CN104724006A - 用于插电式混合动力客车的基于can总线的动力系统 - Google Patents

用于插电式混合动力客车的基于can总线的动力系统 Download PDF

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Abstract

一种用于插电式混合动力客车的基于CAN总线的动力系统，包括整车控制器、仪表模块以及与整车控制器相连的三路CAN网络，三路CAN网络分别为：CANA网络、CANB网络、CANC网络；CANA网络中包括发电机控制器和驱动电机控制器，用来单独采集发电机控制器和驱动电机控制器的状态并通过CANB网络转发报文至仪表模块；CANB网络中包括发动机ECU、后处理DCU、辅助电源DC/DC、油泵DC/AC、气泵DC/AC、智能调度系统GPS、电动空调，用来采集上述各部件的状态信号，CANB网络与仪表模块相连；CANC网络中包括电池管理系统和超级电容管理系统，用来采集电池管理系统和超级电容管理系统的状态信号，CANC网络与仪表模块相连。本发明具有能使CAN信号更稳定、能够保证通讯效果等优点。

Description

用于插电式混合动力客车的基于CAN总线的动力系统
技术领域
本发明主要涉及到混合动力汽车领域，特指一种适用于混合动力汽车的动力系统。
背景技术
随着现代汽车工业和电子技术的飞速发展，汽车上的电子装置越来越多。一辆高档汽车的电气节点数以千计，而在电动汽车中，电子控制系统的动态信息更需具备实时性，且各子系统需要适时共享车辆的公共数据，如电机转速、发动机状态、后处理工作信息、水温、车辆速度等。但不同控制单元的控制功能却有所不同，对于数据转换速度而言，各控制命令优先级也不同，因此需要一种具有优先权竞争模式的数据交换网络系统，并且该系统应具有极高的通讯速率。此外，作为一种载人交通工具，电动汽车必须具有较好的舒适性，通讯系统必须具有很强的容错能力和快速处理能力。同时，由于电动汽车内部结构复杂，多种部件相互作用又相对独立，存在着相应的干扰，这些众多因素都决定了电动汽车必须采用基于CAN网络（Controller Area Network，电动汽车控制器局域网）的整车电气控制。
为此，对于现有的汽车技术而言，已大规模采用CAN总线网络来共享和传输信息。如图1所示，传统基于CAN总线的动力系统中CAN网络为一路CAN网络，即一路CAN主线，其余CAN节点并联接入主线，也就是说，它是一种单路总线结构，分支挂在总线上，整个CAN网络结构中节点拓扑不够清晰。随着电子设备的不断增多，需要接入动力系统的部件也越来越多，动力CAN负载也越来越多。一方面分支节点越来越多，节点路径不合理，CAN线出现问题难以查找；另一方面，传统单路动力系统CAN总线负载越来越大，极易发生CAN信号不稳定，通讯信号丢失等情况。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种CAN信号更稳定、能够保证通讯效果的用于插电式混合动力客车的基于CAN总线的动力系统。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种用于插电式混合动力客车的基于CAN总线的动力系统，包括整车控制器、仪表模块以及与整车控制器相连的三路CAN网络，所述三路CAN网络分别为：CANA网络、CANB网络、CANC网络；所述CANA网络中包括发电机控制器和驱动电机控制器，用来单独采集发电机控制器和驱动电机控制器的状态并通过CANB网络转发报文至仪表模块；所述CANB网络中包括发动机ECU、后处理DCU、辅助电源DC/DC、油泵DC/AC、气泵DC/AC、智能调度系统GPS、电动空调，用来采集上述各部件的状态信号，所述CANB网络与仪表模块相连；所述CANC网络中包括电池管理系统和超级电容管理系统，用来采集电池管理系统和超级电容管理系统的状态信号，所述CANC网络与仪表模块相连。
作为本发明的进一步改进：所述仪表模块用来作为人机交互界面，通过CAN网络采集各零部件信息显示汽车状态；所述仪表模块具有三路CAN线，一路为车身内网CAN，另外两路为外网CAN，与CANB网络和CANC网络相连。
作为本发明的进一步改进：所述整车控制器为整个汽车的核心控制部件，用来通过三路CAN网络对网络信息进行管理、调度、分析和运算。
作为本发明的进一步改进：所述电池管理系统接入CANC网络，用来采集动力电池单体电压、充放电电流、温度信息，并通过CANB网络将信息传递给仪表模块和整车控制器；所述电容管理系统接入CANC网络，用来采集超级电容单体电压、充放电电流、温度信息，并通过CANB网络将信息传递给仪表模块和整车控制器。
作为本发明的进一步改进：所述发电机控制器接入CANA网络，用来采集发电机转速、电压，电流，温度信息，并通过CANB网络将信息传递给仪表模块和整车控制器；所述电机控制器接入CANA网络，用来采集驱动电机转速、电压、电流、温度信息，并通过CANB网络将信息传递给仪表模块和整车控制器。
