電動車綜合網絡總線技術研究

1.概述

　　由于環境保護與能源危機問題，以及傳統汽車消耗大量石油，造成我國每年需要進口石油一億噸以上，開發電動汽車技術是我國重要的發展戰略，國家在“十五”計劃中，成立了“863電動汽車重大專項”項目，本論文就是在此背景下開展了純電動車整車綜合控制技術研究。

　　純電動汽車系統包括電池及其管理系統、電機及其控制系統、充電機的信號監控、信號檢測與控制系統等，電動車還要求與車輛調度系統通訊，實時將車輛的位置、剩余電量等數據傳送到調度中心，甚至還要求將電動車的各種工作數據傳送到調度中心，調度中心通過這些數據就可以了解當前汽車的狀態，為車隊的調度以及故障維修提供原始數據，可見，整車系統還必須提供與調度系統的通訊接口。由于電動車本身的復雜性，電動車的維修與診斷也非常困難，因此必須有在線的故障診斷與狀態監視窗口，研制車載信息顯示是必要的，這就要求電動車綜合控制系統帶LCD系統以及按鍵輸入，實現人機接口功能。

　　采用網絡方案是解決電動車復雜系統的關鍵，現代電子技術的發展也為電動車綜合網絡系統的實現提供了條件，強大的微處理器往往帶有各種功能的接口，包括通用的異步串行口UART，高速通訊的CAN總線等，采用差分驅動技術，可以提高這些總線在電動車上的抗干擾性能，使得這些總線在電動車上的使用成為可能。電動車不但電氣系統邏輯復雜，而且電氣環境也非常惡劣，最高電壓高達500多伏，而且由于電動機的斬波控制，引起系統的高頻干擾常常使車載電器系統工作失靈，因此，要求整車控制系統有很高的可靠性。

　　電池管理系統是整車綜合信息系統的一部分，是解決電動車充電安全性、使用經濟性、增加電動車續駛里程的基礎。該系統的關鍵技術是如何解決電池組整體電壓高達380伏以上，而單節電池電壓只有3.0伏以下的矛盾，還有一個關鍵問題是如何降低系統的硬件成本，提高系統的可靠性，由于電池數量多達300多塊，如何降低單節電池的檢測成本非常關鍵。本項目通過高速開關技術、高精度A/D技術、光電隔離技術、瞬態干擾抑制技術、高集成度單片機技術、數字化溫度傳感器技術、以及高可靠性電源技術等的綜合應用，實現了高速高精度地對每節電池的端電壓檢測、電池組溫度檢測，并可以控制電池組的風扇，防止電池出現高溫。

圖1 整車綜合控制系統組成

　　整車網絡的劃分主要考慮電動車的功能與產業化等要求，從圖1可以看到，一些關系到整車安全的部件，都直接由整車控制器來管理，屬于第二層，對于大量數據通訊，而且要求實時性非常高的部分，也在第二層完成;對于實時性要求不高的則放置再第三層，如人機接口部分、調度接口部分、調試接口等;對于數量大，實時性不高的電池管理系統，則通過廉價的RS485總線實現，從而有利于電動車的產業化。