專利名稱：基于can總線的純電動客車通信方法
技術領域：
本通訊協(xié)議適用于純電動客車控制系統(tǒng)CAN總線通訊技術領域。
背景技術：
石油危機和環(huán)境污染等問題的日益突出，使得電動汽車越來越引起社會的重視，成為了未來汽車的發(fā)展方向。電動汽車與傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車相比，在國外仍然處于產(chǎn)業(yè)化初期準備階段，與之相關的高新技術及產(chǎn)品還依賴于配套供應商的支持，尚未形成新的工業(yè)體系。同時，在發(fā)達國家，傳統(tǒng)汽車工業(yè)已形成的龐大生產(chǎn)規(guī)模和社會基礎設施的投入，以及發(fā)展的強大慣性，在某種意義上可能構成了阻礙其發(fā)展新一代汽車的社會成本，使他們難以下決心實現(xiàn)根本性的戰(zhàn)略轉變，從而有可能為我國贏得寶貴的時間。汽車上的電控系統(tǒng)和傳感器、執(zhí)行器的不斷增加使點對點的聯(lián)結方式走到了盡頭，為簡化日益增加的汽車電控裝置的線路連接、提高系統(tǒng)可靠性和故障診斷水平、利于各電控裝置之間數(shù)據(jù)資源共享、并便于建成開放式的標準化模塊化結構，汽車網(wǎng)絡總線技術得到了很大的發(fā)展，在汽車上CAN總線和LIN總線結合應用將是一種主流模式，以及以D2B無線通信為基礎的遠程高頻網(wǎng)絡通信系統(tǒng)。尤其要說明的是總線技術的應用帶來了整車電氣系統(tǒng)設計的革新和優(yōu)化。目前國際上在卡車及大客車上普遍采用SAE J1939標準。由于電動車是一個新技術，許多電控部件的通信標準需要重新定義。
發(fā)明內(nèi)容
為了建立電動汽車整車的網(wǎng)絡，實現(xiàn)電動汽車綜合故障診斷功能，并為各個電控系統(tǒng)模塊提供硬件試驗平臺，本發(fā)明在SAE J1939的基礎上提供了一種適用于純電動客車的通訊協(xié)議。
本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是1.通訊協(xié)議制定的原則 先進性。制定的協(xié)議要盡量與國際接軌，參照國際SAEJ1939，在其基礎上進行改進，并有自己的特色。原因主要是考慮到國外成熟的協(xié)議是經(jīng)過實踐檢驗的，借用它可以少走彎路。 指導性。制定的協(xié)議必須要考慮車輛的特性，指導整車和相關零部件相關控制技術的發(fā)展。 擴展性。制定的協(xié)議要便于以后升級發(fā)展，擴展的協(xié)議要兼容前面制定的協(xié)議。
2.網(wǎng)絡中的ECU節(jié)點網(wǎng)絡拓撲結構網(wǎng)絡拓撲結構如圖1所示，CAN總線傳輸速率為250kbps。
3.通訊協(xié)議規(guī)定電動汽車網(wǎng)絡總線通訊協(xié)議主要參考SAE J1939來制定，也就是在J1939的基礎上制定出滿足純電動車輛控制需要的通訊協(xié)議。
(1)物理層的規(guī)定物理層的規(guī)定主要參考CAN2.0B和J1939的相關規(guī)定。 考慮到純電動大客車的實際低壓系統(tǒng)的實際電壓，設計的ECU應滿足電源電壓18～36V 考慮到總線上的電氣負擔，最大ECU數(shù)為20； 傳輸介質(zhì)特征阻抗為120歐姆的屏蔽雙絞線STP(阻燃0.5mm)； 每個部件均有終端電阻(120Ω)，終端電阻采用支架安裝，以便調(diào)整，同時，終端電阻同網(wǎng)絡線之間通過跳線相連，以便靈活搭配； 位時間(bit time)即每一位占用的時間。網(wǎng)絡上所有節(jié)點的位時間必須設置為相同值。推薦位時間為4μS，對應的傳輸速率為250kbit/s，網(wǎng)絡長度為40m； 拓撲結構網(wǎng)絡的接線拓撲應該是一個盡量緊湊的線形結構。ECU接入總線主干網(wǎng)的電纜要盡可能短。為使駐波最小化，節(jié)點不能在網(wǎng)絡上等間距接入，接入線也不能等長，且接入線的最大長度應小于1m； 屏蔽終端屏蔽終端是一點接地。 電纜屏蔽層在車內(nèi)連續(xù)導通，建議每個部件的網(wǎng)絡插座有屏蔽層的接頭，在部件內(nèi)部，屏蔽層與部件控制機箱地可靠相連。
(2)數(shù)據(jù)鏈路層的規(guī)定數(shù)據(jù)鏈路層的規(guī)定主要參考CAN2.0B和J1939的相關規(guī)定。 使用CAN擴展幀的29位標識符并進行了重新定義。圖2為29標識符的分配。其中，優(yōu)先級為3位，可以有8個優(yōu)先級；R一般固定為0；DP現(xiàn)固定為0；8位的PF為報文的代碼；8位的PS為目標地址或組擴展；8位的SA為發(fā)送此報文的源地址； 節(jié)點的編址規(guī)則；如果J1939已有定義，則盡量使用J1939已定義的地址；具有多個功能的ECU，可以使用多個地址，也可以重新定義新的地址；新定義地址，應使用208～231這段屬于公路用車的預留地址； 采用廣播和單播相接合的方式進行數(shù)據(jù)傳輸，單播報文主要用于解決相同功能節(jié)點的控制問題，其它情況下盡量使用廣播報文； 采用數(shù)據(jù)塊編碼和節(jié)點編碼相接合的方式進行數(shù)據(jù)通信； 數(shù)據(jù)幀采用CRC校驗； 總線錯誤嚴重時具有自動關閉功能。
