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(多图) 电动汽车中的局部网络

Steffen Müller?? Bernd Elend?? 恩智浦半导体德国公司?? 2011年09月28日 ?? 收藏0

摘要

  说到电动车,我们主要想到的便是如何提高汽车的行驶里程。无论在驾驶、充电还是停车的过程中,能源管理始终都在工作。而诸如节能的系统需求则将控制网络的管理提高到一个更为复杂的程度,同时也对半导体器件提出了更高的新要求。主要表现在为实现局部网络(PN)的“选择性唤醒功能”和诸如提高电池充电次数以便延长有效驾驶时间的“更长的使用寿命”。由汽车制造商和半导体供应商构成的联合小组SWITCH针对高速CAN物理层制定了局部网络标准,并计划将其作为ISO11898的扩展标准。在具有局部网络特性的网络中,电子控制单元会在检测到特定唤醒消息时从睡眠模式下激活。与现有的符合ISO11898-5CAN物理层标准的产品相比,则需要增加收发器的功能以检测唤醒指令。这种功能必须能在电动汽车(EV)的恶劣环境中正常工作。

1 简介

  对电动汽车来说,有哪些重要因素?如果将电动汽车与采用内燃机的传统汽车相比,车载网络的发展趋势是什么?在传统汽车的现有模式中,有哪些可以得到延续?

  下面总结了对车载网络具有较大影响的电动汽车系统挑战:

  ? 移动性——可预测的巡航范围、远程信

息技术、能效、尺寸和重量

  ? 使用寿命和安全性——采用新型安全的嵌入式系统

  ? 系统复杂性——新能源和新型动力总成系统带来新的网络需求

  ? 稳健性——恶劣的汽车环境,电力传动系统中的动力电子设备需具备快速瞬变能力

  ? 人机隔离——60V直流电压遍布整个车载网络

2 电动汽车的联网趋势

  2.1 新的网络界限

  电动汽车的安全要求和节能标准是推动车载网络架构发展的主要因素。常规汽车的传统部件为车身、底盘和动力总成。电动汽车系统的分区依据主要是所使用的电压水平。原因是在紧急的安全情况下,例如发生事故时,为处理高压进行必要的进行隔离和准备。当然,传统部件仍然具有较大的相关性。在此,我们不难发现这样一种趋势:越来越多的功能分布在不同电气控制单元之间,比如远程信息单元、驾驶员辅助单元等。

  2.2 网络运行时间更长

  电动汽车永不休眠。常规汽车的网络在停车期间处于关闭状态,而电动汽车的网络则不会完全关闭。电动汽车必须始终保持警惕,以防止系统故障、电池高压、车祸、撞车等危急情况。依据具体事故,系统可以防止电池深度消耗并损坏,或者出于安全考虑,使高压电池与汽车其余部件相分隔。

  电动汽车在公共电网中作为能量存储介质的预期角色, [1] 还体现出电动汽车与能源网络的关系将得到拓展,并会在停车期间与“电网”进行通信。

  2.3 网络管理原则有所改变

  在传统汽车中,网络管理要求各个模块有规律地发送状态信息。这种做法符合节能要求吗?我们需要一种“基于事件的”模式,仅在需要时才在网络中显示活动。这样可以最大限度地减少维护消息的数量。

  2.4 网络成为能量管理系统的组成部分

  电动汽车的部分功能(如电池监控、能量管理)始终处于运行状态,从而会产生总线流量。即使在这些模块与上述系统功能毫无关系的情况下,也会使CAN网络中的模块处于活动状态。因此,我们需要一种能在开/关部分功能的情况下,使其他功能有效并通过网络交换数据的机制,并针对驾驶、停车和充电等运行模式进行优化。如果所有模块均通过总线流量方式激活就会对能量平衡造成致命影响。这种对能量平衡造成的影响还会减少行驶里程 [2]。局部网络模式能够关闭部分模块并在需要时重新激活它们。

  举例来说,如果要驾驶电动汽车去旅行,就需要提前在电池中储存能量。对电池充电前,需要计算到达目的地所需的能量。这就需要打开导航和交通信息来进行路线计算。计算结果通过通信网络进行传输后导航和交通信息功能会被关闭。此时开始对电池充电,相应地,仅有充电涉及到的功能才处于进行沟通。

  2.5 电动汽车的联网模式相对于传统汽车有根本性变化

  ? 安全因素成为选择架构和网络时的主要考虑因素(电压域分离)

  ? 控制网络成为汽车能量管理的重要方式之一

  ? 部分控制网络始终处于活动状态

3 什么是局部网络?

  在传统汽车中,局部网络一般用于舒适性模块(功能),这些模块可在驾驶过程中关闭,或者在需要启动汽车时进行配置。当常规汽车的点火装置关闭时,仍然需要使用一些功能,比如后备箱、车窗、预热装置、辅助加热装置、天窗等。如前所述,电动汽车将会发生根本的变化,而局部网络将成为能量管理系统的重要组成部分。其实施的便利性、稳健性和相应的成本至关重要,决定了能否在电动汽车架构中、在硬件和软件(模块)及系统(网络)层面成功部署局部网络功能。

  3.1 定义

 


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收发器驱动器级?

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