本發(fā)明涉及一種基于CAN總線的液壓混合動力車控制系統(tǒng)，適用于機(jī)械領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著社會的發(fā)展，發(fā)展節(jié)能環(huán)保車輛成為汽車工業(yè)發(fā)展的一個重要方向。液壓混合動力車輛，以液壓蓄能器和變量泵/馬達(dá)為核心組成的液壓輔助驅(qū)動單元即剎車能量回收與利用系統(tǒng)與車輛原有驅(qū)動系統(tǒng)共同驅(qū)動車輛，在降低汽車尾氣排放的污染和節(jié)能方面的巨大優(yōu)勢，使其具有很好的應(yīng)用前景。而CAN總線具有實(shí)時性高、檢錯和糾錯機(jī)制強(qiáng)、連接簡單、可擴(kuò)展性強(qiáng)等特點(diǎn)，十分適合液壓混合動力車輛的復(fù)雜的動力匹配和車載網(wǎng)絡(luò)的安全的要求。

液壓混合動力車是一種新型環(huán)保節(jié)能車輛，液壓輔助驅(qū)動單元與車輛的原有驅(qū)動系統(tǒng)共同組成了混合動力驅(qū)動系統(tǒng)，由于涉及到制動能量的回收和兩種動力共同驅(qū)動車輛行駛的情況，帶來了混合動力分配策略的復(fù)雜性，因此必須具有一個高效的能量管理系統(tǒng)即控制系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出了一種基于CAN總線的液壓混合動力車控制系統(tǒng)，采用CAN2.0B通訊協(xié)議對該系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計，其硬件核心選用由PC/104計算機(jī)+CAN通信卡組成的系統(tǒng)，液壓輔助驅(qū)動單元關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)采用DSP芯片TMS320LF2407構(gòu)成的系統(tǒng)。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

所述液壓混合動力車輛的控制系統(tǒng)采用CAN2.0B通訊協(xié)議對該系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計，其硬件核心選用由PC/104計算機(jī)+CAN通信卡組成的系統(tǒng)，液壓輔助驅(qū)動單元關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)采用DSP芯片TMS320LF2407構(gòu)成的系統(tǒng)。

所述液壓混合動力車輛的控制系統(tǒng)是基于現(xiàn)場總線的分布式嵌入式控制系統(tǒng)，即以體積較小的PCI04工控機(jī)為上位機(jī)，對系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高層次的優(yōu)化控制與管理；對變量彩馬達(dá)動力源重要節(jié)點(diǎn)采用TMS320LF2407A數(shù)字信號處理器(DSP)作為節(jié)點(diǎn)；控制器(下位機(jī))保證及時地進(jìn)行故障檢測和處理以及進(jìn)行快速復(fù)雜的平滑算法；另外，TMS320LF2d07A的CAN控制器支持CAN2.0B協(xié)議，可進(jìn)行編程位定時和編程中斷配置，有總線喚醒功能和自動回復(fù)遠(yuǎn)程請求功能；其它節(jié)點(diǎn)采用單片機(jī)作為下位機(jī)。在車輛的總線布局空間內(nèi)采用250kbps波特率，主要采用主從應(yīng)答式的通訊方式，這樣做盡管導(dǎo)致了信道利用率降低，但卻能很好地保證上位機(jī)與動力源關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)之間通訊數(shù)據(jù)的實(shí)時傳遞。系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)主要有上位機(jī)節(jié)點(diǎn)、發(fā)動機(jī)節(jié)點(diǎn)、變量彩馬達(dá)節(jié)點(diǎn)、油門踏板／制動踏板節(jié)點(diǎn)、附件節(jié)點(diǎn)等。

