混合动力汽车can总线通信系统的设计与测试

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1、混合动力汽车ＣＡＮ总线通信系统的设计与测试———唐风敏张殿明１０９混合动力汽车ＣＡＮ总线通信系统的设计与测试唐风敏张殿明（中国汽车技术研究中心天津３００１６２）摘要为了解决混合动力汽车对自身弱电设备电磁干扰强、信号传递实时性要求高以及传递信息量大的特点，设计了１套符合ＳＡＥＪ１９３９标准的混合动力汽车ＣＡＮ总线通信协议。协议内容包括物理层协议、网络管理协议、交互层协议、应用层协议以及故障诊断处理方案。在协议中提出了网络通信的具体的性能指标。经过零部件和实车测试表明，协议不仅可以满足在混合动力汽车复杂电磁干扰环境下基本的功能要求，而且具有良好的通信性能及故障自诊断能力。关键词混

2、合动力汽车；ＣＡＮ总线；电磁干扰中图分类号：Ｕ４６９．７９文献标志码：Ａｄｏｉ：１０．３９６３／ｊ．ｉｓｓｎ１６７４－４８６１．２０１２．０５．０２３终端以合适的终端电阻终止，以防止信号反射，终0引言端电阻直接安装在ＣＡＮ总线干线２端。每１端［１］与传统的汽车相比，混合动力电动汽车（ｈｙ－采用独立的终端电阻，阻值是１２０Ω。ｂｒｉｄｅｌｅｃｔｒｉｃｖｅｈｉｃｌｅ，ＨＥＶ）存在大量高压元器件，比如高压动力电池、电机、ＤＣ／ＤＣ等设备，会对自身弱电设备产生严重的干扰，所以要求各种控制信号在传输过程中具有强大的抗干扰能力。同时由于混合动力电动车不仅包含发动机系统，图１网络拓扑图还存

3、在电驱动系统以及电池管理系统等，因此其Ｆｉｇ．１Ｎｅｔｗｏｒｋｔｏｐｏｌｏｇｙ控制系统十分复杂。控制节点的大量增加使１．２混合动力控制系统ＣＡＮ总线网络管理协议ＨＥＶ控制装置需要相互交换的信息增多，而且设计动力系统控制本身还要求具有很高的实时性。因网络管理是ＣＡＮ网络良好工作的必要保此，提高ＣＡＮ总线的抗干扰性和通信的实时性［２］障。根据ＯＳＥＫ／ＶＤＸ模型，可将网络管理划是本文研究的重点。分为直接网络管理和间接网络管理。直接网络管本文以典型混合动力电动汽车电子电气系统理有特定的网络管理报文。间接网络管理通过被为研究对象，结合混合动力控制系统通信需求，制动监测各节点周期性发送

4、的应用报文确定网络节定了符合ＳＡＥＪ１９３９协议且适用于混合动力控制系统的ＣＡＮ总线通信协议，完成该系统物理点的状态。如果一定时间内没有接收到某节点周层、数据链路层、交互层和应用层设计，并进行了期性的应用报文，即认为该节点不在网络上。间零部件和实车测试。接网络管理相对于直接网络管理具有实现简单且总线负荷小的特点。该混合动力系统网络管理协1混合动力总成控制系统的CAN议采用ＯＳＥＫ／ＶＤＸ规定的间接网络管理策略。通讯设计被监控报文的超时时间参数定义见表１。１．１混合动力控制系统网络拓扑１．３混合动力控制系统ＣＡＮ总线应用层协议设在典型的混合动力控制系统中，各控制单元计构成了１个

5、分布式车载网络，见图１。混合动力系统增加了一些新部件（驱动电机、［１］整车网络采用线性拓扑结构，总线干线的动力电池和动力总成控制单元），在ＳＡＥＪ１９３９收稿日期：２０１２－０３－１５修回日期：２０１２－０７－２７第一作者简介：唐风敏（１９８２），硕士．研究方向：车载网络．Ｅ－ｍａｉｌ：ｔａｎｇｆｅｎｇｍｉｎ＠ｃａｔａｒｃ．ａｃ．ｃｎ１１０交通信息与安全２０１２年５期第３０卷总１７１期协议中没有对它们进行定义，因此本文对这些新表２部分通信报文参数设计Ｔａｂ．２Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｍｅｓｓａｇｅｐａｒａｍｅｔｅｒｄｅｓｉｇｎ部件ＥＣＵ的源地址进行了定义。综合各信息帧的优先

6、级、数据页、ＰＤＵ和ＥＣＵ源地址就得到了数据帧优先数据ＰＤＵＰＤＵＥＣＵ发送节点信息ＩＤ序号级页格式特性源地址［３］各信息帧的ＩＤ，具体参数定义见表２。整车控制第１帧２００２３０１００８０２３０１０表１报文超时时间参数单元（ＨＣＵ）第２帧２００１２０１００８０１２０１０Ｔａｂ．１Ｍｅｓｓａｇｅｔｉｍｅｏｕｔｐａｒａｍｅｔｅｒ电机控制第１帧３０００１０２００Ｃ００１０２０单元（ＭＣＵ）第２帧３００２１０２００Ｃ０２１０２０参数最小值标称值最大值说明电池管理第１帧３０００１０３００Ｃ００１０３０超时时间＝报文发送超时比例因子５周期×超时比例因子单元（ＢＭＳ）第２帧３００１１０３０

7、０Ｃ０１１０３０发动机控制第１帧３０Ｆ００４０００ＣＦ００４００信息的周期主要由信息内信号的更新速率和单元（ＥＣＭ）第２帧３０Ｆ００３０００ＣＦ００３００接收节点的要求确定。完成信息的周期定义后，仪表（ＩＰＣ）第１帧６０ＦＦ０Ｂ１７１８ＦＦ０Ｂ１７ＨＥＶ控制系统ＣＡＮ总线应用层协议设计已经车载记录第１帧３０ＦＥ６ＣＥＥ０ＣＦＥ６ＣＥＥ装置（ＶＤＲ）完成。ＨＥＶ控制系统通信信息列表见表３。表３ＨＥＶ控制系统通信信息列表Ｔａｂ．３ＨＥＶｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｍｅｓｓａｇｅｌｉｓ