純電動(dòng)轎車主控制器CAN總線接口設(shè)計(jì)及應(yīng)用

1、文章編號(hào):100422261(20040120010203純電動(dòng)轎車主控制器CAN 總線接口設(shè)計(jì)及應(yīng)用汪葵,謝輝,周能輝(天津大學(xué)內(nèi)燃機(jī)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,天津300072摘要:一種基于C AN 總線的網(wǎng)絡(luò)具有速度高,抗干擾性強(qiáng)和通用低成本的特點(diǎn).在國(guó)家“863”項(xiàng)日電動(dòng)轎車開發(fā)中應(yīng)用了C AN 總線網(wǎng)絡(luò),給出了軟硬件接口設(shè)計(jì).實(shí)際應(yīng)用表明,C AN 總線的軟硬件接口設(shè)計(jì)是可行的.關(guān)鍵詞:通信 ;總線;電動(dòng)轎車中圖分類號(hào):U463.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:ACAN bus interface s design in the application ofpow er train controller of p

2、ure electric automobileW ANG K ui ,XIE Hui ,ZH OU Neng 2hui(Natimae Emission ancl C ombustion Cabtory ,T ianjin University ,T ianjin 300372,China Abstract :A kind of communication netw ork based on C AN bus has the advantage of high trans ferrate ,stronger inter 2ference resistance ,g ood generality

3、 and lower cost ,etc.The C AN bus netw ork has been applied in an electric vehicle of the “863”plan.The actual use has proved that the software and hardware design of the C AN interface can meet the demands of the electric vehicle.K eyw ords :communication ;C AN ;electric vehicle1電動(dòng)汽車動(dòng)力總成控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)純電動(dòng)轎車

4、動(dòng)力總成控制系統(tǒng)主要包括:主控制器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器、動(dòng)力電池管理器和監(jiān)控終端.它們之間通過(guò)C AN 總線交換信息,見(jiàn)圖1.圖1動(dòng)力總成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)Fig.1Structure of the pow er train system電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器執(zhí)行扭矩指令,并對(duì)電機(jī)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控;電池管理器對(duì)電池的電氣參數(shù)和熱參數(shù)測(cè)量,完成電量計(jì)算和安全管理;監(jiān)控終端顯示整車各個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài),并完成匹配標(biāo)定工作;主控制器對(duì)純電動(dòng)轎車動(dòng)力鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行管理、協(xié)調(diào)和監(jiān)控,提高純電動(dòng)轎車整車能量利用效率,確保車輛安全性和可靠性.主控制器主要執(zhí)行以下功能:汽車驅(qū)動(dòng)控制、制動(dòng)能量回饋優(yōu)化控制、整車能量?jī)?yōu)化管理、網(wǎng)絡(luò)管理、故障診

5、斷及保護(hù)和車輛狀態(tài)監(jiān)視等.要完成這些復(fù)雜的功能,有必要對(duì)電動(dòng)汽車公共數(shù)據(jù)實(shí)行共享,而且必須保證動(dòng)態(tài)信息的實(shí)時(shí)性.在此采用C AN2.0B 擴(kuò)展格式,波特率設(shè)為250K B/s 1.2主控制器CAN 接口設(shè)計(jì)主控制器采用MOT ORO LA 公司的MC68376微處理器,它的內(nèi)部集成了一個(gè)功能完善C AN 控制器T ou收稿日期:2003209210基金項(xiàng)目:國(guó)家863電動(dòng)汽車重大專項(xiàng)課題資助項(xiàng)目(2002AA501612第一作者:汪葵(1977,男,碩士第20卷第1期2004年3月天津理工學(xué)院學(xué)報(bào)JOURNA L OF TIAN JIN INSTITUTE OF TECHN OLOG Y V

