基于CAN總線的電動汽車網(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)簡單、實(shí)時性好、可靠性高、技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn)，已在國外汽車控制領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。近年來，隨著能源和環(huán)境問題的日益突出，電動汽車作為一種節(jié)約石油資源、低污染的汽車越來越受到人們的重視和關(guān)注。與傳統(tǒng)汽車相比，電動汽車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，電動汽車的網(wǎng)絡(luò)性能研究具有重大意義。 本文以國家“863”計劃課題“網(wǎng)絡(luò)、

2、總線、通訊協(xié)議的研究”為依托，廣泛收集國內(nèi)外研究資料和信息，對CAN總線在汽車和電動汽車上的應(yīng)用與研究現(xiàn)狀作了深入的分析與評述。 通過對各種車用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行對比分析，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位定時參數(shù)及其要求、CAN總線傳輸速率的計算方法等。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)出最大總線長度的計算公式

3、，通過該公式計算了三種主要晶振頻率下實(shí)現(xiàn)不同總線速率時的最大總線長度，為汽車CAN總線的設(shè)計提供了參考。 分析比較了傳統(tǒng)汽車和電動汽車中動力傳動系統(tǒng)、車身系統(tǒng)的區(qū)別，以及它們對數(shù)據(jù)通訊和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的需求；根據(jù)電動汽車各控制系統(tǒng)的功能、控制特點(diǎn)及應(yīng)用環(huán)境，確定電動汽車的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；同時用CANoe軟什仿真對比了混合動力電動汽車兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)劣。 通過對電動汽車各系統(tǒng)信號的分析，并參考SAE J1939，制定了我國自主的電

4、動汽車CAN總線通訊協(xié)議。在此自主協(xié)議的基礎(chǔ)上，以混合動力電動汽車為例，分析了ECU的負(fù)荷，為電動汽車CAN網(wǎng)絡(luò)的硬件設(shè)計提供了很好的參考意見。 對按照自主協(xié)議所設(shè)計的兒種混合動力電動汽車的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)自主制定的電動汽車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