摘 要：混合動(dòng)力汽車存在弱電設(shè)備的電子干擾強(qiáng)、在信號傳遞時(shí)對實(shí)時(shí)性要求比較高以及信息量比較大的特性，為了更好的解決這方面的問題，提高混合動(dòng)力汽車的性能，人們設(shè)計(jì)了 CAN總線通信協(xié)議。該協(xié)議符合SAEJ1939標(biāo)準(zhǔn)，主要內(nèi)容有物理層協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議、交互層協(xié)議、應(yīng)用層協(xié)議與故障診斷處理的方案等，在該協(xié)議中人們提出了具體的網(wǎng)絡(luò)通信的性能指標(biāo)。通過大量的實(shí)驗(yàn)也證明了該協(xié)議是能夠滿足混合動(dòng)力汽車在復(fù)雜的電磁環(huán)境下的各項(xiàng)需求，并且具有優(yōu)良的通信性能與對故障的自我診斷能力。

關(guān)鍵詞：混合動(dòng)力汽車；CAN協(xié)議；電磁干擾

1 總成控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1.1 控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。

跟大部分的汽車一樣，混合動(dòng)力汽車的控制系統(tǒng)不是單獨(dú)的存在，它是由諸多控制單元組合而成的車載系統(tǒng)，屬于分布式，結(jié)構(gòu)上屬于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，使用適合的終端電阻作為總線的終端，這樣做可以起到對信號反射的阻止作用。而 CAN總線的兩端分布著終端電阻，兩端的端口也是單獨(dú)的終端電阻。

1.2 網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議設(shè)計(jì)。

網(wǎng)絡(luò)管理對于 CAN網(wǎng)絡(luò)的正常工作起著至關(guān)重要的作用，通過 OSEK與 VDX模型可以看出，網(wǎng)絡(luò)管理主要包括直接網(wǎng)絡(luò)管理與間接網(wǎng)絡(luò)管理兩種模式。擁有專業(yè)的網(wǎng)絡(luò)管理報(bào)文的是直接網(wǎng)絡(luò)管理，而通過被檢測各個(gè)節(jié)點(diǎn)的周期性發(fā)送應(yīng)用報(bào)文以對整個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行確定的是間接網(wǎng)絡(luò)管理。如果在規(guī)定的時(shí)間之內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)管理收不到節(jié)點(diǎn)發(fā)送的報(bào)文，便可以確認(rèn)在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)上并沒有這個(gè)節(jié)點(diǎn)。總體來說，間接網(wǎng)絡(luò)管理可以減少對于總線的負(fù)荷。

1.3 CAN總線應(yīng)用層協(xié)議的設(shè)計(jì)。

相對傳統(tǒng)的汽車，混合動(dòng)力汽車新增了一些設(shè)備以及部件，比如驅(qū)動(dòng)電機(jī)，動(dòng)力電池與動(dòng)力控制單元。在SAEJ1939協(xié)議中已經(jīng)對這些部件進(jìn)行了定義，本文在這里對這些部件的 ECU源地址給出定義，綜合信息幀的優(yōu)先級與數(shù)據(jù)頁包括ECU的源地址，從而得到所有信息條目的ID。只要信息的更新與接收節(jié)點(diǎn)的要求構(gòu)成了信息的周期，再通過對信息周期進(jìn)行定義之后，HEV控制系統(tǒng)在CAN總線應(yīng)用層的協(xié)議設(shè)計(jì)才算完成。

1.4 對故障處理方案的設(shè)計(jì)。

檢測與處理故障有兩部分的內(nèi)容，每個(gè)控制單元的ECU主要負(fù)責(zé)記錄每個(gè)節(jié)點(diǎn)部件的故障檢測與CAN通信錯(cuò)誤的記錄。而動(dòng)力總成控制單元處在最上層，主要對整個(gè)系統(tǒng)故障進(jìn)行界定與處理。每個(gè)單元在得到節(jié)點(diǎn)的故障之后就會(huì)經(jīng)過CAN傳遞到動(dòng)力控制單元。此時(shí)通信使用的報(bào)文便是應(yīng)用層規(guī)定的特殊消息，而上層的動(dòng)力總成控制單元在收到故障之后便會(huì)根據(jù)不同的故障而使動(dòng)力系統(tǒng)的工作處在不同的狀態(tài)，比如正常與停止。

2 系統(tǒng)部件與實(shí)車測試

對混合動(dòng)力汽車CAN總線的測試，根據(jù)測試對象的不同可以分成以下幾部分：單ECU網(wǎng)絡(luò)接口的測試，子系統(tǒng)與整車網(wǎng)絡(luò)臺架的測試以及實(shí)車網(wǎng)絡(luò)測試。單獨(dú)的ECU網(wǎng)絡(luò)接口的測試主要測試的是獨(dú)立控制器網(wǎng)絡(luò)接口的功能。子系統(tǒng)與整車的網(wǎng)絡(luò)臺架測試的則是子網(wǎng)絡(luò)與整車網(wǎng)絡(luò)總線的物理層性能與總線的錯(cuò)誤檢查記錄以及處理的機(jī)制。實(shí)車網(wǎng)絡(luò)測試則偏重于子網(wǎng)絡(luò)和整車網(wǎng)絡(luò)的總線物理層性能以及處理機(jī)制、報(bào)文的通信參數(shù)，對網(wǎng)絡(luò)管理進(jìn)行喚醒與休眠的測試。測試工具主要包括， CANoe，CAN-case硬件，CANStress，程控電源與多極性電源等。

總線電壓測試的主要內(nèi)容是對物理電平信號的測試。增加共模電感之后總線的共模干擾很小，波形也相當(dāng)完整，只有信號在上升與下降的過程中出現(xiàn)了一些輕微的震蕩，這點(diǎn)還是需要改進(jìn)的。對混合動(dòng)力控制器進(jìn)行的是位時(shí)間的測試，CANScope可以取得76位信號的時(shí)間，測試之后就可以通過計(jì)算得到在位時(shí)間，根據(jù)得到的在位時(shí)間判斷是否符合設(shè)計(jì)要求的。而對混合動(dòng)力控制器的測試主要是對信號的周期與結(jié)果的分析。如果信息的發(fā)送周期最大的誤差可以保證不會(huì)超過0.56102ms就屬于正常的情況，如果統(tǒng)計(jì)窗口則說明在總線負(fù)載率為百分之九十八的情況下發(fā)送周期最大的誤差在0.57995ms，這種情況也是能夠滿足對系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求的。

3 結(jié)語

通過對零部件與實(shí)車的綜合測試，已經(jīng)能夠證明，CAN總線能夠符合混合動(dòng)力汽車對電磁環(huán)境的要求，以及對實(shí)時(shí)性、大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蟆ｋS著國家對新能源汽車開發(fā)中的投入不斷的加大，以及人們對新能源汽車的認(rèn)識的不斷加深，相信CAN總線通信協(xié)議技術(shù)會(huì)得到越來越廣泛的應(yīng)用，也必將成為新能源汽車在數(shù)據(jù)傳輸方面應(yīng)用的首選。

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作者簡介

胡佳璽：工程師，研究生。主要研究方向是汽車總線網(wǎng)絡(luò)測試和汽車電器功能測試。