亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        一種基于TTCAN總線的電動汽車管理系統(tǒng)

        2012-06-17 11:57:24張明江韓元?jiǎng)P張宗慧
        山東電力技術(shù) 2012年5期
        關(guān)鍵詞:實(shí)時(shí)性車載總線

        張明江,袁 弘,韓元?jiǎng)P,張宗慧

        (山東電力集團(tuán)公司電力科學(xué)研究,山東 濟(jì)南 250002)

        0 引言

        電動汽車因采用電力作為動力,能夠有效降低二氧化碳的排放量,具有清潔、環(huán)保的優(yōu)點(diǎn),日漸受到人們的認(rèn)可。同時(shí),隨著石油價(jià)格的不斷上漲,電動汽車的成本優(yōu)勢也日漸明顯,在人們的日常生活中的應(yīng)用也越來越廣泛[1]。目前,國內(nèi)的電動汽車正處于示范運(yùn)行和考核階段,在該階段需要完整的采集和存儲電動汽車的運(yùn)行參數(shù),尤其是動力蓄電池的運(yùn)行參數(shù),對電動汽車的運(yùn)行進(jìn)行有效的監(jiān)控,為全面考核和分析現(xiàn)有電動汽車的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性和整車可靠性,進(jìn)一步完善電動汽車的設(shè)計(jì)和運(yùn)營管理提供支持[2]。電動汽車相比于傳統(tǒng)的燃油車輛,其控制系統(tǒng)對實(shí)時(shí)性的要求更高,以實(shí)現(xiàn)對車輛驅(qū)動電機(jī)的實(shí)時(shí)控制,獲取良好的可靠性和穩(wěn)定性。汽車駕駛員也需要更多、更迅速的對電動汽車車輛運(yùn)行中的各種信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,以滿足電動汽車對安全性、環(huán)保、智能化要求。

        在微處理器技術(shù)高速發(fā)展的今天,微處理器的性能越來越高,對實(shí)時(shí)性能的約束越來越小,而網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性則成為進(jìn)一步提高電動汽車中實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)性能的障礙。目前CAN總線是車輛小型分布式網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的首選解決方案,CAN總線的突出優(yōu)點(diǎn)是相對高的可靠性和低成本。但是,基于事件觸發(fā)的CAN總線在事件觸發(fā)報(bào)文發(fā)送時(shí),采用固定優(yōu)先級仲裁機(jī)制,導(dǎo)致報(bào)文發(fā)送時(shí)間不確定,不能夠保證報(bào)文傳輸延時(shí)的時(shí)間確定性,難以滿足電動汽車的實(shí)時(shí)性要求?;跁r(shí)間觸發(fā)的TTCAN(時(shí)間觸發(fā)CAN)總線協(xié)議應(yīng)運(yùn)而生。它是在傳統(tǒng)CAN總線協(xié)議的基礎(chǔ)上的高層協(xié)議,專為汽車電機(jī)控制等高可靠性應(yīng)用開發(fā)的[1-6]。

        本文介紹了一種基于TTCAN總線的電動汽車監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)例。 該系統(tǒng)以車載終端和監(jiān)控中心為核心,采用基于時(shí)間觸發(fā)的TTCAN總線技術(shù),集數(shù)據(jù)的采集、處理、通信、存儲、控制于一體,具有良好的實(shí)時(shí)性和可靠性,實(shí)現(xiàn)了對電動汽車狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控,尤其是電動汽車的動力蓄電池的監(jiān)控,提高車輛的可靠性和安全性,通過本地和遠(yuǎn)程兩種方式對電動車輛進(jìn)行交互監(jiān)控,提供故障告警功能,記錄監(jiān)控人員的操作歷史,方便維護(hù)人員定位車輛故障。

        1 TTCAN總線

        TTCAN協(xié)議在CAN協(xié)議基礎(chǔ)之上,將事件觸發(fā)機(jī)制與實(shí)時(shí)性更高的時(shí)間觸發(fā)機(jī)制相結(jié)合,提高通信的實(shí)時(shí)性,滿足對安全性要求苛刻的實(shí)時(shí)系統(tǒng)以及總線日益增長的信息負(fù)載的需求[3-5];同時(shí),在CAN總線技術(shù)的基礎(chǔ)上,為TTCAN總線技術(shù)研究奠定了很好的軟硬件支持條件,降低了由CAN升級到TTCAN所需的成本[6]。TTCAN總線系統(tǒng)采用時(shí)間觸發(fā)機(jī)制,根據(jù)時(shí)間主機(jī)確定的時(shí)間調(diào)度策略,確定TTCAN總線節(jié)點(diǎn)上的數(shù)據(jù)收發(fā)時(shí)間窗口,減少了總線上消息間的沖突,提高了總線帶寬利用率,改善了總線數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性和可靠性[3-4]。

        同時(shí),TTCAN采用類似于CAN總線中的短數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu),每幀數(shù)據(jù)都采用循環(huán)冗余檢驗(yàn)機(jī)制,受干擾的概率低。TTCAN總線符合ISO-11898-4標(biāo)準(zhǔn),采用雙絞線,具有結(jié)構(gòu)簡單、應(yīng)用方便、價(jià)格低廉等特點(diǎn),在現(xiàn)場總線中具有一定優(yōu)勢[3,5,6]。 應(yīng)用TTCAN總線后的系統(tǒng)如圖1所示。系統(tǒng)采用車載監(jiān)控終端與監(jiān)控中心的兩種方式,對電動汽車進(jìn)行監(jiān)控,把實(shí)時(shí)性要求較高的信息處理和控制邏輯放在車載監(jiān)控終端側(cè)進(jìn)行處理,監(jiān)控中心主要用于電動汽車的集中管理和運(yùn)營調(diào)度。

        圖1 基于TTCAN總線的監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)

        2 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

        2.1 系統(tǒng)概述

        如圖1所示,系統(tǒng)由車載監(jiān)控終端模塊、數(shù)據(jù)采集控制模塊和監(jiān)控中心組成。車載監(jiān)控終端與數(shù)據(jù)采集控制模塊通過TTCAN總線連接,其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為主從總線型。車載監(jiān)控終端通過TTCAN總線與TTCAN總線上的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信,獲取節(jié)點(diǎn)信息或者發(fā)送控制指令[7]。TTCAN總線上的節(jié)點(diǎn)即數(shù)據(jù)采集控制模塊,各個(gè)數(shù)據(jù)采集模塊之間通過TTCAN總線進(jìn)行通信。

        TTCAN總線的節(jié)點(diǎn)包括里程計(jì)、步進(jìn)電機(jī)、儀表盤、動力蓄電池、計(jì)量電表或者傳感器中的一種或多種。 各個(gè)節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)電動汽車內(nèi)多種傳感器數(shù)據(jù)的采集,并對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理,然后通過TTCAN總線上傳到車載監(jiān)控終端;或者接收并執(zhí)行由車載監(jiān)控終端發(fā)送來的控制指令,對車內(nèi)的各個(gè)控制執(zhí)行單元進(jìn)行控制[8]。

        車載監(jiān)控終端與監(jiān)控中心通過GPRS(General Packet Radio Service,即通用分組無線業(yè)務(wù))網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信,將電動汽車車輛的動態(tài)運(yùn)行參數(shù)實(shí)時(shí)上傳給監(jiān)控中心。監(jiān)控中心根據(jù)獲取的電動汽車實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù),對電動汽車的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析和評估后,下發(fā)相應(yīng)的控制指令,對電動汽車進(jìn)行控制。車載監(jiān)控終端模塊則根據(jù)獲取的節(jié)點(diǎn)信息和監(jiān)控指令,進(jìn)行邏輯分析后作出控制決策,向TTCAN總線中的節(jié)點(diǎn)發(fā)送控制指令。這就構(gòu)成如圖1所示的電動汽車監(jiān)控系統(tǒng)。

        2.2 監(jiān)控中心設(shè)計(jì)

