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混合动力电动汽车车载网络CANopen协议及其应用研究
| 论文题名： | 混合动力电动汽车车载网络CANopen协议及其应用研究 |
| 关键词： | 混合动力电动汽车;车载网络;应用层协议;串联式混合动力;实时性测试;混合动力汽车;优先级调度算法;嵌入式实时操作系统;Electric Vehicles;总线网络;设计;汽车内部;汽车控制网络;对象字典;网络带宽利用率;协议栈;汽车电子产业;高度的灵活性;电子控制器件;总成控制器 |
| 摘要： | 燃油汽车对石油消耗和环境污染日益严重的今天，融合了内燃机汽车和电动汽车优点的混合动力电动汽车（Hybrid Electric Vehicles，HEV），是解决排污和能源问题最具现实意义的途径之一。另外，汽车内部电子控制器件的不断增加使网络化的汽车整体控制成为当前汽车电子产业的主要发展方向之一。CAN（Controller Area Network）总线由于其低成本、高可靠性、高抗干扰能力和高实时性等特点，成为汽车内部控制网络的主要载体。作为CAN总线的应用层协议之一，CANopen具有高度的灵活性和可配置性，成为电动汽车和混合动力汽车控制网络的首选标准协议。本课题的研究目的就是设计并实现混合动力电动汽车的CANopen协议。 本文首先概要介绍了车载总线网络的发展，对CAN总线以及CANopen高层协议进行了分析；以串联式混合动力电动汽车（SHEV）为对象，对其驱动系统结构进行了分析，构建了基本的CANopen网络框架。 其次在基于eCos嵌入式实时操作系统的PowerPC处理器硬件平台上，设计实现了串联式混合动力电动汽车动力总成控制器的CANopen从节点协议栈，其中对象字典的构建采用主索引定位，子索引确定对象的思想设计，提高了搜索效率，加快了对象字典的读写速度。 然后在CANopen协议中引入了网络动态调度算法-最早时限优先级调度算法（Earliest Deadline First，EDF），实现了CANopen协议与高级调度算法的有效结合。实验结果表明，该方法提高了网络带宽利用率和整个网络信息的实时性，降低了网络负载。 最后，给出了基于CANoe环境的CANopen网络系统开发与测试的方法，并对建立的CANopen从站进行了一致性和实时性测试。测试结果表明，本文所设计的CANopen从站协议栈基本符合CANopen应用层协议标准（CiA DS301）；并且从站的数据更新率达到2kHz，满足混合动力汽车车载网络对实时性的要求。 |
| 作者： | 董石峰 |
| 专业： | 控制科学与工程 |
| 导师： | 徐喆 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京工业大学 |
| 学位年度： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
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