一種基于CAN總線的SRM驅動電動汽車控制系統的設計

　　目前，由于環境污染和能源危機問題日益嚴重，電動汽車的發展開始得到各國的高度重視，成為未來汽車發展的主流方向。

　　電動汽車主要具有三大關鍵技術:驅動控制系統、電池電源、整車電子控制系統.整車電子控制系統必須滿足純電動汽車的設計理念,使之既節能又簡單可靠。在目前電池技術水平下，解決兩大關鍵技術,有助于電動汽車在中國首先市場化,其經濟意義不言而喻. 電動汽車動力系統結構復雜多樣，部件類型繁多。先進高效的控制體系結構，可以使電動汽車各動力系統之間的數據交換滿足簡單迅速、可靠性高、抗干擾能力強、實時性好、系統錯誤檢測和隔離能力強等要求。

　　本文設計了一種基于CAN總線的電動汽車整車電子控制系統，該系統應用于開關磁阻電機驅動的純電動汽車上，可以極大地減少車內傳感器的數目，明顯提高車的整體性能。

　　2、開關磁阻電機應用于電動汽車上的性能特點和控制方法：

　　開關磁阻電機是一種具有悠久歷史的電機，它誕生于160多年前，經過一百多年的發展，特別是近20年的研究和改進，開關磁阻電機的性能不斷提高，目前已能在較大的功率范圍內使其性能優于其它形式的電機，并且開關磁阻電機的性能特點特別適合應用于純電動汽車。

　　2.1、開關磁阻電機的性能特點：

　　(1)結構簡單,效率高;

　　開關磁阻電動機結構比感應電動機更簡單可靠，特別適用于高速、低速轉矩大，電流小的系統，且效率高，特別是轉子無繞組，適合于頻繁正反轉及沖擊負載等工況條件。

　　(2)控制電路簡單可靠;

　　驅動功率電路采用的功率開關元件較少，電路較簡單。功率元件與電動機繞組相串聯，不易發生直通短路。

　　(3)調速范圍大,轉矩和制動特性好;

　　利用較簡單的控制電路能夠實現較寬的調速范圍，還具有低速大轉矩和制動能量反饋等特性。

　　因此開關磁組電機驅動系統特別適合應用于電動汽車。

　　2.2、開關磁阻電機應用于電動汽車上的控制方法:

　　(1)車的啟動停止;

　　開關磁阻電機控制器可以實現對電機啟動、停止、加速、減速、正轉、反轉等控制。當應用于電動車時，車的啟動和停止可以通過啟動鑰匙系統來實現。

　　(2)車的加速減速;

　　加速減速通過腳踏油門，調節油門輸出電壓來控制VI給定來調速。

　　(3)車的前進倒車;

　　前進、倒車可由檔位搖桿來控制。

　　(4)車的急剎車;

　　急剎車可以通過剎車踏板啟動再生制動系統。所以，開關磁阻電機可以很方便地控制電動車的基本操作，這樣可以大大簡化控制系統總線上極為關鍵的電機控制單元。

　　3、CAN總線的技術特點：

　　CAN(Controller Area Network)控制器局域網，是德國Bosch公司為解決現代汽車眾多的控制與測試儀器之間的數據交換而開發的一種能有效支持分布式控制和實時控制的串行通信網絡，屬于現場總線的范疇。CAN總線具有可靠、靈活、實時性強的優點。

(1) CAN總線采用多主結構，網絡上的任一節點可在任意時刻向其他節點發送信息，通訊方式靈活。

　　(2) 網絡上的節點根據對總線訪問優先級的不同，最快可在134μs內得到響應。

　　(3) 采用非破壞性總線仲裁技術，可以大大節省總線沖突仲裁時間，網絡在擁擠的情況下也不會癱瘓。

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

　　(5) 采用短幀結構，傳輸時間短，受干擾概率低。

　　(6) CAN節點在錯誤嚴重的情況下具有自動關閉輸出功能，以使總線上其他節點的操作不受影響。

　　(7) 通訊介質可為雙絞線、同軸電纜或光纖，選擇靈活。

　　4、系統方案設計：

　　4．1、網絡節點配置和信號類型：

　　4．1．1、電動車內主要CAN節點及各節點CAN總線主要收發信號如下：

　　(1)電池管理系統節點：電池荷電狀態（SOC）、電池充放電狀態、電池故障。

　　(2)液晶顯示節點：電池荷電狀態（SOC）、車速、電機轉速、前進倒車狀態、門窗開關狀態、燈光開關狀態、電機溫度、車內溫度、再生制動狀態、電池充放電狀態、電池故障、空調開關狀態、鑰匙信號。

　　(3)電機控制節點：電機轉速、前進倒車狀態、電機啟動停止、電機溫度、再生制動狀態。

　　(4)聯合裝配節點：車內溫度、車速、門窗開關狀態、燈光開關狀態、空調開關狀態。

　　(5)人機對話節點：控制門窗開關、控制燈光開關、液晶顯示開關、空調開關。

　　(6)運行控制節點：啟動鑰匙信號、腳踏油門、剎車踏板、前進倒車檔位搖桿。