一種基于CAN總線的SRM驅(qū)動電動汽車控制系統(tǒng)的設計

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

　　電動汽車主要具有三大關(guān)鍵技術(shù):驅(qū)動控制系統(tǒng)、電池電源、整車電子控制系統(tǒng).整車電子控制系統(tǒng)必須滿足純電動汽車的設計理念,使之既節(jié)能又簡單可靠。在目前電池技術(shù)水平下，解決兩大關(guān)鍵技術(shù),有助于電動汽車在中國首先市場化,其經(jīng)濟意義不言而喻. 電動汽車動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復雜多樣，部件類型繁多。先進高效的控制體系結(jié)構(gòu)，可以使電動汽車各動力系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換滿足簡單迅速、可靠性高、抗干擾能力強、實時性好、系統(tǒng)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(tǒng)，該系統(tǒng)應用于開關(guān)磁阻電機驅(qū)動的純電動汽車上，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)磁阻電機應用于電動汽車上的性能特點和控制方法：

　　開關(guān)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(jīng)過一百多年的發(fā)展，特別是近20年的研究和改進，開關(guān)磁阻電機的性能不斷提高，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，并且開關(guān)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(guān)磁阻電機的性能特點：

　　(1)結(jié)構(gòu)簡單,效率高;

　　開關(guān)磁阻電動機結(jié)構(gòu)比感應電動機更簡單可靠，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)子無繞組，適合于頻繁正反轉(zhuǎn)及沖擊負載等工況條件。

　　(2)控制電路簡單可靠;

　　驅(qū)動功率電路采用的功率開關(guān)元件較少，電路較簡單。功率元件與電動機繞組相串聯(lián)，不易發(fā)生直通短路。

　　(3)調(diào)速范圍大,轉(zhuǎn)矩和制動特性好;

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

　　因此開關(guān)磁組電機驅(qū)動系統(tǒng)特別適合應用于電動汽車。

　　2.2、開關(guān)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(guān)磁阻電機控制器可以實現(xiàn)對電機啟動、停止、加速、減速、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)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(tǒng)來實現(xiàn)。

　　(2)車的加速減速;

　　加速減速通過腳踏油門，調(diào)節(jié)油門輸出電壓來控制VI給定來調(diào)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(tǒng)。所以，開關(guān)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(tǒng)總線上極為關(guān)鍵的電機控制單元。

　　3、CAN總線的技術(shù)特點：

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

(1) CAN總線采用多主結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡上的任一節(jié)點可在任意時刻向其他節(jié)點發(fā)送信息，通訊方式靈活。

　　(2) 網(wǎng)絡上的節(jié)點根據(jù)對總線訪問優(yōu)先級的不同，最快可在134μs內(nèi)得到響應。

　　(3) 采用非破壞性總線仲裁技術(shù)，可以大大節(jié)省總線沖突仲裁時間，網(wǎng)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(jié)構(gòu)，傳輸時間短，受干擾概率低。

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

　　(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)方案設計：

　　4．1、網(wǎng)絡節(jié)點配置和信號類型：

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

　　(1)電池管理系統(tǒng)節(jié)點：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：電池荷電狀態(tài)（SOC）、車速、電機轉(zhuǎn)速、前進倒車狀態(tài)、門窗開關(guān)狀態(tài)、燈光開關(guān)狀態(tài)、電機溫度、車內(nèi)溫度、再生制動狀態(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。

　　(3)電機控制節(jié)點：電機轉(zhuǎn)速、前進倒車狀態(tài)、電機啟動停止、電機溫度、再生制動狀態(tài)。

　　(4)聯(lián)合裝配節(jié)點：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)人機對話節(jié)點：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)運行控制節(jié)點：啟動鑰匙信號、腳踏油門、剎車踏板、前進倒車檔位搖桿。