CAN總線混合動力驕車電控系統的設計與實現
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圖3 硬件系統結構框圖
軟件設計
前艙傳感器節點(N3)的軟件設計
N3節點所要完成的任務為：1)實時檢測車速、轉速、節氣門、水溫、真空度的參數值；2)檢測本節點故障；3)按通信協議完成總線數據傳輸.本節點的多數任務要求有很高的實時性，因此本節點的軟件策略為：1)對車速、轉速及總線通訊采用中斷方式處理；2)定時啟動A/D轉換，為滿足任務要求的實時性，定時間隔為20μs，用以及時對節氣門、水溫、真空度的數字化測量；3)空閑時間查詢系統狀態，以檢測系統是否正常，若有故障，對故障進行相應的處理。這樣，即可以實時處理車速、轉速和通訊中斷又可使CPU處于多任務狀態，提高了系統資源的利用率。
室內傳感器節點(N4)的軟件設計
N4節點所要完成的任務為：1)實時檢測鑰匙開關狀態、離合器狀態、空調狀態及剎車的參數值；2)檢測本節點故障；3)按通信協議完成總線數據傳輸.本節點的軟件策略為：1)對鑰匙開關狀態、離合器狀態、空調狀態等開關量的檢測及總線通訊采用中斷方式處理；2)定時啟動A/D轉換，為滿足任務要求的實時性，定時間隔為20μs，用以及時對剎車信號的數字化測量；3)空閑時間查詢系統狀態，以檢測系統是否正常，若有故障，對故障進行相應的處理。
顯示節點(N6)的軟件設計
N6節點所要完成的任務為:1)對車速、里程、充電電流、放電電流及電池容量等參數進行實時顯示；2)及時完成大小電機的啟動控制和發動機的供油控制；3)檢測本節點故障；4)按通信協議完成總線數據傳輸。本節點的軟件策略為：1)對總線通訊、大小電機的啟動控制和發動機的供油控制采用中斷方式處理，以保證控制、通訊的及時性；2)定時刷新顯示，為滿足實時性，定時刷新時間間隔為20ms；3)空閑時間查詢系統狀態，以檢測系統是否正常，若有故障，對故障進行相應的處理。
通信機制設計
本車各單元之間大量數據傳送通過CAN總線來完成，這也是本混合動力電控系統的一個與眾不同的特色，由于CAN總線的使用，減輕了電控系統的線束重量，降低了系統的復雜性。另外，由于CAN總線是差分傳輸的一種抗干擾能力很強的現場總線，從而保證了系統通信的可靠性。
CAN總線簡介
CAN總線是德國Bosch公司20世紀80年代初為解決現代汽車中眾多的控制與測試儀器之間的數據交換而開發的一種串行數據通信協議。CAN已成為國際標準(ISO-11898)，是具有國際標準的現場總線，規范2.0A和2.0B。CAN總線可支持8/16位CPU，可與各種處理器接口或組成智能化儀器儀表；可工作于多主工作方式，任一節點任一時刻均可主動發送信息，不分主從，通訊方式靈活，可方便的構成多機容錯系統;節點可分成不同優先級，滿足不同的實時要求；采用非破壞性總線仲裁技術，多點同時發送時，優先級低的節點，主動停止發送，優先級高的不受影響繼續發送，有效的避免了總線沖突;可采用點對點、一點對多點及全局廣播等方式傳送和接收數據，直接傳送距離達10km/5Kbps，速率最高達1Mbps/40m，總線上的節點數據理論值達2000個，實際由于時延可達110個；采用短幀結構每一幀有效字節8個，傳輸時間短，受干擾概率低，重新發送快；通訊介質可采用雙絞線及光纖；用戶接口簡單、編程方便；溫度-40℃～+125℃工作；節點故障時有自動關閉總線功能，可以與總線脫離，不影響總線操作；每幀具有CRC校驗和其它檢測措施，保證出錯率極低；具有很高的適應性;接口收發器具有瞬時電壓保護，RT抑制、熱保護、短路保護等。
通信協議
本系統在CAN2.0A協議基礎上定義通信協議。N1節點發出命令，N2～N6節點接受后不發確認信號，N1節點收到N2～N6節點的信息后判斷是否正確，如果不正確或在規定的時間內收不到N2～N6幀，則重新發命令，重發超過規定的次數為通訊故障；N2～N6幀發出信息，N1節點接受后，不發確認信息，N2～N6節點在規定的時間內收不到N1節點的命令，則為通訊故障;N6節點收到N1幀上電復位后的第一幀時在規定的時間內回答，在運行時若N6無故障，則不回答N1.節點數據幀基本結構定義如下：
系統中每個節點數據幀用ID區別，每個節點可定義多個不同的數據幀，用以傳送不同的信息。
性能分析
表1為混合動力汽車與傳統汽車性能對比，從測試參數來看混合動力汽車的動力和經濟性方面均比傳統汽車要優越，其排放也達到了“歐2”標準，而且通過測試可知，其尾氣中因不完全燃燒而產生的CO和NOx量要比傳統汽車要少。
結束語
提出了一種由智能節點和CAN總線通信網絡構成的混合動力汽車的電控系統，在國內混合動力車的控制系統中以CAN總線構成網絡控制系統，CAN總線良好的性能在此得到了驗證。從性能角度看，在電控系統優秀控制策略的控制下，混合動力汽車的發動機能最大限度工作在高效率和低排放的狀態下，同時也可將部分能量進行回收，達到了混合動力的節能和環保目的。另外，由于電機動力的加入也提高了汽車的動力性能。可以斷定，隨著電控系統技術的進一步發展，混合動力汽車必將成為綠色汽車產業的發展熱點。
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