[发明专利]基于时间触发的燃料电池分布式控制系统CAN网络通讯方法

说明书

技术领域

基于时间触发的燃料电池分布式控制系统CAN网络通讯方法属于燃料电池系统网络通讯技术领域。

背景技术

燃料电池系统是燃料电池城市客车整车的主动力源，对整车的性能、控制与安全影响很大。必须对燃料电池系统的内部原理和性能有相当深入的了解，获得燃料电池关键零部件特性数据，积累燃料电池系统集成经验。而燃料电池系统的集成与研究离不开电子控制，离不开控制系统。目前，燃料电池控制系统正由集中式控制系统向分布式控制系统方向发展，即将大量的输入输出任务和具体控制任务从原先的集中式控制器中分离出来转给子控制器，并将一部分功能集中的采集任务交给专门的采集节点。一个燃料电池分布式控制系统由一个主控制器和若干子控制器以及采集节点以网络连接组成。

现有车载网络技术中比较成熟和容易获取的是CAN网络，因此一般将其用于燃料电池网络设计。但是传统CAN网络为无序网络，网络行为不可预测，网络节点间没有统一时间，容易发生网络冲突，影响通讯和控制的实时性。因此，有序的时间触发式CAN(TTCAN)应运而生。TTCAN的核心概念是：消息发送会按照预先安排好的时间表(消息矩阵)有条不紊的进行，因此能够避免网络冲突。即网络行为是确定的，可预测和安全的。考虑到商业TTCAN芯片目前尚难获得，需要基于传统CAN在软件层实现TTCAN的概念，这就需要有一种网络设计方法能够在软件层实现TTCAN，提高通讯实时性，并且能够简化网络设计，使系统网络结构和软件结构清晰。对于一个采用分布式方案的燃料电池控制系统，网络设计方法的有效与否直接影响着通讯行为、分布式控制系统的开发效率以及整个燃料电池系统的控制。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于时间触发的燃料电池分布式控制系统CAN网络通讯方法，该设计方法为分布式的燃料电池控制系统提供了合理清晰的网络结构，提高网络实时性，简化网络开发工作。

本发明的特征在于，所述燃料电池分布式控制系统CAN网络含有燃料电池系统TTCAN网络和单片电压采集TTCAN网络；所述燃料电池系统TTCAN网络含有六个网络节点，分别为主控制器、供气系统子控制器、水热系统子控制器、电气系统子控制器、温度采集节点和单片电压采集节点；所述单片电压采集TTCAN网络含有单片电压统计节点和至少两个单片电压采集单板，所述单片电压统计节点作为燃料电池系统TTCAN网络和单片电压采集TTCAN网络的网桥；

在所述燃料电池系统TTCAN网络中，主控制器向其它各节点定时发送参考消息，其它节点接到所述参考消息后立即启动各自的定时器，当定时器运行至与燃料电池系统TTCAN网络的消息矩阵中相应的时间预设值匹配时触发发送中断，向主控制器发送数据；

在所述单片电压采集TTCAN网络中，单片电压统计节点收到主控制器的参考消息后立即向单片电压采集单板发送单片电压采集TTCAN网络的参考消息，各单片电压采集单板收到单片电压采集网络的参考消息后立即启动自身定时器，当定时器运行至与单片电压采集TTCAN网络的消息矩阵中相应的时间预设值匹配时触发发送中断，向单片电压统计节点发送单片电压数据；

燃料电池系统TTCAN网络消息矩阵由n个基本循环组成，n大于等于2，第1～(n-1)个基本循环含有5个独占时间窗，分别是主控制器向其它节点发送参考消息的独占时间窗、供气系统子控制器向主控制器发送数据的独占时间窗、水热系统子控制器向主控制器发送数据的独占时间窗、电气系统子控制器向主控制器发送数据的独占时间窗和温度采集节点向主控制器发送数据的独占时间窗，所述每一个基本循环中各节点的独占时间窗的顺序和长度是相同的；第n个基本循环含有6个独占时间窗，前5个独占时间窗的顺序和长度与第1～(n-1)个基本循环相同，还含有一个单片电压统计节点向主控制器发送数据的独占时间窗；在每一个基本循环中各独占时间窗之间有空闲时间窗，且每一个独占时间窗均有裕量；所述独占时间窗发送信息的时刻由定时器的预设值确定；

单片电压采集TTCAN网络含有一个基本循环，该基本循环含有两个以上独占时间窗，用于单片电压采集单板向单片电压统计节点发送电压数据，所述独占时间窗之间是紧密连接的，每一个独占时间窗均有裕量；所述独占时间窗发送信息的时刻由定时器的预设值确定；