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作者: 发布时间:2011-10-23 来源: 繁体版
摘 要:电动车的电器电子系统非常复杂,为了有效地提高电动车的可靠性和实现电动车的综合控制功能,本论文介绍了一种三级总线的网络体系结构,该体系将整个电动车的电系统分为三层:底层、中间层和上层。这三层通过整

摘 要:电动车的电器电子系统非常复杂,为了有效地提高电动车的可靠性和实现电动车的综合控制功能,本论文介绍了一种三级总线的网络体系结构,该体系将整个电动车的电系统分为三层:底层、中间层和上层。这三层通过整车综合控制器统一控制协调,实现了电动车的电池电压监控、电动机的监测与故障诊断、高压安全的检测与应急控制、调度服务系统的通讯接口等功能,该系统目前正应用于国家“863电动汽车重大专项”的项目上,在公交车上试营运。n3F自动化在线网
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关键词:电动车、网络,CAN总线n3F自动化在线网
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Study of Electric Vehicle synthesizing network systemn3F自动化在线网
JiangYin Polytechnic College zhang Wein3F自动化在线网
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Abstract:The electric and electronic system is very complex in electric vehicle,to fulfil the integration control function and improving reliability ,we designed a three grade network struture,this system partition electric system into three lays:bottom lay,middle lay and top lay.The three lays is controlled by vehicle controller,the system carrys out many functions:monitering battery voltage,motor monitering and diagnosis,high voltage monitering and emergency dealing,communication with dispatch system and so on.This system was developed for project of nation high technology plan of 863,and is running in BeiJing 121 Road bus line.n3F自动化在线网
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Keywords:electric vehicle,network,CAN Busn3F自动化在线网
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1.概述n3F自动化在线网
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  由于环境保护与能源危机问题,以及传统汽车消耗大量石油,造成我国每年需要进口石油一亿吨以上,开发电动汽车技术是我国重要的发展战略,国家在“十五”计划中,成立了“863电动汽车重大专项”项目,本论文就是在此背景下开展了纯电动车整车综合控制技术研究。n3F自动化在线网
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  纯电动汽车系统包括电池及其管理系统、电机及其控制系统、充电机的信号监控、信号检测与控制系统等,电动车还要求与车辆调度系统通讯,实时将车辆的位置、剩余电量等数据传送到调度中心,甚至还要求将电动车的各种工作数据传送到调度中心,调度中心通过这些数据就可以了解当前汽车的状态,为车队的调度以及故障维修提供原始数据,可见,整车系统还必须提供与调度系统的通讯接口。由于电动车本身的复杂性,电动车的维修与诊断也非常困难,因此必须有在线的故障诊断与状态监视窗口,研制车载信息显示是必要的,这就要求电动车综合控制系统带LCD系统以及按键输入,实现人机接口功能。n3F自动化在线网
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  采用网络方案是解决电动车复杂系统的关键,现代电子技术的发展也为电动车综合网络系统的实现提供了条件,强大的微处理器往往带有各种功能的接口,包括通用的异步串行口UART,高速通讯的CAN总线等,采用差分驱动技术,可以提高这些总线在电动车上的抗干扰性能,使得这些总线在电动车上的使用成为可能。电动车不但电气系统逻辑复杂,而且电气环境也非常恶劣,最高电压高达500多伏,而且由于电动机的斩波控制,引起系统的高频干扰常常使车载电器系统工作失灵,因此,要求整车控制系统有很高的可靠性。n3F自动化在线网
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  电动车电气系统的开发往往是由多个单位协调同步协调进行,其中关键是各个单位必须遵循共同的通讯协议,在整个通讯系统中,整车控制器是核心,负责对各个零部件的管理,因此,通讯协议是否科学,决定了最终系统的性能。n3F自动化在线网
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2.电动车综合网络结构n3F自动化在线网
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  本项目采用图1所示的三层综合网络系统结构,成功地实现了整个电动车的综合控制,将电动车的各个部分组成为一个完整的有机整体。图1中的三层根据网络通讯层面进行划分,最底层是局部管理系统,如电池管理系统,电池内部采集与控制系统、电机内部采集与控制系统等,这部分的总线方式灵活多样,本项目中,由于电池数量非常大,采用廉价但可靠性高的RS485总线是为了降低成本,便于大批量产业应用;中间层是整车信息管理系统,包括与各个部件的通讯接口,如电机控制器接口、整车前部采集控制站点接口、整车后部采集控制站点的接口,还包括整车信号的直接采集,中间层的通讯速率与可靠性要求非常高,因此采用CAN总线接口方式;最上层是人机接口与通讯扩展接口,这部分实现电动车状态显示,帮助驾驶员实时了解电动车的状态,同时监视电动车的故障,如当前的电池状态、电机状态、整车状态等,如果发生故障,可以实时显示故障信息,通过大屏幕彩色液晶显示与操作按钮,方便了驾驶员对电动车的使用。同时,上层网络还是综合通讯的接口,包括与地面充电站的通讯,及时报告当前电池状态,防止发生过充电的危险;上层通讯还包括与调度系统的通讯,及时向交通系统汇报当前电动车的状态,接收综合调度系统的指令;上层通讯系统还是电动车调试与研究的通讯接口,通过该接口,可以接入PC机,通过PC机记录各种电动车数据,如记录电动车运行工况、电动车电池实用过程中的历史数据等,为了便于PC机接入整车综合信息系统,本项目还开发了CAN总线与USB总线的接口,可以用PC的USB接口直接与CAN总线接口。n3F自动化在线网
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  本系统还实现了电动车整车网络布线。整车的各种控制信号不是直接通过电缆连接到被控设备上,而是首先将该信号送到电动车前部采集控制站点中,由前部采集站点采集该信号,然后在本地输出或通过CAN总线发送到网络上,由后部采集控制站点或其它站点输出。通过这种方式控制,由以下优点:⑴整车控制器可以实现对全部的车上信息进行监视,实现整车的综合故障诊断;⑵简化了整车的布线,电动车的前部与后部只有CAN总线相连,提高了电动车的可靠性,简化了生产工艺;⑶便于电动车的维修。该系统的核心技术是如何保证通讯的可靠性,从而防止系统发生误操作。本项目通过自定义的CAN总线通讯协议、闭环的通讯检验方式,保证了通讯可靠性;在防止系统误操作与死机等故障方面,应用故障保护与意外处理等软件与硬件技术可以使系统即使在发生故障的情况下,可以在0.1秒的时间内恢复正常,在硬件发生致命故障时,保证系统处于安全模式。


电动车综合网络总线技术研究
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