作为本发明的进一步改进：所述发动机ECU接入CANB网络，用来采集发动机转速、速度、机油压力、水温信号、温度信息，并通过CANB网络将信息传递给仪表模块和整车控制器；所述后处理DCU接入CANB网络，用来采集发动机相关信息；所述辅助电源DC/DC接入CANB网络，用来通过CAN线接受整车控制器控制进行工作，为低压24V蓄电池充电；所述油泵电机DC/AC接入CANB网络，用来通过CAN线接受整车控制器控制进行工作，为转向油泵电机提供电源；所述气泵电气DC/AC接入CANB网络，用来通过CAN线接受整车控制器控制进行工作，为电动空压机电机提供电源；所述电动空调接入CANB网络，用来通过CAN网络接收整车控制器控制电动空调负荷率。
作为本发明的进一步改进：所述智能调度系统GPS接入CANB网络，用来为适时显示车辆各种运行数据，通过CAN线与公交公司调度站后台通讯。
作为本发明的进一步改进：所述整车控制器与CAN4网络相连，用来进行调试作业。
作为本发明的进一步改进：所述CANB网络为串行结构，多个节点串联在一起。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明的用于插电式混合动力客车的基于CAN总线的动力系统，采用多路CAN网络的设计，可使得CAN线的路径更明确，使得各个节点的连接走线路径结构清晰化，一目了然，能够有效降低CAN干扰、增强CAN信号、方便检修调试查线。
2、本发明的用于插电式混合动力客车的基于CAN总线的动力系统，将电池电容等大数据报文和其他动力系统数据物理隔开，因此大大增强了动力系统CAN结构的稳定性。
附图说明
图1是现有技术中基于CAN总线的动力系统结构原理示意图。
图2是本发明的结构原理示意图。
图3是本发明在具体应用实例中CANB网络的结构原理示意图。
具体实施方式
以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
  如图2和图3所示，本发明用于插电式混合动力客车的基于CAN总线的动力系统，包括整车控制器、仪表模块以及与整车控制器相连的三路CAN网络，所述三路CAN网络分别为：CANA网络、CANB网络、CANC网络；其中：
所述CANA网络中包括发电机控制器和驱动电机控制器，此网络的数据实时性高；即，用来单独采集电驱动系统（发电机控制器和驱动电机控制器）的状态并通过外网CANB转发报文至仪表模块。
所述CANB网络中包括发动机ECU、后处理DCU、辅助电源DC/DC、油泵DC/AC、气泵DC/AC、智能调度系统GPS、电动空调等；此网络的节点多，数据更新量相对较低。该网络与仪表模块相连，数据可以不经过整车控制器转发处理由仪表模块直接显示，从而减轻了整车控制器的负载率；
所述CANC网络中包括电池管理系统、超级电容管理系统、仪表模块；此网络包括电池和电容，单体多，数据量大；数据可以不经过整车控制器转发处理由仪表模块直接显示，从而减轻了整车控制器的负载率；
本实施例中，还包括第四路CAN网络：CAN4网络，用来进行调试作业。
本实施例中，仪表模块用来作为人机交互界面，通过CAN网络采集各零部件信息显示汽车状态；本发明中的仪表模块实际上具有三路CAN线，一路为车身内网CAN，另外两路为外网CAN，即与CANB网络和CANC网络相连。
本实施例中，整车控制器为整个汽车的核心控制部件，作用是通过CAN总线对网络信息进行管理、调度、分析和运算；针对车型不同配置，进行相应的能量管理，实现整车驱动控制、能量优化控制、制动回馈和网络管理等功能。
本实施例中，电池管理系统接入CANC网络，用来采集动力电池单体电压、充放电电流、温度等信息，并通过CANB网络将信息传递给仪表模块和整车控制器。
本实施例中，电容管理系统接入CANC网络，用来采集超级电容单体电压、充放电电流、温度等信息，并通过CANB网络将信息传递给仪表模块和整车控制器。
  本实施例中，发电机控制器接入CANA网络，用来采集发电机转速、电压，电流，温度等信息，并通过CANB将信息传递给仪表模块和整车控制器。
  本实施例中，电机控制器接入CANA网络，用来采集驱动电机转速、电压、电流、温度等信息，并通过CANB将信息传递给仪表模块和整车控制器。
  本实施例中，发动机ECU接入CANB网络，用来采集发动机转速、速度、机油压力、水温信号、温度等信息，并通过CANB将信息传递给仪表模块和整车控制器。
  本实施例中，后处理DCU接入CANB网络，用来采集发动机相关信息，通过CAN控制尿素喷射泵工作。
本实施例中，辅助电源DC/DC接入CANB网络，用来通过CAN线接受整车控制器控制进行工作，为低压24V蓄电池充电。
本实施例中，油泵电机DC/AC接入CANB网络，用来通过CAN线接受整车控制器控制进行工作，为转向油泵电机提供电源。
