1 智能配電系統的硬件設計

　　該配電系統分為三個部分：配電終端，智能配電管理器和車輛管理終端，如圖1所示。配電終端主要是用于28 V設備的狀態監控。　　

　　由于特種車輛的用電設備的功率比較小，配電終端內部采用低導通電阻的快速MOSFET來控制用電設備的通斷。并且采用電流、電壓檢測和短路保護技術實現對用電設備狀態監控、故障的自動保護和故障完全隔離。另外，配電終端具有存儲記憶功能，能夠記憶設備故障時的記錄信息。為了實現遠程控制和配電系統的數字化，配電終端采用了控制器LPC935和低成本、易開發的的LIN總線。由于特種車輛具有大量的感性負載，啟動時的沖擊電流過大，電流瞬間可能超過額定電流的5～10倍，配電終端采用限流啟動方式。考慮到全車用電設備數量眾多，配電終端采用模塊化設計，一個主要用電設備配備一個配電終端，智能配電管理器負責管理每個配電終端。

　　智能配電管理器主要負責管理配電終端的用電設備，對用電設備的運行狀態進行監控，同時智能配電管理器提供雙冗余CAN通道與車輛其他管理終端進行數據通信，從而實現整車電氣系統的數字化管理。

　　智能配電管理器主要部分包括：鍵盤和觸摸屏輸入，LCD顯示，雙冗余CAN接口和LIN接口，I/O輸入、輸出、測試、配置和故障檢測接口和備份信息存儲部分。由于智能配電管理器功能復雜，考慮到控制的實時性和用電設備的數量眾多，在硬件平臺上，采用32位微處理器LPC2119。LPC2119具有雙CAN控制器，兩個UART、豐富的I/0資源和內置的RAM和FLASH存儲器。觸摸屏采用ADS7846控制器，LCD選型上支持觸摸屏操作的TFT真彩屏，信息存儲采用8 KB鐵電FLASH，鍵盤采用專用鍵盤管理芯。在軟件平臺上，選用實時多任務操作系統μC/OS-Ⅱ。

　　2 車輛智能配電系統的軟件設計

　　2.1 配電終端應用軟件實現的機制和原理

　　配電終端的程序處理流程如圖2所示。　　

　　配電終端軟件利用四路A/D采集輸入端的電壓、輸出端的電壓、電流和溫度，同時對采集的數字量進行濾波處理，從而實現用電設備的過壓，欠壓、過流和溫度故障保護。短路保護采用硬件處理方式，如果檢測到短路硬件自動關斷MOSFET管，并且把短路信號傳輸到單片機的I/O輸入口，以便單片機對短路的識別、判斷。外部控制接口采用I/O輸人口檢測，同時對外部控制信號采用數字濾波處理。配電終端的信息備份采用LPC935內部的存儲器存儲。為了防止運行參數在設置參數點附近波動，軟件采用參數設置點回歸處理。

　　為了實現配電終端的數字量輸出和配電系統的數字化控制，配電終端采用LIN總線通信，并且在LIN應用層協議采用標準LIN 1.2協議。由于LIN總線屬于完全主從模式，為了智能配電管理能夠正確地訪問每一個配電終端，在系統上電時采用自動分配地址的處理方法，由配電管理器為每個終端分配惟一地址。在軟件上，LIN通信數據采用CRCl6校驗，從而保證設備的工作正常。

　　2.2 配電管理器應用軟件實現的機制和原理

　　該系統采用實時多任務操作系統μC/OS-Ⅱ作為配電管理器端的軟件平臺，μC/OS-Ⅱ源代碼開放、內核小、移植方便，易于開發。配電管理器端的每個功能可以作為一個獨立的任務來實現，這大大地增強了系統軟件的可靠性、穩定性。

　　2.2.1 配電管理器應用軟件設計

　　整個系統的如何協調工作運行過程如圖3所示。　　

　　嵌入式配電管理端的軟件主要實現設備參數的讀取和設定、人機交互功能、用電設備的監控功能、CAN、LIN通信數據傳輸等功能。設備參數的讀取和設定功能提供了現場對設備參數的修改，也可以通過遠程監測終端來修改。認證的信息和設備參數保存在鐵電FLASH存儲器中。該系統采用了4×4鍵盤、觸摸屏和LCD顯示作為系統信息的輸入和輸出接口。

　　2.2.2 雙CAN冗余實現的機制和原理

　　為了保證整車電氣系統的數字化管理的穩定性和可靠性，在配電系統的對外通信接口采用性能穩定、工作可靠的CAN總線，同時，為了保證整車電氣系統通信的可靠性和異常的處理，配電系統采用雙冗余CAN總線。雙CAN冗余通信流程圖如圖4所示。　　

　　CAN總線通信程序包括數據傳輸和總線管理兩個功能塊。數據傳輸模塊實現的功能包括CAN初始化、CAN濾波的設計、CAN報文發送和CAN報文接收。

　　總線管理功能塊實現的功能主要是總線檢測，判斷CAN是否存在故障，若有故障，則進入另一路總線檢測；若冗余總線良好，則采用冗余總線通信。

　　CAN的通信數據分為命令數據的接收、命令的響應以及故障狀態的自動上報。

　　命令數據的接收和處理主要接收車輛其他管理終端的命令，執行用電設備的綜合管理。在配電管理器檢測到用電設備故障時，自動上報給其他管理終端，以便實現車輛配電的綜合管理和數字化。同時可以設定用電設備的優先級，配電管理器按照設定的優先級合理控制用電設備。

　　在向其他管理終端發送報文時，按CAN協議格式將報文內容填入CAN發送緩沖區，啟動發送命令，將報文發送出去。如果不能成功發送，則進行總線故障處理，等待超時后自動調用冗余通道，用冗余通道來發送。如果冗余通道也出現故障，則進人故障處理，故障報警并退出。

　　3 結 語

　　該系統的設計成果的彌補了傳統車輛配電系統的不足，實現整車配電系統的數字化和智能化，具有人性化的一面，這樣的設計突破了以前老系統的一些死板的程序，新的程序讓機器更加快捷的運行。