CAN总线技术在混合动力电动汽车上的应用研究

摘要

环境污染以及石油资源匮乏是汽车工业持续发展面临的两大难题。混合动力电动汽车(HEV Hybrid E1ectric Vehicle)采用发动机和电机作为动力装置，综合了传统汽车和纯电动汽车的优点，具有良好的发展前景。 在HEV上需要采用大量电子控制技术以提高HEV的操控性能，CAN总线技术的应用在HEV的整车控制中起到了非常重要的作用。本文紧密围绕广东省科技攻关项目“基于CAN总线局域网的先进混合动力电动汽车研究”，以混联式混合动力电动汽车GZ6100HEV为载体，对HEV的电子控制进行了研究，并建立起实际的CAN总线整车控制网络。 首先，根据混合动力电动汽车GZ6100HEV的硬件组成机构及控制要求，建立了基于cAN总线的整体控制方案，搭建起实际的CAN总线控制网络，并设计出CAN网络各节点间详细的通信协议。其次，通过电子仿真软件的辅助设计出各节点控制器与执行机构的接口电路，以满足HEV控制的要求。 在确定了控制器须具备性能的基础上，设计、制作、调试出各节点控制器，并通过实车试验不断改进控制性能。因项目需要本文作者曾有使用51单片机、AVR单片机和MC9S12D系列单片机开发搭载于CAN总线上HEV控制器的经历。由于混合动力电动汽车受控对象多，控制策略复杂，并且车辆运行时电磁干扰强烈，以体现SoC(Systemon a Chip，片上系统)技术的MC9S12D系列单片机作为主控芯片的节点控制器，在开发和试验过程中均体现了较强的优越性。 在最后，开发出一种搭载于CAN网络的在线数据采集系统。它可以通过CAN网络，获取HEV在各种工况下的运行参数并且存储至SD卡中。这种方法具备较强的实用性，在HEV的调试开发过程中更有较高的优越性。对HEV实际运行中的各种数据进行连续跟踪记录，建立车载数据采集系统并对存储的运行数据进行分析，可以促进HEV整车控制策略的改进，对车身各组件的运行情况进行考核。不仅会为HEV运行管理提供科学的依据，更会对新一轮技术升级起到至关重要的作用。

目录

文摘

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声明

第一章绪论

1.1 HEV的研究意义及发展现状

1.2 CAN总线在汽车控制中的应用

1.2.1 CAN总线简介

1.2.2 CAN总线技术的发展概况

1.3本课题的研究意义

1.4课题来源

1.5论文主要内容和结构

第二章HEV的CAN网络总体设计

2.1混联式混合动力电动汽车GZ6100HEV

2.1.1几种典型HEV结构及工作过程简介

2.1.2 GZ6100HEV的结构特点及控制要求

2.2 CAN总线技术的描述

2.2.1 CAN的分层结构

2.2.2 CAN总线通信的实现方式

2.3 HEV整车监控系统的CAN网络设计

2.3.1基于CAN总线的HEV集散式监控系统

2.3.2 HEV整车监控系统的CAN网络结构

2.3.3 CAN总线监控系统的通信协议

2.4本章小结

第三章CAN网络各节点控制器接口电路设计与实现

3.1 HEV采集及控制信号分类

3.2典型转换电路设计

3.2.1开关量信号采集通道设计

3.2.2模拟量信号采集通道设计

3.2.3数字量信号采集通道设计

3.2.4开关量信号输出通道设计

3.2.5模拟量信号输出通道设计

3.2.6其它转换电路设计

3.3本章小结

第四章采用SOC芯片的CAN节点控制器开发

4.1 SoC技术的发展

4.1.1 SoC技术的优越性

4.1.2应用于汽车的SoC技术

4.2基于MC9S12DP256单片机的HEV节点控制器开发

4.2.1 MC9S12DP256单片机的开发特点

4.2.2控制器的CAN通信实现

4.2.3控制器的模拟量采集

4.2.4控制器的数字信号采集

4.2.5控制器的模拟量输出

4.3 HEV主控制器的软件开发

4.4应用SoC技术控制器和传统控制器的比较

4.5本章小结

第五章基于CAN总线的在线数据采集系统

5.1 HEV数据采集概况

5.1.1车载数据采集技术发展

5.1.2 HEV在线数据采集的意义及采集参数

5.2基于CAN总线的HEV在线数据采集系统开发

5.2.1基于CAN总线的数据采集系统方案

5.2.2 CAN-232信号转换器的软硬件设计与实现

5.2.3 SD卡的特点及操作方法

5.2.4数据采集控制器的硬件电路

5.2.5通过SPI总线实现SD卡操作

5.2.6在线数据采集控制器的软件设计

5.3数据采集系统的试验及结果分析

5.4本章小结

结论与建议

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢

评定意见