  本实施例中，气泵电气DC/AC接入CANB网络，用来通过CAN线接受整车控制器控制进行工作，为电动空压机电机提供电源。
  本实施例中，智能调度系统GPS接入CANB网络，用来为适时显示车辆各种运行数据，运行数据包括定位数据、车辆运营数据、车辆调度信息等，通过CAN网络与公交公司调度站后台通讯。
  本实施例中，电动空调接入CANB网络，用来通过CAN网络接收整车控制器控制电动空调负荷率。
  在上述结构中，参见图2，CANB网络中的节点分支较多，本发明采用串行结构，将多个节点串联在一起；与传统总线型结构相比，优势在于能够减低CAN干扰，明确了CAN节点走向拓扑，在CAN网络出现故障的情况下可以分段查找，清楚明了的找出问题所在，便于调试和检修。
综上所述，相对于传统CAN总线系统中只有一路CAN网络，本发明采用多路CAN网络的设计，是由数据量大小进行分类，相互进行物理隔离，互不影响，这样单路CAN网络负载率可以大大减低。具体来说，本发明首先对大数据的电池电容报文和其他动力系统CAN物理分隔开，有效保证了单条CAN总线的负载率，保证CAN信号。其次，对于多个节点的CAN线，此拓扑结构明确了走线方式，对于调试和检修具有指导性意义。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于插电式混合动力客车的基于CAN总线的动力系统，其特征在于，包括整车控制器、仪表模块以及与整车控制器相连的三路CAN网络，所述三路CAN网络分别为：CANA网络、CANB网络、CANC网络；所述CANA网络中包括发电机控制器和驱动电机控制器，用来单独采集发电机控制器和驱动电机控制器的状态并通过CANB网络转发报文至仪表模块；所述CANB网络中包括发动机ECU、后处理DCU、辅助电源DC/DC、油泵DC/AC、气泵DC/AC、智能调度系统GPS、电动空调，用来采集上述各部件的状态信号，所述CANB网络与仪表模块相连；所述CANC网络中包括电池管理系统和超级电容管理系统，用来采集电池管理系统和超级电容管理系统的状态信号，所述CANC网络与仪表模块相连。
2.根据权利要求1所述的用于插电式混合动力客车的基于CAN总线的动力系统，其特征在于，所述仪表模块用来作为人机交互界面，通过CAN网络采集各零部件信息显示汽车状态；所述仪表模块具有三路CAN线，一路为车身内网CAN，另外两路为外网CAN，与CANB网络和CANC网络相连。
3.根据权利要求1所述的用于插电式混合动力客车的基于CAN总线的动力系统，其特征在于，所述整车控制器为整个汽车的核心控制部件，用来通过三路CAN网络对网络信息进行管理、调度、分析和运算。
4.根据权利要求1所述的用于插电式混合动力客车的基于CAN总线的动力系统，其特征在于，所述电池管理系统接入CANC网络，用来采集动力电池单体电压、充放电电流、温度信息，并通过CANB网络将信息传递给仪表模块和整车控制器；所述电容管理系统接入CANC网络，用来采集超级电容单体电压、充放电电流、温度信息，并通过CANB网络将信息传递给仪表模块和整车控制器。
5.根据权利要求1所述的用于插电式混合动力客车的基于CAN总线的动力系统，其特征在于，所述发电机控制器接入CANA网络，用来采集发电机转速、电压，电流，温度信息，并通过CANB网络将信息传递给仪表模块和整车控制器；所述电机控制器接入CANA网络，用来采集驱动电机转速、电压、电流、温度信息，并通过CANB网络将信息传递给仪表模块和整车控制器。
6.根据权利要求1所述的用于插电式混合动力客车的基于CAN总线的动力系统，其特征在于，所述发动机ECU接入CANB网络，用来采集发动机转速、速度、机油压力、水温信号、温度信息，并通过CANB网络将信息传递给仪表模块和整车控制器；所述后处理DCU接入CANB网络，用来采集发动机相关信息；所述辅助电源DC/DC接入CANB网络，用来通过CAN线接受整车控制器控制进行工作，为低压24V蓄电池充电；所述油泵电机DC/AC接入CANB网络，用来通过CAN线接受整车控制器控制进行工作，为转向油泵电机提供电源；所述气泵电气DC/AC接入CANB网络，用来通过CAN线接受整车控制器控制进行工作，为电动空压机电机提供电源；所述电动空调接入CANB网络，用来通过CAN网络接收整车控制器控制电动空调负荷率。
7.根据权利要求1所述的用于插电式混合动力客车的基于CAN总线的动力系统，其特征在于，所述智能调度系统GPS接入CANB网络，用来为适时显示车辆各种运行数据，通过CAN线与公交公司调度站后台通讯。
8.根据权利要求1～7中任意一种所述的用于插电式混合动力客车的基于CAN总线的动力系统，其特征在于，所述整车控制器与CAN4网络相连，用来进行调试作业。
9.根据权利要求1～7中任意一种所述的用于插电式混合动力客车的基于CAN总线的动力系统，其特征在于，所述CANB网络为串行结构，多个节点串联在一起。
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