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国际电子技术委员会 (lnternatiOnal日ectro-techniCaICommiSSion,,EC)对混合动力电动汽车的定义为:“在特定工作条件下,可以从两种或两种以上的能量存储器、能量源或能量转化器中获取驱动能量的汽车。其中至少有一种存储器或转化器要安装在汽车上 混合动力电动汽车(HEV)至少一种存储器、能量源或能量转化器可以传递电能”。本文所说的混合动力电动汽车(H巨V)指混合燃油发动机和电机两种动力来驱动的汽车。在混合动力汽车的不同类型中,并联型混合动力电动汽车的驱动系统主要由发动机、电机和变速箱等组成。发动机和电机都可以独立驱动汽车,是两套相互独立又相互关联的驱动系统。因此,并联型混合动力电动汽车的驱动模式更加灵活,可以适用于更广的范围,特别适用于一些比较复杂的工况。
20世纪90年二代以来,汽车上由电子控制单元(ECU)控制的部件数量越来越多,因此,一种新的概念——车上控制器局域网络CAN(ControIIer Area Network)的概念也就应运而生了。CAN最早是由德国BOSCH公司为解决现代汽车中的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种数据通信协议,按照IS0有关标准,CAN的拓扑结构为总线式,因此也称为CAN总线。为了满足各子系统的实时性要求,有必要对汽车公共数据实行共享,如发动机转速、车轮转速、油门踏板位置等。但每个控制单元对实时性的要求是因数据的更新速?率和控制周期不同而不同的。这就要求其数据交换网是基于优先权竞争的模式,且本身具有较高的通信速率,CAN总线正是为满足这些要求而设计的。
在现代轿车的设计中,CAN已经成为必须采用的装置,奔驰、宝马、大众、沃匀;沃及雷诺汽车都将CAN作为控制器联网的手段。由于我国中高级轿车主要以欧洲车型为主,因此欧洲车应用最广泛的CAN技术,也将是国产轿车引进的技术项目。目前汽车上的网络连接方式主要采用2条CAN,一条用于驱动系统白勺高速CAN,速率到500kb/s,另一条用于车身系统的低速CAN,速率是100kb/s。
2 混合动力汽车的CAN网络设计
2.1整体设计 混合动力车CAN网络的设计在混合动力电动汽车中相当关键,负责整车各个部件之间的通信,只有位于基础位置的CAN网络设计完成后才能顺利实现整车控制系统的功能。本论文中的混合动力电动车的CAN网络主要由能量总成控制器、ISG控制器、电机控制器、电池管理系统、CAN检测模块等组成,CAN节点的确定是基于混和动力汽车的总体设计的,取决于在整体设计中决定的功能部件。
在确定了CAN网络的节点后,首要任务是确定各节点所需的通信内容,要绘制出各节点的信息量图,即各节点要往总线上发送的信息、收到的信息以及所收信息的源节点。表1给出了基于图2的混和动力汽车的节点分析。当所有节点的收发信息都确定好之后,估计出大致所需的CAN信息帧的数目。只有CAN网络节点及通信内容确定厂之后才能进行协议的选择、ID的分配等步骤。
CAN网络设计的第二二步是根据CAN网络的节点数目及CAN信息帧数目确定要采用的网络协议。现在通常采用的标准主要有两种:CAN2,0A和CAN2.OB, 其中CAN2.0B兼容CAN2,0A。如果CAN网络的节点数目和信息帧数目较少,就可以采用CAN2,0A标准,如果很多的话,则可以采用CAN2.0B。后者扩展了信息帧的标志位,将CAN2.0A的11位旧扩展到了29位, 很大程度上二增加了网络的容量。CFA6470HEV的CAN网络主要由五个节点构成并且通信内容也不是很多,因此采用CAN2,0A即可。