2007年(第29卷)第7期汽车工程AutomotiveEngineering2007(Vol.29)No.72007137混合动力汽车整车控制器硬件电路与CAN总线通信的设计开发原稿收到日期为2006年6月13日,修改稿收到日期为2006年10月8日。宋君花,唐航波,敖国强,杨林,卓斌(上海交通大学汽车电子技术研究所,上海200240)[摘要]设计开发了一种基于CAN总线的并联式混合动力整车控制器,包括硬件的模块化设计、底层驱动软件设计及CAN总线的应用。混合动力总成硬件在环仿真试验表明,该控制器功能强大、性能可靠,准确实现了并联式混合动力汽车的整车控制功能。关键词:混合动力汽车;整车控制器;CAN总线;硬件设计;底层驱动DesignofHardwareCircuitofVehicleControlUnitandCANBusCommunicationforHybridElectricVehicleSongJunhua,TangHangbo,AoGuoqiang,YangLin&ZhuoBinShanghaiJiaotongUniversity,InstituteofAutomotiveElectronicTechnology,Shanghai200240[Abstract]ThedesignofavehiclecontrolunitforaparallelhybridelectricvehiclebasedonCANbusispresented,includingthemodularizeddesignofhardware,thedesignoflowerlayerdriverandtheapplicationsofCANbus.Theresultsofthehardware2in2the2loopsimulationshowthatthecontrolunithaspowerfulfunctionandre2liableperformanceandcanaccuratelyfulfillthefunctionofcompletevehiclecontrolforaparallelhybridelectricve2hicle.Keywords:HEV;Vehiclecontrolunit;CANbus;Hardwaredesign;Lowerlayerdriver前言混合动力汽车(hybridelectricvehicle,HEV)根据电力驱动系统和内燃机动力系统的布置形式可以分为3类:串联式、并联式和串-并联混合式。文中HEV采用并联式系统方案,它具有对原车技术继承性好、实施方便、适用范围广等特点。1整车控制系统方案与功能要求文中混合动力汽车控制系统采用分层控制方案,第1层为整车控制器(hybridvehiclecontrolunit,HCU);第2层为各子系统的控制器,其中包括发动机控制器(enginemanagementsystem,EMS)、电机控制器(drivemotorcontrolmodule,DMCM)、电池控制器(batterypacketscontrolmodule,BPCM)、高压电安全控制器(automaticdisconnectionmodule,ADM)、动力转向、智能仪表、ABS、直流电源隔离模块DC/DC,诊断节点(diagnosisnode,DN),标定节点(calibra2tionnode,CN)等各子系统的控制器。HCU根据实时测量的驾驶员操控信息、车辆行驶信息以及各子系统实时反馈的信息,通过计算和逻辑推理向各子系统控制器发送控制指令,并由各子系统控制器控制各子系统的运行,从而实现HCU对整车的控制。HCU是混合动力汽车研究开发的核心部件之一,是整车控制和多能源动力系统控制的高度集成,对硬件电路与通信设计具有较高要求。(1)实时而准确可靠地测量驾驶员操控信息,如加速踏板信号、离合器踏板信号、制动踏板信号、挡位信号以及空调等各种开关信号。(2)实时而准确可靠地测量车辆行驶信息,如2007(Vol.29)No.7宋君花,等:混合动力汽车整车控制器硬件电路与CAN总线通信的设计开发·591·车速信号。(3)与第2层控制器的信息实时通信与交互控制,文中采用CAN总线通信方式。(4)电源管理包括低压和高压电源管理。(5)标定监测功能采用基于CAN总线通信的标定监测系统,并在底层驱动软件中采用自主设计开发的CCPdriver(CANcalibrationprotocoldriver)。(6)高可靠性与抗干扰能力。(7)电源适应性:由于使用环境与条件的变化,低压蓄电池电压会有较大范围的变化,控制器必须具有较宽的电源适应性。(8)硬件资源配置满足控制系统的需求,如存储器容量、微处理器等。2CAN总线通信网络拓扑结构设计CAN总线是一种多主总线,只要总线空闲,任何一个CAN节点均可向总线发送数据。CAN总线通过无损逐位仲裁的方式决定先发报文节点,可以节省总线冲突仲裁时间。尤其是在网络负载很重的情况下也不会出现网络瘫痪情况,可以保证信道利用率,提高整个系统的实时性;CAN总线只需通过报文滤波即可实现点对点、一点对多点及全局广播等方式传送接收数。针对混合动力城市汽车整车控制,对其动力系统电子控制单元(electroniccontrolu2nit,ECU)之间CAN通信相关特性进行了详细规定。根据系统分层控制的原则,设计的并联式混合...