        監(jiān)控中心采用B/S(Browser/Server)即瀏覽器/服務(wù)器架構(gòu)。采用B/S架構(gòu)主要考慮到本架構(gòu)有成熟的開發(fā)模式和體系,開發(fā)較為簡單。B/S架構(gòu)相較于C/S(客戶端/服務(wù)器)架構(gòu),在維護(hù)方面也更為簡單,界面友好、統(tǒng)一,方便用戶使用。該監(jiān)控中心(圖2)包含Web應(yīng)用模塊、邏輯處理模塊、數(shù)據(jù)庫訪問控制模塊和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)訪問控制模塊四個(gè)部分。其中Web應(yīng)用模塊是用戶看到并進(jìn)行人機(jī)交互的界面,邏輯處理模塊處理業(yè)務(wù)邏輯和業(yè)務(wù)規(guī)則,數(shù)據(jù)訪問控制模塊用于數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的訪問控制[9]。遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)訪問控制模塊,則通過GPRS網(wǎng)絡(luò)與車載監(jiān)控終端進(jìn)行通信獲取車載監(jiān)控終端數(shù)據(jù)或者下發(fā)控制命令[10]。 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)訪問控制模塊通過數(shù)據(jù)庫訪問控制模塊將獲取的數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫中。

        GPRS網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信采用GPRS和SMS(Short Messaging Service,即短消息服務(wù))兩種方式來保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性。在GPRS網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)良好的情況下,優(yōu)先通過GPRS通信方式將電動汽車所在位置、速度、車號、電池荷電狀態(tài)(SOC)等信息傳輸?shù)娇刂浦行牟⒔邮諄碜钥刂浦行牡闹噶?。?dāng)GPRS網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擁塞,GPRS未覆蓋或者中心工作人員誤操作導(dǎo)致與GPRS網(wǎng)絡(luò)連接斷開時(shí),會立刻切換到SMS方式,直至GPRS網(wǎng)絡(luò)可以重新連接上。

        圖2 監(jiān)控中心Web系統(tǒng)架構(gòu)

        2.3 數(shù)據(jù)采集控制模塊設(shè)計(jì)

        圖3 數(shù)據(jù)采集模塊結(jié)構(gòu)

        數(shù)據(jù)采集控制模塊的結(jié)構(gòu)如圖3所示,包括微處理器、TTCAN總線控制器和TTCAN總線接口三部分,其中TTCAN總線接口外接到TTCAN總線上,TTCAN總線控制器對總線數(shù)據(jù)的收發(fā)進(jìn)行控制。其中微處理器至少應(yīng)包括ROM存儲器、RAM存儲器、DA轉(zhuǎn)換器、AD轉(zhuǎn)換器以及一定數(shù)量的I/O接口。其中DA轉(zhuǎn)換器和AD轉(zhuǎn)換器相結(jié)合完成模擬量的輸入輸出功能,I/O接口用于外接傳感器和控制電路。傳感器包括溫度傳感器、電壓傳感器、電流傳感器、車速傳感器等其他用于電動汽車狀態(tài)信息采集的傳感器[11]。

        2.4 車載監(jiān)控終端設(shè)計(jì)

        2.4.1 硬件設(shè)計(jì)

        車載監(jiān)控終端是電動汽車監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵模塊,如圖4所示,包括主控板、供電模塊、TTCAN總線控制器、GPRS模塊、音頻/視頻設(shè)備、GPS定位接收器、顯示器、鍵盤、指示燈等。主控板是整個(gè)設(shè)備的核心部分,采用支持ARMV5TE體系結(jié)構(gòu)的ARM946E-S作為嵌入式處理器,具有極高的處理速度,可以擴(kuò)展為4核,支持多種主流嵌入式操作系統(tǒng),具有很好的兼容性。此外,ARM946E-S支持與串行外設(shè)通信,兼容多媒體處理模塊,對音頻和視頻數(shù)據(jù)的具有較好的支持,具有異步接收/發(fā)送器(USART),方便GPS接收器的數(shù)據(jù)讀取和與GPRS模塊的數(shù)據(jù)通信,具有JTAG接口和以太網(wǎng)接口,便于系統(tǒng)調(diào)試和內(nèi)核升級。最為重要的是ARM946E-S對實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)具有良好的支持,可以滿足車載監(jiān)控終端的實(shí)時(shí)性要求。

