腳跟，混合動(dòng)力汽車作為一種新型的汽車產(chǎn)品，具有無(wú)可限量的發(fā)展前景，成為企業(yè)行業(yè)的香餑餑。

現(xiàn)在市場(chǎng)上的混合動(dòng)力汽車主要有運(yùn)用以下兩套動(dòng)力系統(tǒng)：電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，改變了過(guò)去依靠汽油或者柴油作為動(dòng)力的單一的能源來(lái)源，在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，主要依靠動(dòng)能產(chǎn)生電能，大容量的電池，持續(xù)蓄電、放電傳輸動(dòng)力，油耗大幅度降低，電價(jià)比油價(jià)便宜，相應(yīng)的降低了成本，受到歡迎和推崇。這就決定了混合動(dòng)力汽車，比一般的汽車結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，尤其是增加了電子控制單元，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和信息交換，傳統(tǒng)的通訊數(shù)據(jù)，不能滿足混合動(dòng)力汽車的要求，應(yīng)市場(chǎng)需求的變化，新的電子傳輸單元，應(yīng)用而生。

1CAN總線

CAN總線由德國(guó)BOSH公司設(shè)計(jì)，其目的在于協(xié)調(diào)處置汽車中各個(gè)電子元器件的工作狀態(tài)問(wèn)題，經(jīng)過(guò)多年有效的客戶體驗(yàn)，CAN總線能能夠運(yùn)用其自身的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，方便的解決串行通訊網(wǎng)絡(luò)，用戶評(píng)價(jià)高，獲得廣泛認(rèn)可。CAN總線按照科學(xué)性可分為數(shù)據(jù)鏈層和物理層，而數(shù)據(jù)鏈路層又分為：邏輯鏈路控制子層和媒體訪問(wèn)控制子層物理層又分為：物理信令、物理媒體附屬裝置和媒體相關(guān)接口。

2SAE J1939協(xié)議

SAE J1939協(xié)議是把CAN的29位識(shí)別符按照具體的要求進(jìn)行定義，按照相關(guān)的要求建立起來(lái)的一整套編碼系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)多年的市場(chǎng)評(píng)價(jià)，其主要面向貨車、客車。

3混合動(dòng)力汽車控制節(jié)點(diǎn)

3.1控制節(jié)點(diǎn)的確定

混合動(dòng)力汽車在，傳統(tǒng)汽車設(shè)備的基礎(chǔ)上增加了電力驅(qū)動(dòng)模塊、大容量電池模塊、電池續(xù)航模塊等。在實(shí)際工作時(shí)，由于對(duì)通訊控制要求高，模塊之間切換比率高，傳輸速度和頻率快等要求，在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，就要優(yōu)先考慮模塊之間是否單獨(dú)控制，是否相互關(guān)聯(lián)，車身與發(fā)動(dòng)機(jī)之間控制方式等等，這樣可以降企生產(chǎn)業(yè)成本，還可以減少控制單元，降低故障率。

3.2控制節(jié)點(diǎn)的信號(hào)定義

在經(jīng)過(guò)預(yù)先設(shè)置，根據(jù)模塊功能和設(shè)置方式確定控制節(jié)點(diǎn)，根據(jù)對(duì)模塊進(jìn)行控制時(shí)需要的控制信號(hào)，確定每個(gè)控制節(jié)點(diǎn)需要處理的信息系統(tǒng)，如電機(jī)強(qiáng)弱、電機(jī)狀態(tài)、電機(jī)油門(mén)等。如表1：

4混合動(dòng)力汽車通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用協(xié)議探討

4.1通信協(xié)議的制定

制定混合動(dòng)力汽車通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用協(xié)議，按照SAE J1939協(xié)議主要內(nèi)容和要求，從節(jié)點(diǎn)的選擇、報(bào)文編碼、報(bào)文選擇權(quán)入手。按照節(jié)點(diǎn)的重要性從前向后依次降低選擇節(jié)點(diǎn)；按照實(shí)時(shí)性，分配相應(yīng)的優(yōu)先級(jí)，例如汽車制動(dòng)號(hào)系統(tǒng)信號(hào)優(yōu)先級(jí)為1級(jí)。

4.2混合動(dòng)力汽車網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

根據(jù)全球汽車相關(guān)制度的規(guī)定，CAN總線可以滿足相關(guān)要求，因此，在汽車生產(chǎn)廠家在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，必須采用CAN總線通信方式進(jìn)行控制，符合規(guī)定，又能達(dá)到對(duì)汽車的操控，而對(duì)于車身附件，由于自身的獨(dú)特性特點(diǎn)，可采用L1N總線布局。

4.3 CAN總線試驗(yàn)分析

為了驗(yàn)證CAN總線的可行性，我們做了大量的CAN總線通信實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)中總線上的平均負(fù)載率為36.08%，峰值負(fù)載率為37.68%，通過(guò)數(shù)據(jù)分析，可以得出，CAN總線通信能夠滿足駕駛員對(duì)車輛控制的相關(guān)要求，在行駛過(guò)程中，隨著轉(zhuǎn)速、時(shí)速的變化，適時(shí)切換到合適檔位，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速隨著車速也相應(yīng)的改變，達(dá)到兩者的相適應(yīng)和匹配。

5結(jié)語(yǔ)

CAN總線在我國(guó)已經(jīng)進(jìn)行了初步的嘗試，經(jīng)過(guò)多年發(fā)展有了穩(wěn)定的市場(chǎng)，體現(xiàn)出巨大的優(yōu)勢(shì)，是其他控制方式所無(wú)法取代的。混合動(dòng)力汽車通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用方面更有其不可替代的巨大優(yōu)勢(shì)，發(fā)展前景是光明的，是許多汽車制造企業(yè)，更是眾多混合動(dòng)力制造企業(yè)的福音。我國(guó)在混合動(dòng)力方面已經(jīng)積累了部分經(jīng)驗(yàn)，按照環(huán)保要求，混合動(dòng)力汽車將來(lái)是發(fā)展的重點(diǎn)，我們大有可為，可以依托混合動(dòng)力汽車通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，依靠CAN總線開(kāi)發(fā)的后發(fā)優(yōu)勢(shì)，積極創(chuàng)造出一片發(fā)展新天地。