混合動力汽車通信網絡研究

尹翠娜

摘要：隨著經濟社會水平的提高，人民消費水平的提升，汽車已經進入尋常百姓家，伴隨著汽車市場的發展壯大，全國范圍內汽車數量的持續增加，汽車對石油的不可再生能源使用量的不斷增加，對石油的依賴程度越來越深，急需在汽車行業發展可替代石油的能源，混合動汽車就應用而生，具有廣大的市場前景，尤其是汽車巨頭一豐田，旗下不斷新產生出混合動力汽車，為業界打開了新一扇大門。而混動汽車的適用于貨車和客車的應用層協議，而混合動力汽車的通訊技術成為發展的關鍵點。本文根據混合動力汽車的通訊控制特點，提出了CAN總線和LIN總線并用的雙總線控制方法；通過大量的實驗，測試了混合動力汽車CAN總線通信性能。通過實驗大量的結果表明，通信網絡性能能夠滿足控制的實際需求，具有良好的性能特點，市場需求符合國家相關規定。

關鍵詞：混合動力汽車；CAN總線；LIN總線；通信網絡

進入二十一世紀，隨著人民對環保的重視，國家對環保的要求越來越嚴格，尤其是十八大以來，國家制定的五位一體戰略，從政治層面對環保進行了要求，從法律制定到執行都有嚴格的規定，而傳統汽車發動機燃油不充分、汽車油耗高造成了大量的環境污染源，有數據表明，現在的PM2.5，有近20%來源于汽車污染。雖然大量的科學研究，但是純電動汽車和燃料電池汽沒有在市場上站穩腳跟，混合動力汽車作為一種新型的汽車產品，具有無可限量的發展前景，成為企業行業的香餑餑。

現在市場上的混合動力汽車主要有運用以下兩套動力系統：電力驅動系統和發動機驅動系統，改變了過去依靠汽油或者柴油作為動力的單一的能源來源，在發動機啟動后，主要依靠動能產生電能，大容量的電池，持續蓄電、放電傳輸動力，油耗大幅度降低，電價比油價便宜，相應的降低了成本，受到歡迎和推崇。這就決定了混合動力汽車，比一般的汽車結構更加復雜，尤其是增加了電子控制單元，進行數據傳輸和信息交換，傳統的通訊數據，不能滿足混合動力汽車的要求，應市場需求的變化，新的電子傳輸單元，應用而生。

1CAN總線

CAN總線由德國BOSH公司設計，其目的在于協調處置汽車中各個電子元器件的工作狀態問題，經過多年有效的客戶體驗，CAN總線能能夠運用其自身的獨特優勢，方便的解決串行通訊網絡，用戶評價高，獲得廣泛認可。CAN總線按照科學性可分為數據鏈層和物理層，而數據鏈路層又分為：邏輯鏈路控制子層和媒體訪問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接口。

2SAE J1939協議

SAE J1939協議是把CAN的29位識別符按照具體的要求進行定義，按照相關的要求建立起來的一整套編碼系統。經過多年的市場評價，其主要面向貨車、客車。

3混合動力汽車控制節點

3.1控制節點的確定

混合動力汽車在，傳統汽車設備的基礎上增加了電力驅動模塊、大容量電池模塊、電池續航模塊等。在實際工作時，由于對通訊控制要求高，模塊之間切換比率高，傳輸速度和頻率快等要求，在實際設計時，就要優先考慮模塊之間是否單獨控制，是否相互關聯，車身與發動機之間控制方式等等，這樣可以降低生產業成本，還可以減少控制單元，降低故障率。

3.2控制節點的信號定義

在經過預先設置，根據模塊功能和設置方式確定控制節點，根據對模塊進行控制時需要的控制信號，確定每個控制節點需要處理的信息系統，如電機強弱、電機狀態、電機油門等。如表1：

4混合動力汽車通信網絡應用協議探討

4.1通信協議的制定

制定混合動力汽車通信網絡應用協議，按照SAE 31939協議主要內容和要求，從節點的選擇、報文編碼、報文選擇權入手。按照節點的重要性從前向后依次降低選擇節點；按照實時性，分配相應的優先級，例如汽車制動號系統信號優先級為1級。

4.2混合動力汽車網絡拓撲

根據全球汽車相關制度的規定，CAN總線可以滿足相關要求，因此，在汽車生產廠家在實際生產過程中，必須采用CAN總線通信方式進行控制，符合規定，又能達到對汽車的操控，而對于車身附件，由于自身的獨特性特點，可采用LIN總線布局。

4.3CAN總線試驗分析

為了驗證CAN總線的可行性，我們做了大量的CAN總線通信實驗，在實驗中總線上的平均負載率為36.08%，峰值負載率為37.68%，通過數據分析，可以得出，CAN總線通信能夠滿足駕駛員對車輛控制的相關要求，在行駛過程中，隨著轉速、時速的變化，適時切換到合適檔位，發動機轉速隨著車速也相應的改變，達到兩者的相適應和匹配。

5結語

CAN總線在我國已經進行了初步的嘗試，經過多年發展有了穩定的市場，體現出巨大的優勢，是其他控制方式所無法取代的。混合動力汽車通信網絡應用方面更有其不可替代的巨大優勢，發展前景是光明的，是許多汽車制造企業，更是眾多混合動力制造企業的福音。我國在混合動力方面已經積累了部分經驗，按照環保要求，混合動力汽車將來是發展的重點，我們大有可為，可以依托混合動力汽車通信網絡系統，依靠CAN總線開發的后發優勢，積極創造出一片發展新天地。