基于CAN總線的電動(dòng)汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)性能的仿真與分析.pdf

1、CAN(Controller Area Network)總線作為一種串行總線，有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)時(shí)性好、可靠性高、技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn)，已在國(guó)外汽車(chē)控制領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。近年來(lái)，隨著能源和環(huán)境問(wèn)題的日益突出，電動(dòng)汽車(chē)作為一種節(jié)約石油資源、低污染的汽車(chē)越來(lái)越受到人們的重視和關(guān)注。與傳統(tǒng)汽車(chē)相比，電動(dòng)汽車(chē)的電子裝置更多而且相互間的關(guān)聯(lián)性也更強(qiáng)，數(shù)據(jù)通信便更為重要。因此，電動(dòng)汽車(chē)的網(wǎng)絡(luò)性能研究具有重大意義。 本文以國(guó)家“863”計(jì)劃課題“網(wǎng)絡(luò)、

2、總線、通訊協(xié)議的研究”為依托，廣泛收集國(guó)內(nèi)外研究資料和信息，對(duì)CAN總線在汽車(chē)和電動(dòng)汽車(chē)上的應(yīng)用與研究現(xiàn)狀作了深入的分析與評(píng)述。 通過(guò)對(duì)各種車(chē)用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行對(duì)比分析，指出了CAN在中高速網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中處于主流地位。從CAN協(xié)議的理論傳輸機(jī)理和CAN控制器的要求出發(fā)，分析了CAN位定時(shí)參數(shù)及其要求、CAN總線傳輸速率的計(jì)算方法等。討論了CAN總線速率的影響因素及其影響關(guān)系，并根據(jù)CAN總線數(shù)據(jù)傳輸延遲的分析推導(dǎo)出最大總線長(zhǎng)度的計(jì)算公式

3、，通過(guò)該公式計(jì)算了三種主要晶振頻率下實(shí)現(xiàn)不同總線速率時(shí)的最大總線長(zhǎng)度，為汽車(chē)CAN總線的設(shè)計(jì)提供了參考。 分析比較了傳統(tǒng)汽車(chē)和電動(dòng)汽車(chē)中動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)、車(chē)身系統(tǒng)的區(qū)別，以及它們對(duì)數(shù)據(jù)通訊和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的需求；根據(jù)電動(dòng)汽車(chē)各控制系統(tǒng)的功能、控制特點(diǎn)及應(yīng)用環(huán)境，確定電動(dòng)汽車(chē)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；同時(shí)用CANoe軟什仿真對(duì)比了混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)劣。 通過(guò)對(duì)電動(dòng)汽車(chē)各系統(tǒng)信號(hào)的分析，并參考SAE J1939，制定了我國(guó)自主的電

4、動(dòng)汽車(chē)CAN總線通訊協(xié)議。在此自主協(xié)議的基礎(chǔ)上，以混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)為例，分析了ECU的負(fù)荷，為電動(dòng)汽車(chē)CAN網(wǎng)絡(luò)的硬件設(shè)計(jì)提供了很好的參考意見(jiàn)。 對(duì)按照自主協(xié)議所設(shè)計(jì)的兒種混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)的CAN網(wǎng)絡(luò)，采用單調(diào)速率分析(RMA)方法進(jìn)行了性能分析，確定總線平均負(fù)載率及所有信息幀的實(shí)時(shí)性都能滿足通訊要求，從理論上驗(yàn)證了所制定通訊協(xié)議的合理性。 根據(jù)自主制定的電動(dòng)汽車(chē)CAN網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議，利用CANoe仿真軟件分別在自制的仿真