纯电动轿车主控制器CAN总线接口设计及应用.doc

纯电动轿车主控制器 CAN 总线接口设计及应用 汪葵 , 谢辉 , 周能辉(天津大学 内燃机国家重点实验室 ,天津 300072)摘 要 :一种基于 CAN 总线的网络具有速度高 ,抗干扰性强和通用低成本的特点 . 在国家“863”项日电动轿车开发中应用了 CAN 总线网络 ,给出了软硬件接口设计. 实际应用表明 ,CAN 总线的软硬件接口设计是可行的.关键词 :通信 ; 总线 ; 电动轿车中图分类号 :U463. 3文献标识码 :ACAN bus interfaces design in the a pplication ofpo wer tra in controller of pure electric a utomobileWANG Kui , XIE Hui , ZHOU Neng2hui(Natimae Emission ancl Combustion Cabtory ,Tianjin University ,Tianjin 300372 ,China)Abstract :A kind of communication network based on CAN bus has the advantage of high transferrate , stronger inter2ference resistance ,good generality and lower cost , etc . The CAN bus network has been applied in an electric vehicle of the“863”plan. The actual use has proved that the software and hardware design of the CAN interface can meet thedemands of the electric vehicle .Key words :communication ; CAN ; electric vehicle行监控 ;电池管理器对电池的电气参数和热参数测量 ,完成电量计算和安全管理 ; 监控终端显示整车各个系 统的状态 ,并完成匹配标定工作 ;主控制器对纯电动轿车动力链的各个环节进行管理 、协调和监控 ,提高纯电动轿车整车能量利用效率 ,确保车辆安全性和可靠性 . 主控制器主要执行以下功能 :汽车驱动控制 、制动能量 回馈优化控制 、整车能量优化管理 、网络管理 、故障诊断及保护和车辆状态监视等. 要完成这些复杂的功能 , 有必要对电动汽车公共数据实行共享 ,而且必须保证 动态信息的实时性. 在此采用 CAN2 . 0B 扩展格式 ,波 特率设为 250 KB/ s1 .电动汽车动力总成控制系统结构1纯电动轿车动力总成控制系统主要包括 : 主控制器 、电机驱动控制器 、动力电池管理器和监控终端. 它 们之间通过 CAN 总线交换信息 ,见图 1 .主控制器 CAN 接口设计2图 1 动力总成系统结构Fig. 1 Structure of the po wer tra in system主控制器采用 MOTOROLA 公司的 MC68376 微处理器 ,它的内部集成了一个功能完善 CAN 控制器 Tou电机驱动控制器执行扭矩指令 ,并对电机状态进 收稿日期 :20032092102004 年 3 月汪 葵 ,等 :纯电动轿车主控制器 CAN 总线接口设计及应用11 3) TouCAN 模块的“加锁/ 释放/ 忙”机制 , 确保接收过程中数据的连贯一致性.CAN ,可用于汽车和工业控制系统的 CAN 协议通讯 ,支持 2 . 0B 指定的标准识别符和扩展识别符消息格式.下面简单介绍一下 Tou2CAN 模块的功能特征 :1) TouCAN 模块有 16 个消息缓冲区 ,每一个消息 缓冲区可以灵活定义为发送 ( TX) 缓冲区或接收 ( RX) 缓冲区. 该模块具有消息过滤器 ,每一个消息缓冲区分别定义一个中断标志位 ,作为发送或接收成功完成的 标志.2 . 1TouCAN 接口硬件设计图 2 为主控制器的 TouCAN 接口电路设计 :总线信号采用高速光耦 6N137 隔离 ,总线系统由DC/ DC 电源独立 供 电 , 增 强 系 统 硬 件 抗 干 扰 性 . 图 2中 82C250 是 CAN 控制器和物理层总线之间的接口 , 具有抗汽车环境下的瞬间干扰 、保护总线的能力 ,该器 件提供对总线信号的差分发送和差分接收. 考虑到电 动汽车的干扰比较大 ,在硬件配置重点作了如下考虑 :2)机制.TouCAN 模块对消息缓冲区采用“激活/ 停滞”图 2 CAN 接口硬件电路设计Fig. 2 CAN interface hardware design1)总线两个最远端匹配 120 的电阻. 实践表2 . 2 TouCAN 接口软件设计当通过滤波验收的数据报文被接收后 ,将有两种 接受模式 :一种是查询方式 ,查询接收状态位被置高表 示接收缓存器有数据 ;另一种是中断方式 ,若接收中断 位允许 ,则触发中断. 为提高抗干扰性 ,系统采用主程 序查询方式对接收数据进行处理. 并用广播方式发送.整个 TouCAN 接口程序分为 3 个部分 : CAN 的初始化 函数 void can- init ( ) , CAN 发 送 函 数 void can send ( ) , CAN 接受函数 void can2recieve () ,流程图见图 3 .明 ,忽略掉它们 ,会使数据通信的抗干扰性和可靠性大大降低 ,甚至无法通信 .2) 82C250 第 8 脚与地之间的电阻称为斜率电阻 . 本设计中把该引脚直接与地 相连 ,系统处于高速工作 方式. 为避免射频干扰 ,使用了屏蔽双绞线作总线 .3) 给 CAN 模块供电的电源采用单独供电的方式 ,使总线与车载电源完全隔离.4) 总线负载应在 300/0 以下.12天津理工学院学报第 20 卷第 1 期图 3 CAN 通信的软件流程Fig. 3 the soft ware flo w chart of CAN communication车动力系统控制网络的一种理想方式 ,采用合理的软件策略和硬件可靠性设计 ,CAN 总线可以满足电动汽 车的电磁兼容要求.3结束语CAN 总线通信网络在纯电动汽车中项目中得到了成功的应用 ,目前开发的纯电动汽车已