基于CAN的HEV动力总成网络数据通信研究

论文摘要

混合动力汽车结构复杂，包括了众多子系统。为了能够使混合动力汽车正常工作，各子系统之间需要进行大量的数据传输和交换。基于CAN总线的分布式控制是实现多子系统协同控制的理想途径，因此CAN总线在混合动力汽车上得到了广泛的应用[1]。本课题是以我校与某汽车公司联合承担的国家“863”合作项目为背景，对基于CAN总线的混合动力汽车动力总成网络数据通信进行研究。首先在介绍网络控制系统中常用的调度算法的基础上，针对CAN总线中消息众多，无法为每个消息分配一个独一无二的优先级，改进了截止期分区策略称为公差递增法，为更好的进行数据通信打下基础。其次在利用Matlab/Truetime工具箱建立基于CAN总线的HEV动力总成通信网络模型的基础上，依次使用单调速率算法和混合调度算法仿真，通过观察仿真得到的网络调度图来了解网络的通信情况。最后通过dSPACE软硬件建立使用CAN总线通信的硬件在环系统，分别验证使用单调速率算法和混合调度算法时的动力总成网络通信情况。得出结论，较单调速率算法使用混合调度调度算法的CAN总线工作稳定、可靠，能够正常的完成数据通信工作，满足混合动力汽车实时控制要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 致谢
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景和意义
• 1.2 CAN 总线国内外研究现状和发展趋势
• 1.3 本文的研究目标和内容
• 1.3.1 研究目标
• 1.3.2 本文内容
• 第二章 CAN 总线协议及其在混合动力汽车中应用
• 2.1 CAN 总线基本概念
• 2.1.1 CAN 总线的分层结构
• 2.1.2 CAN 总线报文的组成
• 2.1.3 CAN 总线的运行机制
• 2.1.4 CAN 总线节点硬件组成
• 2.2 混合动力电动汽车
• 2.2.1 混合动力电动汽车结构
• 2.2.2 混合动力电动汽车控制策略
• 2.3 CAN 总线在汽车中的应用状况
• 2.4 本章小结
• 第三章 网络调度算法
• 3.1 网络传输及调度的几个基本概念
• 3.2 RM 调度算法
• 3.2.1 RM 算法思想
• 3.2.2 RM 可调度性定理及其优缺点
• 3.3 动态 EDF 调度算法
• 3.3.1 EDF 算法思想
• 3.3.2 EDF 算法可调度性定理及其优缺点
• 3.4 混合调度调度算法
• 3.4.1 MTS 的基本思想
• 3.4.2 截止期分区策略以及分配优先级
• 3.5 本章小结
• 第四章 基于调度算法的 HEV 动力总成数据通信的研究
• 4.1 HEV 动力总成在 CAN 总线中交换的信息及优先级分配
• 4.1.1 使用 MTS 算法分配优先级
• 4.1.2 使用 RM 算法分配优先级
• 4.1.3 可调度性验证
• 4.2 网络控制系统仿真平台 TrueTime 工具箱
• 4.3 利用 TrueTime 工具箱验证混合调度算法
• 4.3.1 建立模型
• 4.3.2 分析对比 RM 算法和 MTS 算法，得出结论
• 4.4 本章小结
• 第五章 CAN 总线调度算法硬件在环仿真
• 5.1 硬件在环仿真的方案设计及 dSPACE 简介
• 5.1.1 硬件在环仿真的方案设计
• 5.1.2 dSPACE 简介
• 5.2 HEV 数据通信硬件在环仿真试验
• 5.2.1 控制芯片的选取
• 5.2.2 硬件在环实验的设计
• 5.3 硬件在环仿真实验结果及分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 全文总结及工作展望
• 6.1 全文工作总结
• 6.2 论文创新点
• 6.3 发展展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文