所述液壓輔助驅(qū)動單元節(jié)點(diǎn)主要由DSP芯片、電源電路、ADC接口電路、CAN總線接口電路、PWM輸出驅(qū)動電路、I/O接口電路等組成。液壓彩液壓馬達(dá)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)采用了DSP芯片(TI公司的TMS320LF2407A)，具有運(yùn)算速度高、能耗低的優(yōu)點(diǎn)，該芯片內(nèi)置CAN控制器。TMS320LF2407A的CAN控制器支持CAN2．0B協(xié)議，可以在標(biāo)準(zhǔn)模式和擴(kuò)展模式下工作，以郵箱的形式發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，對接收郵箱配置接收屏蔽字。該控制器可以進(jìn)行編程位定時和編程中斷配置，有總線喚醒功能和自動回復(fù)遠(yuǎn)程請求功能。當(dāng)出現(xiàn)發(fā)送錯誤和丟失仲裁時，可以自動重發(fā)，并且有總線錯誤診斷功能，還可以在自測試模式下工作。

所述節(jié)點(diǎn)整體軟件方案將軟件建設(shè)為三層：主循環(huán)前臺程序、中斷處理后臺程序和功能模塊后臺程序，這種方法可以將各個功能模塊相對獨(dú)立起來，這對程序的調(diào)試非常有利。對于嵌人式控制器來說，軟件部分是其核心。軟件的設(shè)計應(yīng)該在保證系統(tǒng)穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上做到功能的完善性、系統(tǒng)的可維護(hù)性和模塊化編程。本車的軟件就是基于這樣的設(shè)計方式，軟件以前后臺的軟件方式運(yùn)行。在前臺運(yùn)行系統(tǒng)的主循環(huán)，主要包括控制策略的軟件實(shí)現(xiàn)和各子模塊的軟件控制；后臺是各中斷處理程序和基于物理層的控制。相互間提供良好的接口。這樣可以使軟件易于修改。

所述控制系統(tǒng)的油門/制動踏板節(jié)點(diǎn)的控制器采用8051兼容芯片P89C54UFPN，P89C54UFPN是Philips公司生產(chǎn)的一種8位單片機(jī)芯片，其特點(diǎn)是內(nèi)核采用先進(jìn)CMOS工藝的單片位微控制器80C51，CPU時鐘頻率可達(dá)33MHz，片上帶有16K的FLASH，256字節(jié)的SARAM，可分別尋址程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器各64K空間，雙DPTR寄存器；3個16位定時器；4個8位I/O口；全雙工增強(qiáng)型UART；串行編程(ISP)。

所述控制系統(tǒng)的軟件主要由三部分子程序組成：初始化子程序；安全處理的子程序；接收數(shù)據(jù)子程序。

本發(fā)明的有益效果是：采用TMS320LF2407A作為控制系統(tǒng)的核心，充分利用它的運(yùn)算速度和豐富的外設(shè)資源，大大簡化了系統(tǒng)電路，同時系統(tǒng)的控制質(zhì)量顯著改善。PC機(jī)做為上位機(jī)為用戶提供了友好的人機(jī)交互界面，方便操作者使用。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。

圖1是本發(fā)明的基于CAN總線通訊的車輛控制系統(tǒng)組成簡圖。

圖2是本發(fā)明的液壓泵/液壓馬達(dá)節(jié)點(diǎn)的電路方案示意圖。

圖3是本發(fā)明的液壓泵/液壓馬達(dá)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的主程序框架圖。

圖4是本發(fā)明的采用8051兼容芯片P89C54UFPN構(gòu)成的節(jié)點(diǎn)原理框圖。

圖5是本發(fā)明的P89C54UFPN芯片中的A/D模塊初始化程序的流程圖。

圖中：1.制動踏板；2.油門踏板；3.電磁閥；4.高能蓄能器；5.變量泵/馬達(dá)；6.低壓蓄能器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

如圖1，液壓混合動力車輛的控制系統(tǒng)采用CAN2.0B通訊協(xié)議對該系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計，其硬件核心選用由PC/104計算機(jī)+CAN通信卡組成的系統(tǒng)，液壓輔助驅(qū)動單元關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)采用DSP芯片TMS320LF2407構(gòu)成的系統(tǒng)。

