一種基于CAN總線的SRM驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

　　目前，由于環(huán)境污染和能源危機(jī)問(wèn)題日益嚴(yán)重，電動(dòng)汽車的發(fā)展開始得到各國(guó)的高度重視，成為未來(lái)汽車發(fā)展的主流方向。

　　電動(dòng)汽車主要具有三大關(guān)鍵技術(shù):驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)、電池電源、整車電子控制系統(tǒng).整車電子控制系統(tǒng)必須滿足純電動(dòng)汽車的設(shè)計(jì)理念,使之既節(jié)能又簡(jiǎn)單可靠。在目前電池技術(shù)水平下，解決兩大關(guān)鍵技術(shù),有助于電動(dòng)汽車在中國(guó)首先市場(chǎng)化,其經(jīng)濟(jì)意義不言而喻. 電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣，部件類型繁多。先進(jìn)高效的控制體系結(jié)構(gòu)，可以使電動(dòng)汽車各動(dòng)力系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換滿足簡(jiǎn)單迅速、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、實(shí)時(shí)性好、系統(tǒng)錯(cuò)誤檢測(cè)和隔離能力強(qiáng)等要求。

　　本文設(shè)計(jì)了一種基于CAN總線的電動(dòng)汽車整車電子控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)應(yīng)用于開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)的純電動(dòng)汽車上，可以極大地減少車內(nèi)傳感器的數(shù)目，明顯提高車的整體性能。

　　2、開關(guān)磁阻電機(jī)應(yīng)用于電動(dòng)汽車上的性能特點(diǎn)和控制方法：

　　開關(guān)磁阻電機(jī)是一種具有悠久歷史的電機(jī)，它誕生于160多年前，經(jīng)過(guò)一百多年的發(fā)展，特別是近20年的研究和改進(jìn)，開關(guān)磁阻電機(jī)的性能不斷提高，目前已能在較大的功率范圍內(nèi)使其性能優(yōu)于其它形式的電機(jī)，并且開關(guān)磁阻電機(jī)的性能特點(diǎn)特別適合應(yīng)用于純電動(dòng)汽車。

　　2.1、開關(guān)磁阻電機(jī)的性能特點(diǎn)：

　　(1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,效率高;

　　開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)比感應(yīng)電動(dòng)機(jī)更簡(jiǎn)單可靠，特別適用于高速、低速轉(zhuǎn)矩大，電流小的系統(tǒng)，且效率高，特別是轉(zhuǎn)子無(wú)繞組，適合于頻繁正反轉(zhuǎn)及沖擊負(fù)載等工況條件。

　　(2)控制電路簡(jiǎn)單可靠;

　　驅(qū)動(dòng)功率電路采用的功率開關(guān)元件較少，電路較簡(jiǎn)單。功率元件與電動(dòng)機(jī)繞組相串聯(lián)，不易發(fā)生直通短路。

　　(3)調(diào)速范圍大,轉(zhuǎn)矩和制動(dòng)特性好;

　　利用較簡(jiǎn)單的控制電路能夠?qū)崿F(xiàn)較寬的調(diào)速范圍，還具有低速大轉(zhuǎn)矩和制動(dòng)能量反饋等特性。

　　因此開關(guān)磁組電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)特別適合應(yīng)用于電動(dòng)汽車。

　　2.2、開關(guān)磁阻電機(jī)應(yīng)用于電動(dòng)汽車上的控制方法:

　　(1)車的啟動(dòng)停止;

　　開關(guān)磁阻電機(jī)控制器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)啟動(dòng)、停止、加速、減速、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)等控制。當(dāng)應(yīng)用于電動(dòng)車時(shí)，車的啟動(dòng)和停止可以通過(guò)啟動(dòng)鑰匙系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

　　(2)車的加速減速;

　　加速減速通過(guò)腳踏油門，調(diào)節(jié)油門輸出電壓來(lái)控制VI給定來(lái)調(diào)速。

　　(3)車的前進(jìn)倒車;