(3)應用層的規(guī)定應用層的規(guī)定主要參考J1939的相關規(guī)定。 應用層定義了協(xié)議數(shù)據(jù)單元PDU的兩種格式PDU1和PDU2； 采用PGN對數(shù)據(jù)塊(參數(shù)組)進行編號，廣播方式下，ECU根據(jù)PGN來識別數(shù)據(jù)塊的內(nèi)容； 采用周期發(fā)送和事件驅動的方式來發(fā)送數(shù)據(jù)；
定義新的參數(shù)組時，盡量將相同功能的參數(shù)、相同或相近刷新率的參數(shù)和屬于同一個子系統(tǒng)內(nèi)的參數(shù)放在同一個參數(shù)組中；同時，新的參數(shù)組既要充分利用8個字節(jié)的數(shù)據(jù)寬度，盡量將相關的參數(shù)放在同一個組內(nèi)，又要考慮擴展性，預留一部分字節(jié)或位，以便將來進行修改；
修改J1939已定義的參數(shù)組時，不要對已定義的字節(jié)或位的定義進行修改；新增加的參數(shù)要與參數(shù)組中原有的參數(shù)相關，不要為了節(jié)省PGN的數(shù)量而將不相關的參數(shù)加入到已定義的PGN中；對于功能相近的ECU，可以在已定義的PGN中利用未定義部分來增加識別位，判斷出ECU的功能，充分利用原來已定義的參數(shù)。
(4)ECU源地址分配圖3是純電動汽車可能用到的ECU節(jié)點名稱和分配的地址。其中整車控制器地址為新分配的地址，而電機控制器、電子節(jié)氣門控制器、駕駛室顯示器、ABS控制器和動力電池管理系統(tǒng)為原SAE J1939定義并已經(jīng)分配了地址。
(5)數(shù)據(jù)格式定義圖4是純電動客車各個ECU輸入輸出信號格式定義。
(6)各ECU參數(shù)組定義整車控制器#1PVCU1
整車控制器工作狀態(tài)Status_Flag1
Status_Flag
注邏輯1表示事件為真；邏輯0表示事件為假
Status_Flag
電機工作模式Status_Flag2
注邏輯1表示事件為真；邏輯0表示事件為假整車控制器#1PVCU1
電機控制器#1MC1
電機控制器故障信息MC_Error
注邏輯1表示事件為真；邏輯0表示事件為假電機控制器#1 MC2
<p>[公式1]L/R=Σj=1MΣi=1NRij+Σj=1MΣi=1NGij+Σj=1MΣi=1NBijN×M×3]]>這里，Rij、Gij、和Bij分別代表輸入的R、G和B視頻信號的水平，且i和j分別代表某一行和列。此外，M和N分別代表列和行的數(shù)。
維持放電波形周期決定單元420根據(jù)顯示負荷率L/R決定維持放電波形的寬度Ws。通常，隨著顯示負荷率的增加，維持放電波形的變化率被減少且維持放電波形變得不穩(wěn)定。因此，要求充分保證在維持放電波形的電壓Vs的間隔，以在維持放電后穩(wěn)定地產(chǎn)生壁電荷。因此，當顯示負荷率提高時，維持放電波形的周期由一個能夠獲得一個穩(wěn)定光學的波形的間隔來決定。
當所述顯示負荷率L/R減少時，維持放電波形的變化率增加以使維持放電波形更加穩(wěn)定，因此，當顯示負荷率為較低時，壁電荷迅速地穩(wěn)定。從而，當所述顯示負荷率較低時，維持放電波形的周期Ts可以減低。表1表示光波穩(wěn)定性對應維持放電波形周期Ts和顯示負荷率L/R的測量結果。在表1中“1”、“5”和“9”分別表示好的波形狀態(tài)、平均波形狀態(tài)、和差的波形狀態(tài)。
下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
圖1是純電動客車控制系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲結構；圖2是29標識符的分配；圖3是各ECU地址分配；圖4是各ECU輸入輸出信號格式定義。
具體實施例方式
設計完具有CAN接口硬件后，在軟件程序設計中按照本協(xié)議規(guī)范進行通信程序設計。
權利要求
1.一種適用于純電動客車控制系統(tǒng)CAN總線通訊技術，其特征是參考CAN2.0B和J1939的相關規(guī)定，提供了一種適用于純電動客車的通訊協(xié)議。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征是整車控制器地址為新分配的地址，而電機控制器、電子節(jié)氣門控制器、駕駛室顯示器、ABS控制器和動力電池管理系統(tǒng)為原SAE J1939定義并已經(jīng)分配了地址。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征見說明書中對整車控制器、電機控制器、變速器和電池管理系統(tǒng)參數(shù)組進行了詳細的定義。
全文摘要
一種適用于純電動客車控制系統(tǒng)CAN總線通訊技術?；贑AN2.0B和J1939的相關規(guī)定，提出了一種適用于純電動客車的通訊協(xié)議。其中為整車控制器地址新分配了地址，電機控制器、電子節(jié)氣門控制器、駕駛室顯示器、ABS控制器和動力電池管理系統(tǒng)選用原SAE J1939定義已經(jīng)分配了的地址。但是針對純電動客車的對整車控制器、電機控制器、變速器和電池管理系統(tǒng)參數(shù)組和數(shù)據(jù)場包含的信息進行了詳細新的定義。
文檔編號H04L29/06GK1649345SQ20051005524
公開日2005年8月3日 申請日期2005年3月17日 優(yōu)先權日2005年3月17日
發(fā)明者南金瑞 申請人:北京理工大學