液壓混合動力車輛的控制系統(tǒng)是基于現(xiàn)場總線的分布式嵌入式控制系統(tǒng)，即以體積較小的PCI04工控機(jī)為上位機(jī)，對系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高層次的優(yōu)化控制與管理；對變量彩馬達(dá)動力源重要節(jié)點(diǎn)采用TMS320LF2407A數(shù)字信號處理器(DSP)作為節(jié)點(diǎn)；控制器(下位機(jī))保證及時地進(jìn)行故障檢測和處理以及進(jìn)行快速復(fù)雜的平滑算法；另外，TMS320LF2d07A的CAN控制器支持CAN2.0B協(xié)議，可進(jìn)行編程位定時和編程中斷配置，有總線喚醒功能和自動回復(fù)遠(yuǎn)程請求功能；其它節(jié)點(diǎn)采用單片機(jī)作為下位機(jī)。在車輛的總線布局空間內(nèi)采用250kbps波特率，主要采用主從應(yīng)答式的通訊方式，這樣做盡管導(dǎo)致了信道利用率降低，但卻能很好地保證上位機(jī)與動力源關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)之間通訊數(shù)據(jù)的實(shí)時傳遞。系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)主要有上位機(jī)節(jié)點(diǎn)、發(fā)動機(jī)節(jié)點(diǎn)、變量彩馬達(dá)節(jié)點(diǎn)、油門踏板／制動踏板節(jié)點(diǎn)、附件節(jié)點(diǎn)等。

如圖2，液壓輔助驅(qū)動單元節(jié)點(diǎn)主要由DSP芯片、電源電路、ADC接口電路、CAN總線接口電路、PWM輸出驅(qū)動電路、I/O接口電路等組成。液壓彩液壓馬達(dá)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)采用了DSP芯片(TI公司的TMS320LF2407A)，具有運(yùn)算速度高、能耗低的優(yōu)點(diǎn)，該芯片內(nèi)置CAN控制器。TMS320LF2407A的CAN控制器支持CAN2.0B協(xié)議，可以在標(biāo)準(zhǔn)模式和擴(kuò)展模式下工作，以郵箱的形式發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，對接收郵箱配置接收屏蔽字。該控制器可以進(jìn)行編程位定時和編程中斷配置，有總線喚醒功能和自動回復(fù)遠(yuǎn)程請求功能。當(dāng)出現(xiàn)發(fā)送錯誤和丟失仲裁時，可以自動重發(fā)，并且有總線錯誤診斷功能，還可以在自測試模式下工作。

如圖3，節(jié)點(diǎn)整體軟件方案將軟件建設(shè)為三層：主循環(huán)前臺程序、中斷處理后臺程序和功能模塊后臺程序，這種方法可以將各個功能模塊相對獨(dú)立起來，這對程序的調(diào)試非常有利。對于嵌人式控制器來說，軟件部分是其核心。軟件的設(shè)計應(yīng)該在保證系統(tǒng)穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上做到功能的完善性、系統(tǒng)的可維護(hù)性和模塊化編程。本車的軟件就是基于這樣的設(shè)計方式，軟件以前后臺的軟件方式運(yùn)行。在前臺運(yùn)行系統(tǒng)的主循環(huán)，主要包括控制策略的軟件實(shí)現(xiàn)和各子模塊的軟件控制；后臺是各中斷處理程序和基于物理層的控制。相互間提供良好的接口。這樣可以使軟件易于修改。

如圖4，控制系統(tǒng)的油門/制動踏板節(jié)點(diǎn)的控制器采用8051兼容芯片P89C54UFPN，P89C54UFPN是Philips公司生產(chǎn)的一種8位單片機(jī)芯片，其特點(diǎn)是內(nèi)核采用先進(jìn)CMOS工藝的單片位微控制器80C51，CPU時鐘頻率可達(dá)33MHz，片上帶有16K的FLASH，256字節(jié)的SARAM，可分別尋址程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器各64K空間，雙DPTR寄存器；3個16位定時器；4個8位I/O口；全雙工增強(qiáng)型UART；串行編程(ISP)。

如圖5，控制系統(tǒng)的軟件主要由三部分子程序組成：初始化子程序；安全處理的子程序；接收數(shù)據(jù)子程序。