基于CAN總線的并聯(lián)液壓混合動(dòng)力車控制系統(tǒng)

本課題研究的控制系統(tǒng)，可使并聯(lián)液壓混合動(dòng)力車充分利用制動(dòng)能量，在頻繁剎車和啟動(dòng)的路況，可以明顯提高車輛啟動(dòng)、加速和減速特性，改善車輛排放，降低油耗，延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)及剎車裝置的壽命。而且與混合動(dòng)力電動(dòng)車相比，該系統(tǒng)在成本，技術(shù)成熟度，可靠性，維護(hù)性等方面均占有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì)。

并聯(lián)式液壓混合動(dòng)力車的動(dòng)力傳動(dòng)系中有兩種或兩種以上的動(dòng)力源可同時(shí)或單獨(dú)提供動(dòng)力，有兩個(gè)或兩個(gè)以上相應(yīng)的執(zhí)行元件可同時(shí)驅(qū)動(dòng)負(fù)載，該動(dòng)力傳動(dòng)系主要由發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、主減速器、液壓蓄能器和液壓泵/馬達(dá)組成。并聯(lián)形式保留傳統(tǒng)車的動(dòng)力傳動(dòng)鏈，只是在原傳動(dòng)鏈上增加了由液壓泵/馬達(dá)和液壓蓄能器組成的能量再生系統(tǒng)，從而形成雙動(dòng)力驅(qū)動(dòng)。

目前，并聯(lián)液壓混合動(dòng)力車技術(shù)已經(jīng)比較成熟，如圖1所示。

車輛在啟動(dòng)和加速時(shí)，液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提供輔助動(dòng)力，釋放蓄能器中儲(chǔ)存的能量；車輛減速和制動(dòng)時(shí)，液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提供輔助制動(dòng)力，并向蓄能器中儲(chǔ)存能量。

圖1 并聯(lián)液壓混合動(dòng)力車結(jié)構(gòu)原理圖

2 控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

CAN總線是一種有效支持分布式控制或?qū)崟r(shí)控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)，優(yōu)越性是顯而易見的，同時(shí)，CAN總線也被認(rèn)為是混合動(dòng)力車最佳通訊結(jié)構(gòu)，本文采用CAN總線網(wǎng)絡(luò)來(lái)搭建控制系統(tǒng)。

圖如下圖2所示，控制系統(tǒng)采用分布式控制，共有5個(gè)節(jié)點(diǎn)控制器，主要分布在車上控制量和采集量密集的地方，包括主控制模塊、液壓系統(tǒng)測(cè)控模塊、液壓充液控制模塊、車輛信息采集模塊以及發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊。

圖2 控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

主控制模塊控制器采用配備了智能PC104CAN控制卡的PC104計(jì)算機(jī)，其他模塊控制器采用以P80C592單片機(jī)為核心構(gòu)成。P80C592芯片本身集成有CAN控制器，A/D轉(zhuǎn)換器，看門狗，使用該芯片使各控制節(jié)點(diǎn)小型化成為可能，在它的基礎(chǔ)上擴(kuò)展了外圍模擬量和數(shù)字量的輸入和輸出，便于過(guò)程控制。

3 控制系統(tǒng)的通訊管理

3.1 CAN總線節(jié)點(diǎn)地址分配

對(duì)于以上述P80C592和PC104結(jié)構(gòu)CAN通訊卡為硬件基礎(chǔ)的CAN總線網(wǎng)絡(luò)形式，節(jié)點(diǎn)之間通訊報(bào)文所用到的信息幀有兩種：數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀。數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀的幀起始位之后都包括有標(biāo)識(shí)符和遠(yuǎn)程發(fā)送請(qǐng)求位（RTR）組成的仲裁場(chǎng)。標(biāo)識(shí)符的長(zhǎng)度為11（ID.10～I(xiàn)D.0）位，包含信息幀目標(biāo)地址特征。RTR位在數(shù)據(jù)幀中必須是“顯性”電平，用以標(biāo)記幀類型。