现场总线网络在纯电动汽车控制系统的应用研究

　　引言

　　当今汽车的保有量和使用量的飞速增加使得大气环境污染问题日益严重，加上石油资源危机，使得以电能作为驱动的汽车技术成为世界各汽车厂商技术竞争的热点。但是电动汽车的产业化还处于初期的准备阶段，与之相关的技术和产品尚未形成工业体系。在这一新的领域我国与国外处于相近的水平，为此科技部在十?五“863”计划专门设立了电动汽车重大专项，以进一步推动电动汽车的产业化，实现我国汽车工业的跨越式发展。

　　现代汽车工业和电子技术飞速发展，汽车上的电子装置越来越多。一辆高档汽车的电气节点数已达上千个，如果采用传统的方法进行布线，连线的数量非常惊人而且有极大的故障隐患。为了解决这一问题，各大汽车厂商从上世纪70年代开始了车用网络的研究，并取得了很大的发展，形成了多种适合不同传输速率及特殊用途的网络协议，如：CAN总线、LIN总线、用于诊断的KWP2000、用于X-by-wire 的TTP、多媒体应用的MOST协议等。其中CAN(Controller Area Network，控制器局域网)是BOSCH公司于上世纪80年代提出的。为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议，可以很好的解决上述的问题。现在世界上许多汽车公司，如奔驰、宝马、大众等公司已采用CAN总线来实现汽车内部的数据通信。

　　我国对车用网络、总线、通讯协议的研究起步比较晚，但近年来发展比较快，尤其在电动汽车项目中总线网络得到广泛的应用。

　　2 汽车总线的技术特征

　　汽车总线传输必须确保以下几点：保证信息能够准确的传送;总线节点能够随时访问总线;节点根据预先确定的优先权进行总线访问;具有根据信息内容解决总线访问竞争的能力和竞争解决后获胜站点能够访问总线且继续传输信息;节点在尽量短的时间内成功访问总线;最优化的传输速率(波特率);节点的故障诊断能力;总线具有一定的可扩充性等等。

　　2.1 数字信号的编码

　　为了保证信息传输的可靠性，对数字信号正确编码非常重要。汽车局域网数据信号多采用脉宽调制(PWM)和不归零制(NRZ)。PWM作为编码方案时，波特率上界为3×105Kbps，用于传输速率较低的场合。采用NRZ进行信息传输，可以达到1Mbps，用于传输速率较高的场合。

　　2.2 网络拓扑结构

　　实用的汽车局域网是总线拓扑结构，如CAN、SAEJ1850、ADVANCED PALMNET等，其优点是：电缆短，布线容易;总线结构简单，又是无源元件，可靠性高;易于扩充，增加新节点只需在总线的某点将其接入，如需增加长度可通过中继器加入一个附加段。