MOST150网络及其在车载电控系统中的应用

0 引言
随着汽车工业与电子工业的不断发展,现代电子技术在汽车上应用越来越广泛,汽车上原有的机械控制装置逐渐被电子控制装置所取代,使得汽车性能与控制技术水平不断完善。汽车电子化满足了用户对汽车安全性、实用性和舒适性的要求。伴随着汽车上的各种电子系统越来越多,越来越复杂,使用的导线也越来越多,连线也越来越复杂。在车载总线技术出现之前,电子单元间采用点对点控制,各个系统都通过单独的线缆与其控制点相连,每增加一条线缆都会同时增加复杂程度并可能降低可靠性。车载总线技术,尤其是CAN总线的出现,在一定程度上解决了线束复杂、电子单元可靠性低的难题。
当前汽车CAN网络主要采用双绞线,双绞线CAN在技术上容易实现、造价低廉、理论上节点数无限制、对环境电磁辐射有一定抑制能力。但随着汽车电子元件的增加,CAN网络传输数据量大增。尤其是在新能源汽车上,车载动力电池组的使用,进一步增加了电池管理系统、整车控制器、电机控制器、车载充电机等大量的CAN网络节点,网络中传输的数据远超传统汽车,对双绞CAN网络带来极大压力。尤其是这些电子设备的增多产生的强电磁干扰可能导致双绞CAN网络无法正常工作,数据量的增多也会导致网络延迟增大,甚至网络瘫痪。新能源汽车对CAN网络数据传输与传输介质提出了更高的要求。
MOST(Media Oriented System Transport)是德国MOST Cooperation(MOST合作组织)制定的一个针对汽车领域的信息传输标准。MOST汽车多媒体网络首先应用于车载信息娱乐设备,专门用于满足要
求严格的车载环境。与传统的双绞CAN网络相比,MOST光纤网络以其带宽高、抗干扰强、重量轻、成本低、设备可动态接入、具有应用层标准等优势受到广泛的关注,在国外汽车制造商的高档车型中得到了越来越广泛的应用。
翻板百叶MOST网络发展至今,经历了MOST25、MOST50,已经发展到了第三代MOST150,MOST150使用150Mbit/s的波特率,传输速率更快,带宽更高,具有更强的鲁棒性。
智能网络接口控制器(Intelligent Network Inter-face Controller, INIC)架构是增强这种解决方案鲁棒性的关键因素。第一代网络接口控制器NIC(Network Interface Controller)采用的是一种传统的划分方法,这种方法假设
electronic control system is less. Therefore, the MOST150 network and its functional characteristics are introduced, and the application of MOST150 network and CAN-MOST module in Battery Management System (BMS) for electric vehicles are proposed. The experimental verification is also carried out, andthe experimental results show that the BMS based on MOST shows better ability of anti-electromagnetic interference and long distance signal transmission in complex environment.
Key words: Electric Vehicle; MOST150 network;Battery Management System; CAN-MOST Module
基金项目:合肥市关键技术研究重大专项(合科(2017)130号);安徽省战略性新兴产业集聚发展基地项目(合发改产业(2017)1455号)。
了MOST150网络在车载电控系统中应用的有效性。
1 MOST150网络架构
MOST150系统架构遵循ISO-OSI 的7层架构,如图1所示。
图1 MOST150网络架构
物理层主要包括光纤、接口和实现光电转换的光收发器。MOST150
采用主要塑料光纤为传输介质,数据流的速率大约为150Mbit/s。
数据链路层则是由INIC 实现。其定义了MOST150总线传输的机制,包括帧接口、时间节点。帧数据由传播流媒体信息的同步数据区、传播数据包的异步数据区和传输控制信息的控制信道组成。
网络服务是应用层和数据链路层之间的中
和控制数据三种类型。
异步传输域用于传送突发数据,异步数据域通过数据链路层协议,非周期性地传输包数据,如TCP/IP 协议和导航系统的配置。
环氧大豆油生产工艺控制信道传输命令、状态与诊断信息,被用来管理整个MOST150通信网络。控制命令以应用协议的形式存在于应用层。