        為滿足車載終端控制的實(shí)時(shí)性要求,車載監(jiān)控終端采用開源的RT-Linux操作系統(tǒng)作為車載監(jiān)控終端的系統(tǒng)平臺,對系統(tǒng)資源進(jìn)行管理和調(diào)度。供電模塊使用車載電源(12 V或者24 V蓄電池)作為輸入電源,為車載監(jiān)控終端中的各個(gè)電壓等級的芯片提供電源。TTCAN總線控制器通過SPI(串行設(shè)備外圍接口)與主控板相連,外接到TTCAN總線上,與TTCAN總線上的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)的交互。GPS選用的型號是GPS3110,該模塊價(jià)格低廉,模塊功率較小,通過RS232串口與主控板相連,進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。車載監(jiān)控終端中的GPRS模塊選用的型號是ZSD3100,該型無線通信模塊支持GPRS和CDMA兩種移動通信方式,具有較好的靈活性,并且價(jià)格不高。GPRS模塊通過RS232串口與主控板相連,進(jìn)行通信。數(shù)據(jù)存儲模塊選用Mini-SD卡作為存儲介質(zhì),通過SDIO(安全數(shù)字輸入輸出接口)或者USB(通用串行總線)接口與主控板相連,用于數(shù)據(jù)的存儲。

        圖4 車載監(jiān)控終端系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

        2.4.2 軟件設(shè)計(jì)

        根據(jù)車載監(jiān)控終端(圖5)的特點(diǎn),該車載監(jiān)控終端包括人機(jī)交互模塊、無線通信模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、TTCAN通信模塊、BMS(電池管理系統(tǒng))模塊、車載導(dǎo)航模塊、歷史記錄模塊、賬戶管理模塊、故障告警模塊等功能模塊。

        人機(jī)交互模塊用于展示各功能模塊的輸出信息,并提供對電動汽車的控制功能。無線通信模塊用于通過GPRS網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)通信。TTCAN通信模塊是通過TTCAN總線控制器采集TTCAN總線上的節(jié)點(diǎn)信息或者下發(fā)控制命令。BMS模塊則通過TTCAN通信模塊與動力蓄電池的監(jiān)控裝置進(jìn)行交互,對動力蓄電池的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控,使得各個(gè)電池發(fā)揮出最優(yōu)性能,使電機(jī)能夠輸出目標(biāo)功率。車載導(dǎo)航模塊從GPS設(shè)備接受GPS衛(wèi)星定位信息,解析定位信息,并更新電子地圖上的車輛位置。電動汽車所在位置、速度、電池運(yùn)行狀態(tài)等信息通過GPRS網(wǎng)絡(luò)上送給監(jiān)控中心,以便監(jiān)控中心能夠監(jiān)控車輛的運(yùn)行狀態(tài)。

        歷史記錄模塊記錄車載終端用戶的操作記錄,包括系統(tǒng)配置操作和控制操作等。 賬戶管理模塊則對車載監(jiān)控終端的用戶的角色進(jìn)行管理,分為兩類:一類是管理員,一類是普通用戶。 故障告警模塊監(jiān)測電動汽車的狀態(tài),當(dāng)電動汽車出現(xiàn)故障時(shí),發(fā)出故障報(bào)警提示。故障報(bào)警信息通過無線通信模塊上傳到作為遠(yuǎn)程服務(wù)端的監(jiān)控中心。 使得司機(jī)和監(jiān)控人員可以同步獲取故障報(bào)警信息,以便及時(shí)排除故障,也便于監(jiān)控人員及時(shí)對車輛進(jìn)行調(diào)度。

        數(shù)據(jù)存儲模塊采用了SQLite數(shù)據(jù)庫,該數(shù)據(jù)庫是一款輕型的數(shù)據(jù)庫,占用資源非常低,能夠支持Linux/Unix操作系統(tǒng),并且是一款開源數(shù)據(jù)庫,對嵌入式設(shè)備有良好的支持。 在車載監(jiān)控終端中包含地理信息數(shù)據(jù)庫、電動汽車狀態(tài)數(shù)據(jù)庫、系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫,日志數(shù)據(jù)庫。 其中,地理信息數(shù)據(jù)庫存儲了地圖數(shù)據(jù)和地理信息數(shù)據(jù),用于車載導(dǎo)航功能;電動汽車狀態(tài)數(shù)據(jù)庫用于存儲電動汽車的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù);系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫保存用戶賬戶等一些系統(tǒng)信息,日志數(shù)據(jù)庫則記錄了車載監(jiān)控終端的日志、操作歷史記錄和故障告警記錄等。

