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混合动力客车CAN网络设计开发关键技术研究

冯军强  
【摘要】:全球范围内的能源危机和环境污染,使得我们达成这样的一致共识:汽车,要节能,更要环保。在国家政策鼓励和市场驱动下,新能源汽车的推广越来越受到社会各方面的重视。城市公共客车,是国家优先发展的新能源汽车产品。混合动力系统,是目前最适应城市公共客车运行工况的动力系统构型。整车CAN网络的高质量通信,是混合动力客车动力总成正常工作的必要条件。本文面向混合动力客车CAN网络系统研发平台化的需求,重点针对其网络拓扑结构、通讯协议制定、网络设计仿真等问题,以某型混合动力客车为研究对象,对混合动力客车CAN网络设计开发关键技术进行了深入研究。首先,针对混合动力客车的需求,设计了适用于研究车型的整车网络架构及协议,搭建CAN网络仿真试验台。其中基于J1939协议,针对混合动力客车的系统结构及主要总成部件,制定了整车网络架构,并提出了详细完整的CAN通讯协议。利用CANoe网络仿真软件,通过其网络负载率、错误帧测试等功能,对所制定的网络进行了仿真、实车测试和优化。基于以上CAN网络,解决了其在混合动力客车管理系统实际应用中的协同控制问题。包括CAN网络时延对动力总成协同控制的影响分析、混合动力系统不同网络节点的整车网络协议报文冲突问题处理等。为了解决混合动力系统中电机等零部件高压电磁干扰导致CAN网络信息错误发送和接收的问题,对电控零部件的接口和结构设计进行了分析,针对网络的布局、发送设置等问题进行了优化。本文设计了径直和分层相结合的网络布局,选择CAN报文发送的合理频率,优化总线型CAN网络干线和分支线长度,确保了混合动力客车动力总成控制策略的准确执行和CAN报文在混合动力客车复杂CAN网络中的高效可靠收发。最后,结合混合动力客车的需求及仿真实验平台研究提出了混合动力客车通信质量评价的主要问题和指标,并进行了实车测试和验证。本文提出的全新的面向混合动力客车的CAN网络通信质量评价指标包含总线网络错误帧、负载率等,可以有效地测试所开发系统的通讯质量,为混合动力客车CAN网络的开发、验证和优化提供了依据。本课题完成了混合动力城市客车的整车CAN网络架构及协议的制定,重点解决了网络协调控制、高压电磁干扰及通信质量评价等问题,相关研究为新能源客车产业化实际工程设计提供了依据,对提升新能源车辆CAN网络通信水平具有重要意义。


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