MOST150网络的应用层协议,是指定义了各个功能块应用相互交互的通信协议,通过控制信道传输,规定了数据格式、对“属性”与“方法”的操作和通知机制。MOST150网络应用协议的格式如图2所示。
3 基于MOST150网络的BMS 系统
由于采用总线型结构时,总线上挂接的最大节点数受到链路功率衰减和链路传输延时的限制,并且MOST 网络的总线耦合器的相关技术并未突破,因此MOST150光纤CAN 网络的结构无法采用类似双绞CAN 网络的总线型结构。
为此本文设计了一种基于MOST150网络的BMS 系统如图3所示,包括BMS 系统原有的主控模块(BCU)、多个从控模块(BMU)以及高压管理模块(HVU),加上新增的CAN-MOST 模
块。在实际工作过程中,采用环型光纤网络架构。BMU1采集多节电池单体电压、温度,并通过CAN-MOST 模块将信号传输给BMU2中的CAN-MOST 模块,BMU2分辨信号类型,并不是本模块需要处理的信息,直接传输给下一模块,直至传送到BCU 进行处理与存储。当BCU 传输控制信号时,同样首先传输到
图2 MOST150应用层协议结构
管道内衬BMU1,BMU1接收并处理后继续往下一个模块传递,直至通过
环型光纤网路将处理结果返回给BCU。
MOST设备间的数据传输通过MOST网络接口控制器实
现。在MOST150网络系统中,目前实现该功能的智能网络控制
器(INIC)芯片是OS81110。OS81110是Microchip公司用于
MOST150网络的最新智能网络接口控制器,其实现MOST网络
数据传输、底层控制协议等。OS81110芯片的内部结构由网
络数据端口、电源监管/控制、源数据接口、时钟管理、SPI
接口以及MOST路由器构成,如图3所示。
图4 OS81110内部结构框图
OS81110通过INIC处理器和INIC微型内核一起完成
向MOST网络中数据的发送接收,以及外围设备流数据传输
的路由。外围设备和控制器对OS81110的访问主要还是通
过INIC-API的方式访问INIC功能块(FBlock INIC)的属性
(Properties)和方法(Methods)实现的,为了INIC的基本配
置能够适应每一个不同需求,每一个INIC都有一个配置字符
串。OS81110通过网络端口传输所有MOST数据类型。
图5 CAN-MOST模块
在基于MOST150网络的BMS系统中,光纤转CAN模块主
要由OS81110芯片、电平转换电路、MCU、CAN芯片以及接口
电路等主要部件组成,实现光信号与电信号间的相互转换,
在静电实验中,BMU
传输到BCU
常。依次在双绞
标II和国标
KKS689给CAN线分别加入
在国标I
加国标III
信号,上位机如图
CAN信号则工作正常,
于MOST150网络的BMS系统相对于基于双绞线CAN通信的
BMS的静电抗扰度提升了一个等级,明显提高了信号传输的
抗干扰能力。
内河航标灯图6 测试台架
图7 基于双绞线CAN的BMS在负载国标Ⅲ扰动时上位机显示
图8 基于MOST150网络的BMS在负载国标Ⅲ扰动时上位机显示
由于车辆中布线复杂,尤其在电动大巴车中,通信线实
际长度可能很长,且可能与动力线靠的很近,因此在车辆实
际运行过程中可能会伴随相当大的扰动。为此本文拟进一步
测试通信线长距离传输情况。将BCU和BMU仅通过50m双绞
线CAN线连接,并将CAN线缠绕在大电流充放电柜的电源线图3 基于MOST150网络的BMS系统结构
图10 靠近动力线的MOST传输信号波形
5 结论
随着电动汽车电控模块以及数据传输量的日益增加,传统的双绞线CAN通信方式已无法满足复杂环境下的电动汽车数据传输需求。为此,本文主要介绍了MOST150网络系统的整体架构和特点,提出一种用于电动汽车用电池管理系统的MOST通信网络与CAN-MOST模块,并通过EMC抗扰度实验以
人货电梯防护门(上接第70页)
比分析。测试结论是对测试结果和测试过程的总结概括,应对测试结果是否满足测试需求进行详细描述。
2.2.5 测试总结阶段
总结测试中的测试任务和测试技术,归档整理测试中重要的数据资料,包括测试活动介绍、被测系统情况介绍、测试中出现的问题以及解决方法等。
3 结语
计算机应用系统性能的影响因素复杂多样,科学合理地运用计算机应用系统性能测试技术对计算机应用系统的性能进行检测,可以全面了解计算机应用系统的运行状况并查问题出现的原因,从而为系统开发人员、维护人员等进行针对性的处理提供依据,有效保证计算机应用系统正常运行。
参考文献
[1]姜亮.计算机应用系统性能测试技术及应用研究[J].信息
与电脑(理论版),2018(07):10-12.
[2]王智宇.计算机应用系统集成测试技术研究[J].科技经济
导刊,2016(21):36.

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