6、ol.20N o.1Mar.2004C AN,可用于汽車和工業(yè)控制系統(tǒng)的C AN協(xié)議通訊,支持2.0B指定的標(biāo)準(zhǔn)識(shí)別符和擴(kuò)展識(shí)別符消息格式.下面簡(jiǎn)單介紹一下T ou2C AN模塊的功能特征:1T ouC AN模塊有16個(gè)消息緩沖區(qū),每一個(gè)消息緩沖區(qū)可以靈活定義為發(fā)送(TX緩沖區(qū)或接收(RX緩沖區(qū).該模塊具有消息過(guò)濾器,每一個(gè)消息緩沖區(qū)分別定義一個(gè)中斷標(biāo)志位,作為發(fā)送或接收成功完成的標(biāo)志.2T ouC AN模塊對(duì)消息緩沖區(qū)采用“激活/停滯”機(jī)制.3T ouC AN模塊的“加鎖/釋放/忙”機(jī)制,確保接收過(guò)程中數(shù)據(jù)的連貫一致性 .2. 1T ouC AN接口硬件設(shè)計(jì)圖2為主控制器的T ouC AN接

7、口電路設(shè)計(jì):總線信號(hào)采用高速光耦6N137隔離,總線系統(tǒng)由DC/DC電源獨(dú)立供電,增強(qiáng)系統(tǒng)硬件抗干擾性.圖2中82C250是C AN控制器和物理層總線之間的接口,具有抗汽車環(huán)境下的瞬間干擾、保護(hù)總線的能力,該器件提供對(duì)總線信號(hào)的差分發(fā)送和差分接收.考慮到電動(dòng)汽車的干擾比較大,在硬件配置重點(diǎn)作了如下考慮:圖2CAN接口硬件電路設(shè)計(jì)Fig.2CAN interface h ardw are design1總線兩個(gè)最遠(yuǎn)端匹配120的電阻.實(shí)踐表明,忽略掉它們,會(huì)使數(shù)據(jù)通信的抗干擾性和可靠性大大降低,甚至無(wú)法通信.282C250第8腳與地之間的電阻稱為斜率電阻.本設(shè)計(jì)中把該引腳直接與地相連,系統(tǒng)處于高

8、速工作方式.為避免射頻干擾,使用了屏蔽雙絞線作總線.3給C AN模塊供電的電源采用單獨(dú)供電的方式,使總線與車載電源完全隔離.4總線負(fù)載應(yīng)在300 0以下.2.2T ouC AN接口軟件設(shè)計(jì)當(dāng)通過(guò)濾波驗(yàn)收的數(shù)據(jù)報(bào)文被接收后,將有兩種接受模式:一種是查詢方式,查詢接收狀態(tài)位被置高表示接收緩存器有數(shù)據(jù);另一種是中斷方式,若接收中斷位允許,則觸發(fā)中斷.為提高抗干擾性,系統(tǒng)采用主程序查詢方式對(duì)接收數(shù)據(jù)進(jìn)行處理.并用廣播方式發(fā)送.整個(gè)T ouC AN接口程序分為3個(gè)部分:C AN的初始化函數(shù)v oid can-init(,C AN發(fā)送函數(shù)v oid can send(,C AN接受函數(shù)v oid can2recieve(,流程圖見(jiàn)圖3.112004年3月汪葵,等:純電動(dòng)轎車主控制器C AN總線接口設(shè)計(jì)及應(yīng)用圖3CAN通信的軟件流程Fig.3the softw are flow ch art of CAN communication3結(jié)束語(yǔ)C AN總線通信網(wǎng)絡(luò)在純電動(dòng)汽車中項(xiàng)目中得到了成功的應(yīng)用,目前開發(fā)的純電動(dòng)汽車已經(jīng)完成了動(dòng)力性能試驗(yàn)和道路匹配試驗(yàn),試驗(yàn)中C AN總線表現(xiàn)了很好的可靠性.整車和主控制器通過(guò)了國(guó)家認(rèn)證實(shí)驗(yàn)室的電磁兼容測(cè)試.