　　前進(jìn)、倒車可由檔位搖桿來(lái)控制。

　　(4)車的急剎車;

　　急剎車可以通過(guò)剎車踏板啟動(dòng)再生制動(dòng)系統(tǒng)。所以，開關(guān)磁阻電機(jī)可以很方便地控制電動(dòng)車的基本操作，這樣可以大大簡(jiǎn)化控制系統(tǒng)總線上極為關(guān)鍵的電機(jī)控制單元。

　　3、CAN總線的技術(shù)特點(diǎn)：

　　CAN(Controller Area Network)控制器局域網(wǎng)，是德國(guó)Bosch公司為解決現(xiàn)代汽車眾多的控制與測(cè)試儀器之間的數(shù)據(jù)交換而開發(fā)的一種能有效支持分布式控制和實(shí)時(shí)控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)，屬于現(xiàn)場(chǎng)總線的范疇。CAN總線具有可靠、靈活、實(shí)時(shí)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。

(1) CAN總線采用多主結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)上的任一節(jié)點(diǎn)可在任意時(shí)刻向其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，通訊方式靈活。

　　(2) 網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)根據(jù)對(duì)總線訪問(wèn)優(yōu)先級(jí)的不同，最快可在134μs內(nèi)得到響應(yīng)。

　　(3) 采用非破壞性總線仲裁技術(shù)，可以大大節(jié)省總線沖突仲裁時(shí)間，網(wǎng)絡(luò)在擁擠的情況下也不會(huì)癱瘓。

　　(4) CAN采用NRZ編碼，直接通信距離最遠(yuǎn)可達(dá)10km(速度5kbps)，通信速率最高可達(dá)1Mbps(此時(shí)通信距離最長(zhǎng)為40m)。

　　(5) 采用短幀結(jié)構(gòu)，傳輸時(shí)間短，受干擾概率低。

　　(6) CAN節(jié)點(diǎn)在錯(cuò)誤嚴(yán)重的情況下具有自動(dòng)關(guān)閉輸出功能，以使總線上其他節(jié)點(diǎn)的操作不受影響。

　　(7) 通訊介質(zhì)可為雙絞線、同軸電纜或光纖，選擇靈活。

　　4、系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)：

　　4．1、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)配置和信號(hào)類型：

　　4．1．1、電動(dòng)車內(nèi)主要CAN節(jié)點(diǎn)及各節(jié)點(diǎn)CAN總線主要收發(fā)信號(hào)如下：

　　(1)電池管理系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)：電池荷電狀態(tài)（SOC）、電池充放電狀態(tài)、電池故障。

　　(2)液晶顯示節(jié)點(diǎn)：電池荷電狀態(tài)（SOC）、車速、電機(jī)轉(zhuǎn)速、前進(jìn)倒車狀態(tài)、門窗開關(guān)狀態(tài)、燈光開關(guān)狀態(tài)、電機(jī)溫度、車內(nèi)溫度、再生制動(dòng)狀態(tài)、電池充放電狀態(tài)、電池故障、空調(diào)開關(guān)狀態(tài)、鑰匙信號(hào)。

　　(3)電機(jī)控制節(jié)點(diǎn)：電機(jī)轉(zhuǎn)速、前進(jìn)倒車狀態(tài)、電機(jī)啟動(dòng)停止、電機(jī)溫度、再生制動(dòng)狀態(tài)。

　　(4)聯(lián)合裝配節(jié)點(diǎn)：車內(nèi)溫度、車速、門窗開關(guān)狀態(tài)、燈光開關(guān)狀態(tài)、空調(diào)開關(guān)狀態(tài)。

　　(5)人機(jī)對(duì)話節(jié)點(diǎn)：控制門窗開關(guān)、控制燈光開關(guān)、液晶顯示開關(guān)、空調(diào)開關(guān)。

　　(6)運(yùn)行控制節(jié)點(diǎn)：?jiǎn)?dòng)鑰匙信號(hào)、腳踏油門、剎車踏板、前進(jìn)倒車檔位搖桿。