基于CAN总线的混和动力汽车电机控制系统设计方案

赵有成+毛文涛+贺振宇

[摘 要]随着我国社会不断的发展进步，也在很大程度推动了我国群众生活质量，对于汽车领域也是在逐渐增强对其的重视度，本文主要立足于CAN总线的混合动力汽车控制系统，展开了深入的研究与分析，以此期望为我国今后在对于CAN总线的混合动力汽车控制系统问题时，能够提供一些参考性的建议。

[关键词]CAN总线；混合动力汽车；控制系统；分析研究

中圖分类号：U469.7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）06-0097-01

前言：混合动力汽车；其主要就是将电力驱动与相关的辅助动力单元，共同运用到一辆车上，而混合动力汽车在刚起步的时候，是用电动机来进行驱动的，这也就很好的消除了内燃机在刚起步的过程当中，由于燃烧的不够充分而产生排黑烟的状况，而混合动气汽车不光在刚起步的时候运用电动机来进行驱动的，在减速或者是刹车的过程时，也是利用发电机从而将转化为电能，真正的实现到了节能的目的。

一、CAN总线概述

CAN总线，主要源自于德国的Bosch公司，主要是因为在20世纪80年代初期，为了有效的解决现代汽车当中的很多控制以及测试仪器相互之间的数据交换，从而研究开发的一个数据通信协议。由于CAN总线自身的优点较多，所以受到各界人士的重视度，并且，其还具有良好的性价比以及可靠稳定性，还很好的支持了分布以及实时控制的通讯网络，所以也是被用于很多领域当中。在CAN总线当中，主要是可用于与各种不同的处理器的结构，从而有效的组成具有智能化的仪器或是仪表，还可以被运用于多主工作方式当中，在对其中的任何一个节点或是任何一个时刻当中，都能很好的进行主动发送信息，从来不分主从的位置，这样就使得整个CAN总线的通讯方式较同于其它更为灵活[1]。

二、系统开发

（一）系统网络框概述

CAN网络化，在整个混合动力汽车当中，是占据着非常重要的地位的，并且也是作为实施动力混合的一项重要的关键因素，主要是依照于混合动力汽车，在运行过程当中，所需要的传递的数据的种类以及速率来对其中各个环节以及各个部件信息，相互之间进行协调的要求的，从而在有效的制定出了关于混合动力汽车的CAN网络协议。然后，在对其中内部的所有系统部件的不可预测以及一些潜在的失效，进行全方面的评估以及分析，最后，第一时间内制定出于有效解决失效模式或是潜在失效模式的应对措施，在最大限度上保障整体的安全、稳定性能。不仅如此，还能有效的对内部的各个部件失效进行报警的功能，从而在全方位的保障，整个混合动力汽车在各种状况下，都是能够进行安全稳定的行驶状态的[2]。

在整个混合动力汽车当中，关于控制系统的设计上，主要是由5大部分以及6个小节点来组合而成的。在这里的5大部分主要指的就是：多功能源控制器、电池管理系统、电机驱动装置、传感器、显示单元。在这里的6个小节点，主要指的就是，多功能源控制器、电机驱动器。室内传感器、前舱传感器、电池管理系统以及显示单元，这里的显示单元，主要是用来针对于发动机ECU，从而来进行有效的断油以及启动上的合理控制[3]。

在本文的混合动力汽车控制系统当中，主要是为了能够在最大限度上实现，对于整个混合动气汽车的控制以及能源上的有效管理、针对于主要的系统，则是采用高速、低速上CAN总线结构，在电池、机、多功能源控制模块、内燃机上均为交换模块，这样做的目的就是为了要求整体系统，是具有较快的回应能力的。在对以上所涉及到的模块，都会采用较为高速的CAN通讯来进行设计，并且，还要求总线是一定要符合于CAN2.0A标准的。

由于整个混合动力汽车内部中的对于车灯、车门的要求速度并不是很高，但是相对的，控制点是较多较复杂的，并且，数据的传输量也是非常大的，为了能够在最大限度上确保整个高速、低速的控制节点上的数据的处理能力均保持在良好的状态，而这里系统主要是采用了双层总算结构来进行的。在对于高速CAN总线的采用上，主要是1Mbit/s的位速率来进行有效的通讯的，确保每帧约有2～3个字节上的数据内容，这样使用短帧结构得名目的，也是为了能够在最大限度上确保整个控制时处于实时有效性的。而在对于低速CAN总线的采用上，主要是选用500kbit/s的位速率来进行有效的通讯的，这样做的目的，也是为了能够很好的确保整个控制时处于实时有效性的，在高速与低俗CAN网络当中，是存在着一部分的信息是需要交换的，并且，该信息交换的模块是通过数据来进行实时交换的。

（二）各个控制子系统的任务以及之间存在的关系概述

在对于各个控制子系统在整个混合动力汽车控制系统当中，是占据的着非常重要的地位的，其主要也是作为整个混合动力汽车控制系统当中的关键分系统的，并且，每一个子系统在其中都是有着非常重要的角色地位的，任何的一个子系统的好坏，都是会在很大程度上影响到整个混合动力汽车控制系统的性能的，所以一定要加强对于子系统之间的协调统一的重视度。将整个混合动力汽车的电驱动部分，统共分为四大控制器：1.发动机的电喷系统ECU，2多功能源控制器PTCM，3.电动机整体控制器DMCM，4.动力蓄电池管理器BPCM。在其中的多功能源控制器以及电动机整体控制器和动力蓄电池管理，均是统共CAN总线以及相关的状态线和其他一些控制器通讯，主要是以有效传递信息以及控制来进行指令。

1.多功能源控制器PTCM在其中，担当者主要控制器的角色，主要是依照于其他一些相关的控制单元检测，并对内部当中的各个系统的现状参数，制定出一个有效的控制策略，从而向内燃机以及电机、池之间的协调运行发出了控制命令，在其中主要是负责正太混合动力汽车的唤醒、电源、驱动、停止等相关的功能。

2.整个电机控制系统当中，含有的变频器以及相关的强电部分和电机控制器DMCM等弱电部分。在这里的电动机整体控制器在整个混合动力汽车控制系统当中，主要是担当者电机运行的控制以及接受的角色，主要是接受多功能源控制器的指令根据自身的算法控制电机的工作方式以及转速，扭矩等。

3.电池管理器。动力蓄电池管理器在整个混合动力汽车控制系统当中，主要是担当者对整个蓄电池组来进行实时的控制以及管理，其中，主要是包含了安全、算法、均衡化、实时的控制以及相关参数的监测等功能，并且，动力蓄电池管理器，还主要是负责于对整个混合动力汽车中的蓄电池组，进行充电管理的作用。

结论

只有真正的加强对于CAN总线在混合动力汽车控制系统当中的重视度，才能够真正的推动了我国混合动力汽车的发展进步。

参考文献

[1] 童伟，黄向东，尹丰，朱一凡.基于CAN总线的混合动力/电动汽车蓄电池ECU的研制[J].机床与液压，2004，10：112-113+162.

[2] 俞荣凯，刘飞，韦克康，游小杰.基于CAN总线的串联式混合动力电动车电机驱动系统设计[J].电机与控制应用，2008，04：27-30+63.

[3] 熊伟威，张勇，舒杰.基于CAN总线的分布式控制网络在串并联式混合动力客车上的应用[J].汽车工程，2008，08：664-666+686.

作者简介

姓名：赵有成（1994.12.06）；性别：男，籍贯：甘肃省武威人，学历：本科，就读于武汉科技大学；现有职称：学生；研究方向：车辆工程；