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

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S 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”日電動(dòng)轎車開(kāi)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1994-2009；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 in terface' s desig n in the applicati on ofpow er train

2、con troller of pure electric automobileW ANG K ui ,XIE Hui ,ZH OU Ne ng 2hui(Natimae Emission ancl C ombustion Cabtory ,T ianjin University ,T ianjin 300372,Chi naAbstract :A kind of com muni cati on netw ork based on C AN bus has the adva ntage of high trans ferrate ,stro nger in ter 2fere nee resi

3、sta nee ,g ood gen erality and lower cost ,etc.The C AN bus netw ork has bee n applied in an electric vehicle of the“ 863” plan.The actual use has proved that the softwacfehardware design of the C AN in terface can meet the dema nds of the electric vehicle.K eyw ords :com muni cati on ;C AN ;electri

4、c 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.1 Structure 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

5、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日收稿日期: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

6、 JIN INSTITUTE OF TECHN OLOG Y V 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 徼活/停滯”機(jī)制3T ouC AN模塊的力卩鎖/釋放/忙”機(jī)制,確保接收過(guò)程中數(shù)據(jù)的連貫一致性2.1

7、 T ouC AN接口硬件設(shè)計(jì)圖2為主控制器的T ouC AN接口電路設(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2 CAN接口硬件電路設(shè)計(jì)Fig.2 CAN in terface h ardw are desig n1總線兩個(gè)最遠(yuǎn)端匹配120Q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.28

8、2C250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CAN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.2.2 T 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3.1?2004年3月汪 葵，等:純電動(dòng)轎車主控制器CAN總線接口設(shè)計(jì)及應(yīng)用圖3 CAN通信的軟件流程Fig.3 the softw are flow ch art of CAN com muni catio n3結(jié)束語(yǔ)CAN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(kāi)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CAN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.因此可以