电动车综合网络总线技术研究

　　1.概述

　　由于环境保护与能源危机问题，以及传统汽车消耗大量石油，造成我国每年需要进口石油一亿吨以上，开发电动汽车技术是我国重要的发展战略，国家在“十五”计划中，成立了“863电动汽车重大专项”项目，本论文就是在此背景下开展了纯电动车整车综合控制技术研究。

　　纯电动汽车系统包括电池及其管理系统、电机及其控制系统、充电机的信号监控、信号检测与控制系统等，电动车还要求与车辆调度系统通讯，实时将车辆的位置、剩余电量等数据传送到调度中心，甚至还要求将电动车的各种工作数据传送到调度中心，调度中心通过这些数据就可以了解当前汽车的状态，为车队的调度以及故障维修提供原始数据，可见，整车系统还必须提供与调度系统的通讯接口。由于电动车本身的复杂性，电动车的维修与诊断也非常困难，因此必须有在线的故障诊断与状态监视窗口，研制车载信息显示是必要的，这就要求电动车综合控制系统带LCD系统以及按键输入，实现人机接口功能。

　　采用网络方案是解决电动车复杂系统的关键，现代电子技术的发展也为电动车综合网络系统的实现提供了条件，强大的微处理器往往带有各种功能的接口，包括通用的异步串行口UART，高速通讯的CAN总线等，采用差分驱动技术，可以提高这些总线在电动车上的抗干扰性能，使得这些总线在电动车上的使用成为可能。电动车不但电气系统逻辑复杂，而且电气环境也非常恶劣，最高电压高达500多伏，而且由于电动机的斩波控制，引起系统的高频干扰常常使车载电器系统工作失灵，因此，要求整车控制系统有很高的可靠性。

　　电动车电气系统的开发往往是由多个单位协调同步协调进行，其中关键是各个单位必须遵循共同的通讯协议，在整个通讯系统中，整车控制器是核心，负责对各个零部件的管理，因此，通讯协议是否科学，决定了最终系统的性能。

　　2.电动车综合网络结构

　　本项目采用图1所示的三层综合网络系统结构，成功地实现了整个电动车的综合控制，将电动车的各个部分组成为一个完整的有机整体。图1中的三层根据网络通讯层面进行划分，最底层是局部管理系统，如电池管理系统，电池内部采集与控制系统、电机内部采集与控制系统等，这部分的总线方式灵活多样，本项目中，由于电池数量非常大，采用廉价但可靠性高的RS485总线是为了降低成本，便于大批量产业应用;中间层是整车信息管理系统，包括与各个部件的通讯接口，如电机控制器接口、整车前部采集控制站点接口、整车后部采集控制站点的接口，还包括整车信号的直接采集，中间层的通讯速率与可靠性要求非常高，因此采用CAN总线接口方式;最上层是人机接口与通讯扩展接口，这部分实现电动车状态显示，帮助驾驶员实时了解电动车的状态，同时监视电动车的故障，如当前的电池状态、电机状态、整车状态等，如果发生故障，可以实时显示故障信息，通过大屏幕彩色液晶显示与操作按钮，方便了驾驶员对电动车的使用。同时，上层网络还是综合通讯的接口，包括与地面充电站的通讯，及时报告当前电池状态，防止发生过充电的危险;上层通讯还包括与调度系统的通讯，及时向交通系统汇报当前电动车的状态，接收综合调度系统的指令;上层通讯系统还是电动车调试与研究的通讯接口，通过该接口，可以接入PC机，通过PC机记录各种电动车数据，如记录电动车运行工况、电动车电池实用过程中的历史数据等，为了便于PC机接入整车综合信息系统，本项目还开发了CAN总线与USB总线的接口，可以用PC的USB接口直接与CAN总线接口。