混合電動汽車能量流仿真的系統(tǒng)

1 CAN總線通信

CAN總線是專為解決現(xiàn)代汽車中各種控制器、執(zhí)行機構(gòu)、監(jiān)測儀器和傳感器之間的數(shù)據(jù)通信而開發(fā)的總線式串行通信技術(shù)。但CAN只包括了物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，在汽車工程師協(xié)會SAE推薦的標準SAE J1939進一步規(guī)范了汽車內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的標準。

J1939采用CAN2.0B的擴展幀格式。進一步定義了CAN數(shù)據(jù)幀仲裁域中的標識位。29位ID的格式如表1所示。

一個協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU）包括7個預(yù)定的域。它們是優(yōu)先級、保留位、數(shù)據(jù)頁、PDU格式、PDU細節(jié)、源地址和數(shù)據(jù)域。CAN數(shù)據(jù)幀中的SOF、SRR、IDE和RTR部分控制域，CRC、ACK和EOF沒有包括在PDU。

數(shù)據(jù)域為0～8字節(jié)的數(shù)據(jù)。當需要使用9～1785字節(jié)來表達某個參數(shù)組時，數(shù)據(jù)通信將由多個CAN數(shù)據(jù)幀完成。

2 RS-232C通信

RS-232C用來與監(jiān)控計算機進行數(shù)據(jù)與控制命令通信，根據(jù)監(jiān)控計算機的控制指令來執(zhí)行相應(yīng)的動作，同時將系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)傳遞到監(jiān)控計算機系統(tǒng)。

監(jiān)控計算機使用查詢方式與仿真系統(tǒng)通信。數(shù)據(jù)格式分為數(shù)據(jù)頭、數(shù)據(jù)體及校驗碼三部分。數(shù)據(jù)頭用于判斷該條信息的類別，以便接收到數(shù)據(jù)信息后做出對應(yīng)的處理；數(shù)據(jù)體存放真正要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息；校驗碼采用奇偶檢驗碼來對整條數(shù)據(jù)進行校驗。在系統(tǒng)中統(tǒng)一采用“@”作為傳輸數(shù)據(jù)的開始，“：”作為傳輸數(shù)據(jù)的結(jié)束，如表2所示。

對于命令信息只有信息頭和校驗碼，對于數(shù)據(jù)信息則還包括了數(shù)據(jù)體部分。在上下位機通信期間，數(shù)據(jù)發(fā)送方會在相同的時間間隔內(nèi)重復(fù)發(fā)送相同的數(shù)據(jù)，直到收到對方的應(yīng)答信息；若在一定時間間隔內(nèi)仍未收到應(yīng)答信息，則表示出現(xiàn)通信故障，數(shù)據(jù)發(fā)送失敗。接收方收到數(shù)據(jù)后，會根據(jù)數(shù)據(jù)頭、數(shù)據(jù)尾及校驗碼判斷數(shù)據(jù)是否完整、正確。若是則回復(fù)表示成功接收的應(yīng)答信息，否則等待發(fā)送方繼續(xù)發(fā)送。

如果一條數(shù)據(jù)分成多次發(fā)送的時候，采用的是發(fā)送—應(yīng)答模式，即每當收到應(yīng)答信息后才發(fā)送下一條數(shù)據(jù)。

系統(tǒng)性能指標

混合電動汽車能量流仿真系統(tǒng)為研究混合電動汽車提供了一個硬件平臺，適用于鉛酸、鎳氫、鋰離子等大功率動力電池系統(tǒng)。系統(tǒng)實時顯示電池的充、放電狀態(tài)，發(fā)動機工作狀態(tài)、能量流動狀態(tài)等重要參數(shù)。

系統(tǒng)的性能參數(shù)如表3所示。

結(jié)論

本系統(tǒng)最大限度地降低了混合電動汽車的前期研發(fā)投入，較好的解決了通常軟件仿真中建模復(fù)雜、準確性低、難以實用的問題。根據(jù)仿真系統(tǒng)的工作狀態(tài)，可以驗證控制效果，來調(diào)整混合電動汽車的控制策略與控制參數(shù)，從而為混合動力汽車的設(shè)計、性能預(yù)測和分析提供了一種有效的手段。