混合动力汽车通信网络研究

尹翠娜

摘要：随着经济社会水平的提高，人民消费水平的提升，汽车已经进入寻常百姓家，伴随着汽车市场的发展壮大，全国范围内汽车数量的持续增加，汽车对石油的不可再生能源使用量的不断增加，对石油的依赖程度越来越深，急需在汽车行业发展可替代石油的能源，混合动汽车就应用而生，具有广大的市场前景，尤其是汽车巨头一丰田，旗下不断新产生出混合动力汽车，为业界打开了新一扇大门。而混动汽车的适用于货车和客车的应用层协议，而混合动力汽车的通讯技术成为发展的关键点。本文根据混合动力汽车的通讯控制特点，提出了CAN总线和LIN总线并用的双总线控制方法；通过大量的实验，测试了混合动力汽车CAN总线通信性能。通过实验大量的结果表明，通信网络性能能够满足控制的实际需求，具有良好的性能特点，市场需求符合国家相关规定。

关键词：混合动力汽车；CAN总线；LIN总线；通信网络

进入二十一世纪，随着人民对环保的重视，国家对环保的要求越来越严格，尤其是十八大以来，国家制定的五位一体战略，从政治层面对环保进行了要求，从法律制定到执行都有严格的规定，而传统汽车发动机燃油不充分、汽车油耗高造成了大量的环境污染源，有数据表明，现在的PM2.5，有近20%来源于汽车污染。虽然大量的科学研究，但是纯电动汽车和燃料电池汽没有在市场上站稳脚跟，混合动力汽车作为一种新型的汽车产品，具有无可限量的发展前景，成为企业行业的香饽饽。

现在市场上的混合动力汽车主要有运用以下两套动力系统：电力驱动系统和发动机驱动系统，改变了过去依靠汽油或者柴油作为动力的单一的能源来源，在发动机启动后，主要依靠动能产生电能，大容量的电池，持续蓄电、放电传输动力，油耗大幅度降低，电价比油价便宜，相应的降低了成本，受到欢迎和推崇。这就决定了混合动力汽车，比一般的汽车结构更加复杂，尤其是增加了电子控制单元，进行数据传输和信息交换，传统的通讯数据，不能满足混合动力汽车的要求，应市场需求的变化，新的电子传输单元，应用而生。

1CAN总线

CAN总线由德国BOSH公司设计，其目的在于协调处置汽车中各个电子元器件的工作状态问题，经过多年有效的客户体验，CAN总线能能够运用其自身的独特优势，方便的解决串行通讯網络，用户评价高，获得广泛认可。CAN总线按照科学性可分为数据链层和物理层，而数据链路层又分为：逻辑链路控制子层和媒体访问控制子层物理层又分为：物理信令、物理媒体附属装置和媒体相关接口。

2SAE J1939协议

SAE J1939协议是把CAN的29位识别符按照具体的要求进行定义，按照相关的要求建立起来的一整套编码系统。经过多年的市场评价，其主要面向货车、客车。

3混合动力汽车控制节点

3.1控制节点的确定

混合动力汽车在，传统汽车设备的基础上增加了电力驱动模块、大容量电池模块、电池续航模块等。在实际工作时，由于对通讯控制要求高，模块之间切换比率高，传输速度和频率快等要求，在实际设计时，就要优先考虑模块之间是否单独控制，是否相互关联，车身与发动机之间控制方式等等，这样可以降低生产业成本，还可以减少控制单元，降低故障率。

3.2控制节点的信号定义

在经过预先设置，根据模块功能和设置方式确定控制节点，根据对模块进行控制时需要的控制信号，确定每个控制节点需要处理的信息系统，如电机强弱、电机状态、电机油门等。如表1：

4混合动力汽车通信网络应用协议探讨

4.1通信协议的制定

制定混合动力汽车通信网络应用协议，按照SAE 31939协议主要内容和要求，从节点的选择、报文编码、报文选择权入手。按照节点的重要性从前向后依次降低选择节点；按照实时性，分配相应的优先级，例如汽车制动号系统信号优先级为1级。

4.2混合动力汽车网络拓扑

根据全球汽车相关制度的规定，CAN总线可以满足相关要求，因此，在汽车生产厂家在实际生产过程中，必须采用CAN总线通信方式进行控制，符合规定，又能达到对汽车的操控，而对于车身附件，由于自身的独特性特点，可采用LIN总线布局。

4.3CAN总线试验分析

为了验证CAN总线的可行性，我们做了大量的CAN总线通信实验，在实验中总线上的平均负载率为36.08%，峰值负载率为37.68%，通过数据分析，可以得出，CAN总线通信能够满足驾驶员对车辆控制的相关要求，在行驶过程中，随着转速、时速的变化，适时切换到合适档位，发动机转速随着车速也相应的改变，达到两者的相适应和匹配。

5结语

CAN总线在我国已经进行了初步的尝试，经过多年发展有了稳定的市场，体现出巨大的优势，是其他控制方式所无法取代的。混合动力汽车通信网络应用方面更有其不可替代的巨大优势，发展前景是光明的，是许多汽车制造企业，更是众多混合动力制造企业的福音。我国在混合动力方面已经积累了部分经验，按照环保要求，混合动力汽车将来是发展的重点，我们大有可为，可以依托混合动力汽车通信网络系统，依靠CAN总线开发的后发优势，积极创造出一片发展新天地。