混合动力汽车CAN总线控制系统与能量管理策略

"整车CAN通讯网络体系的构建-microelectronic circuits solution" 在现代汽车，特别是混合动力电动汽车（HEV）的控制系统开发中，构建整车CAN（Controller Area Network）通讯网络体系至关重要。CAN总线是由德国Bosch公司设计的一种串行通信网络，专门用于分布式控制和实时控制，属于现场总线的范畴。与传统的单点控制相比，CAN网络能够高效地建立分布式实时测控系统，提高了灵活性和可靠性，降低了线束复杂度，便于故障诊断。 CAN总线的特性包括： 1. 多主工作模式：网络中的任何节点都能在任何时候向其他节点发送信息，无需预设的站地址或节点信息，这使得构建多机备份系统变得简单。 2. 优先级管理：节点信息按优先级划分，高优先级数据能在极短时间内传输，最多在134bps内完成。 3. 非破坏性总线仲裁：在多个节点同时发送数据时，优先级较低的节点会自动停止，保证高优先级数据的无阻塞传输，减少仲裁冲突。 4. 灵活的数据传输：通过报文过滤，实现点对点、一点对多点和全局广播等多种数据传输方式，无需额外调度。 5. 长达10km（5kbps以下）的通信距离和高达1Mbps（40m以内）的高速通信能力。 在HEV中，主控制器与各个模块间通过CAN总线进行通信，形成一个基于CAN的汽车控制系统网络，使得各个控制单元能够高效协同工作。例如，上海交通大学的李卫民在其博士论文中，研究了混合动力汽车的控制系统与能量管理策略，其中就涉及到基于CAN总线的整车控制器设计。这个控制器使用了高性能的DSP芯片TM320F2812，实现了HEV的多工作模式能量管理，并设计了能量管理策略，如动态规划、随机动态规划和神经元动态规划，以优化能源使用，达到节能减排的目标。 在论文中，李卫民还利用MATLAB/Simulink建立了一个HEV的仿真模型，通过Stateflow设计了工作模式切换的能量管理策略，生成的C代码可以直接下载到整车控制器运行。这种控制器确保了HEV的安全、高效运行，经过实车测试，能够实现预期的工作模式切换，驾驶性能优异。 CAN总线在HEV控制系统中的应用，不仅简化了车辆内部的通信结构，提升了控制效率，也为优化能量管理提供了关键技术支持。通过高级的控制策略，混合动力汽车能够实现更好的燃油经济性和环保性能。