電動(dòng)車(chē)綜合網(wǎng)絡(luò)總線技術(shù)研究

1.概述

　　由于環(huán)境保護(hù)與能源危機(jī)問(wèn)題，以及傳統(tǒng)汽車(chē)消耗大量石油，造成我國(guó)每年需要進(jìn)口石油一億噸以上，開(kāi)發(fā)電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)是我國(guó)重要的發(fā)展戰(zhàn)略，國(guó)家在“十五”計(jì)劃中，成立了“863電動(dòng)汽車(chē)重大專(zhuān)項(xiàng)”項(xiàng)目，本論文就是在此背景下開(kāi)展了純電動(dòng)車(chē)整車(chē)綜合控制技術(shù)研究。

　　純電動(dòng)汽車(chē)系統(tǒng)包括電池及其管理系統(tǒng)、電機(jī)及其控制系統(tǒng)、充電機(jī)的信號(hào)監(jiān)控、信號(hào)檢測(cè)與控制系統(tǒng)等，電動(dòng)車(chē)還要求與車(chē)輛調(diào)度系統(tǒng)通訊，實(shí)時(shí)將車(chē)輛的位置、剩余電量等數(shù)據(jù)傳送到調(diào)度中心，甚至還要求將電動(dòng)車(chē)的各種工作數(shù)據(jù)傳送到調(diào)度中心，調(diào)度中心通過(guò)這些數(shù)據(jù)就可以了解當(dāng)前汽車(chē)的狀態(tài)，為車(chē)隊(duì)的調(diào)度以及故障維修提供原始數(shù)據(jù)，可見(jiàn)，整車(chē)系統(tǒng)還必須提供與調(diào)度系統(tǒng)的通訊接口。由于電動(dòng)車(chē)本身的復(fù)雜性，電動(dòng)車(chē)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(tài)監(jiān)視窗口，研制車(chē)載信息顯示是必要的，這就要求電動(dòng)車(chē)綜合控制系統(tǒng)帶LCD系統(tǒng)以及按鍵輸入，實(shí)現(xiàn)人機(jī)接口功能。

　　采用網(wǎng)絡(luò)方案是解決電動(dòng)車(chē)復(fù)雜系統(tǒng)的關(guān)鍵，現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展也為電動(dòng)車(chē)綜合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提供了條件，強(qiáng)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(qū)動(dòng)技術(shù)，可以提高這些總線在電動(dòng)車(chē)上的抗干擾性能，使得這些總線在電動(dòng)車(chē)上的使用成為可能。電動(dòng)車(chē)不但電氣系統(tǒng)邏輯復(fù)雜，而且電氣環(huán)境也非常惡劣，最高電壓高達(dá)500多伏，而且由于電動(dòng)機(jī)的斬波控制，引起系統(tǒng)的高頻干擾常常使車(chē)載電器系統(tǒng)工作失靈，因此，要求整車(chē)控制系統(tǒng)有很高的可靠性。

　　電池管理系統(tǒng)是整車(chē)綜合信息系統(tǒng)的一部分，是解決電動(dòng)車(chē)充電安全性、使用經(jīng)濟(jì)性、增加電動(dòng)車(chē)?yán)m(xù)駛里程的基礎(chǔ)。該系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)是如何解決電池組整體電壓高達(dá)380伏以上，而單節(jié)電池電壓只有3.0伏以下的矛盾，還有一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是如何降低系統(tǒng)的硬件成本，提高系統(tǒng)的可靠性，由于電池?cái)?shù)量多達(dá)300多塊，如何降低單節(jié)電池的檢測(cè)成本非常關(guān)鍵。本項(xiàng)目通過(guò)高速開(kāi)關(guān)技術(shù)、高精度A/D技術(shù)、光電隔離技術(shù)、瞬態(tài)干擾抑制技術(shù)、高集成度單片機(jī)技術(shù)、數(shù)字化溫度傳感器技術(shù)、以及高可靠性電源技術(shù)等的綜合應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了高速高精度地對(duì)每節(jié)電池的端電壓檢測(cè)、電池組溫度檢測(cè)，并可以控制電池組的風(fēng)扇，防止電池出現(xiàn)高溫。

圖1 整車(chē)綜合控制系統(tǒng)組成

　　整車(chē)網(wǎng)絡(luò)的劃分主要考慮電動(dòng)車(chē)的功能與產(chǎn)業(yè)化等要求，從圖1可以看到，一些關(guān)系到整車(chē)安全的部件，都直接由整車(chē)控制器來(lái)管理，屬于第二層，對(duì)于大量數(shù)據(jù)通訊，而且要求實(shí)時(shí)性非常高的部分，也在第二層完成;對(duì)于實(shí)時(shí)性要求不高的則放置再第三層，如人機(jī)接口部分、調(diào)度接口部分、調(diào)試接口等;對(duì)于數(shù)量大，實(shí)時(shí)性不高的電池管理系統(tǒng)，則通過(guò)廉價(jià)的RS485總線實(shí)現(xiàn)，從而有利于電動(dòng)車(chē)的產(chǎn)業(yè)化。