        圖5 車載監(jiān)控終端功能框圖

        3 結(jié)語

        基于TTCAN總線的分布式數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)采集—車載監(jiān)控終端—監(jiān)控中心的三級模式,對電動汽車的運(yùn)營進(jìn)行監(jiān)控。信息處理在現(xiàn)場進(jìn)行,監(jiān)控中心集中管理電動汽車運(yùn)營的模式,使得技術(shù)人員可以全面考核和分析現(xiàn)有電動汽車的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性和整車可靠性,進(jìn)一步完善電動汽車的設(shè)計(jì)和運(yùn)營組織。 采用TTCAN總線技術(shù),提高了系統(tǒng)的可靠性和實(shí)時(shí)性,降低了車載監(jiān)控終端控制系統(tǒng)因?qū)崟r(shí)性不足而出現(xiàn)的安全隱患。車載監(jiān)控終端采用開源的SQLite數(shù)據(jù)庫,使得系統(tǒng)的設(shè)計(jì)更為簡潔,降低了系統(tǒng)開發(fā)成本。從該設(shè)計(jì)方案在現(xiàn)場惡劣環(huán)境下的運(yùn)行情況來看,它能夠經(jīng)受住現(xiàn)場的考驗(yàn),出錯(cuò)率低,系統(tǒng)穩(wěn)定可靠,較好的實(shí)現(xiàn)了對電動汽車運(yùn)營的監(jiān)控。

        猜你喜歡
        實(shí)時(shí)性車載總線
        基于規(guī)則實(shí)時(shí)性的端云動態(tài)分配方法研究
        高速磁浮車載運(yùn)行控制系統(tǒng)綜述
        基于PCI Express總線的xHC與FPGA的直接通信
        機(jī)載飛控1553B總線轉(zhuǎn)以太網(wǎng)總線設(shè)計(jì)
        基于虛擬局域網(wǎng)的智能變電站通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)性仿真
        航空電子AFDX與AVB傳輸實(shí)時(shí)性抗干擾對比
        智能互聯(lián)勢不可擋 車載存儲需求爆發(fā)
        基于ZVS-PWM的車載隔離DC-DC的研究
        多通道ARINC429總線檢查儀
        一種車載Profibus總線系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性分析
        青青草成人免费播放视频| 亚洲av无码一区二区乱子伦| 国产又色又爽又刺激视频| 日韩精品一区二区三区四区视频| 国产精品熟女视频一区二区三区| 一区二区三区国产精品| 国产精品一区二区三区女同| 青青河边草免费在线看的视频 | 天天碰免费上传视频| 4444亚洲人成无码网在线观看 | 丝袜 亚洲 另类 欧美| 日本成年少妇人妻中文字幕| 中文字幕一区二区中文| 国产亚洲欧美精品久久久| 96免费精品视频在线观看| 国产乱子伦农村xxxx| 91精品国产乱码久久久| 我要看免费久久99片黄色| 国产精品18久久久| 亚洲国产精品线路久久| 青青草视全福视频在线| 国产毛片av最新视频| 亚洲国产精品日韩av不卡在线| 亚洲av无码精品色午夜在线观看| 亚洲av成人精品日韩一区| 国产呦系列视频网站在线观看| 亚洲一区二区三区重口另类| 国产福利永久在线视频无毒不卡 | 精品熟女少妇av免费观看| 亚洲无码美韩综合| 国内精品少妇久久精品| av无码精品一区二区三区| 人人爽人人爽人人爽| 91精品国产综合久久青草| 日本免费大片一区二区三区| 国产亚洲精品久久久闺蜜 | 亚洲成a∨人片在线观看无码 | 免费人成激情视频在线观看冫| 色综合久久久久久久久五月| 青春草在线视频精品| 国产91极品身材白皙|