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基于电动汽车电池管理系统模型的CANopen协议研究研究论文电子版下载 计算机应用Computer Applications自动化技术与应用xx年第33卷第2期基于电动汽车电池管理系统模型的C AN op en协议研究王振力，孙平，林森(哈尔滨华德学院黑龙江，哈尔滨150025)摘要针对电动汽车电池管理系统的数据通信问题，本文提出了基于CANopen协议的实现方法，研究了符合CANopen协议标准CiA301的PDO、SDO、SYNC、NMT报文、心跳报文及符合CANopen设备于协议CiA418的埘象字典，并进行了软件编程干实验测试，结果表明本方法适用于电动汽车电池管理系统。 关键词CANopen；电动汽车；电池管理系统中分类号TN91504B10037241 (xx)020013-03The Researchof CANopenProtocol Basedon theModel ofElectric Vehicle BatteManagement SystemW ANGZhen-li，SUN Ping，LIN Sen(HarbinHuadeCoege，Ha rbin150025China)AbstractFor data munication problems ofelectric vehicle batterym anagement systm11，based onthe realizationof CANopenprotoc olmethod isproposedThe PDO，SDO，SYNC，NM T，Heartbeat ofCANopen plotoc olstandard CiA301and theobject dictionaryof CiA418are researchedThe resultsof softwaretesting showthat thismethod issuitable forthe electric vehicle battery management systemKey wordsCANopen；electricvehicle；batterymanagementsystem1引言电动汽车具有污染低、效率高、噪声低和有利于智能化等特点。 电动汽车电池管理系统(BMS)能降低能源的消耗，保障电动汽车运行安全11。 C AN总线已经成为了电动汽车总线的主流通信标准，但C AN总线只定义了物理层和数据链路层标准，CANopen在CAN总线的基础上规范了应用层协议。 电动汽车动力电池组一般由多个电池单元串联组成，出于配重和体积考虑，电池组一般都分成几个串联的电池包分散在电动车内每个电池包配有一个电池模块监控单元(BMU)。 电池管理系统由多个BMU和一个CMU组成12l，如图1所示。 xx0417图1电池管理系统结构2CANopen设备对象字典设计CANopen的核心内容是对象字典，将每一类传输数据都规定为特定的对象，实现CANopen设备内部参数具有相同结构引。 自动化技术与应用xx年第33卷第2期电池管理系统模型采用主从通信模式，C MU为CANopen主站，BMU为CANopen从站。 BMU实时检测电动汽车电池包电压、电流、温度和电池剩余电量(S0C)等工作参数，并将参数作为对象保存到对象字典中。 CMU通过对象字典的索引查询到特定对象，然后实现与BM U的数据交换。 BM U设计对象字典需要符合CiA301和CiA418标准的电池设备子协议对象l4J，如表1所示。 表1BMU对象字典6052H6060H6O7OH6080H6O81H子索引参数默认值一设备类型IA2H一错误寄存器0H一产生心跳周期C8H OOH支持最高子索引02H OIH请求通信标识符602H02H应答通信标识符582H OOH支持最高子索引02H01H通信标识符302H02H传输类型255O0H支持最高子索引02H OIH通信标识符282H02H传输类型255OOH支持最高子索引02H OIH通信标识符382H02H传输类型255一电池状态一一充电器状态一一电池温度一00H电池参数数量04H OIH电池类型80H02H电池容量78H03H最大充电电流6H04H电池单元数量6H一上谈充电电量一一电池电压一一充电电；弄i一一充电器充电状态一一电池剩余电量一本例采用了指针列表的数据结构，通过设计查找算法来找到对象字典中的参数对象，如图2所示。 查找算法由CANopen通信协议中的索引和子索引得到具体的索引指针，在设备参数对象指针列表中得到设备参数变量指针，从而找到对象字典中的设备参数变量进行读写。 指针列表就够成了CANopen通信协议索引和参数变量之间的接口。 而CANopen设备内部的应用程序可以直接通过变量名称访问设备参数变量。 对象字典索引变量指针指针、设备参数设备参索引指针对象指针数变量列表列表图2访问CANopen对象字典示意图一0。 ，、0为了实现网络管理和访问对象字典等功能，C AN OPen协议C iA30l标准规定了网络管理对象(NMT)、服务数据对象(SDO)、过程数据对象(PDO)t。 BMU作为CANopen从站的程序流程图如图3所示，主要包括NMT状态转换、SDO传输和PDO传输。 图3CANopen从站程序流程图CMU通过NMT控制BMU进入复位、启动、停止等工作状态。 CMU通过SDO实现BMU设备描述参数、H H H H2H2H3H HHH嚣吡熏地即讦坞坞计算机应用Com puterApplications自动化技术与应用xx年第33卷第2期数据通信参数等配置参数读写操作。 BMU通过PDO传输电压、电流和温度等实时检测数据。 本例中CANopen协议的通信标识符分配采用预定义主从连接集，CANOpen预定义主从连接集将l1位CAN标识符分成两个部分，高4位IDl0ID?称为功能码，剩余的7位标识符ID6ID0作为节点ID。 节点ID为2的BM U通信标识符分配如表2所示。 表2BMU通信标识符分配码1字1爿付0000102H000182H I1Ol4H、10lIH。 。 。 lj-rr-，-，-。 一0lOl282H Il801H-!-一0li0【302H l1401H-u itt，rrJr，-r-r，-一0lll【382H l1S02H lOllf582H Il200H-u-l-，t，t J，-，-，-r-一no0I60nH ll200HI-l-一-lli0【702H l1016H、101了H本例实验测试采用TMS320F2812DSP平台上实现CMU与BMU一对一CANopen通信。 为了提高数据通信的实时性采用了同步PDO传输方式，CANopen协议分析仪测试结果如图4所示。 B-ID Nodt-ID搭逑披冕l_Zrr Control酱盟蓑鼍瓣n022舯or0o k一。 ，口厂丽强礁住h11稚令S(ix)SIIO廿x)SDo(ix)SDO x)SD0(h)SD0x)S(tx)40lO00O000430o1000xxD O0嚣；器器。 00器恿信曩3l8l0OI0o j040l8l002O000O0t3I8lO o20l0o0o0040l8l00313008000o43l8l0o3Ol O00t O0T北2H盯Error ctro1O0心跣报文图4CANopen协议分析仪测试结果本例通信速率为250kbps，只采用了标准帧，若不考虑填充位，选择单位计算时间为l S，本系统满载数据量为243243位。 CAN协议分析仪采集的PDO通信数据结果显示，lS内本系统发送了200个同步报文、10个心跳报文和20个PDO通信数据。 同步报文传输数据量为8800位，心跳报文传输数据量为520为，PDO2传输的数据量为1000位，PDO3传输的数据量为1080位，总计传输数据量为l1400位，同步PDO占用总线负载率为47。 同步PDO的负载率为异步PDO的传送留有了很大的裕量，满足系统的设计要求。 ，4结衷语电动汽车电池管理系统的重要发展方向是网络化和标准化。 CANon协议作为基于CAN的应用层协议，继承了CAN总线的先进技术，增强了设备的标准化和可靠性，促进电动汽车电池管理系统研发时可以进行模块化设计。 本文基于电动汽车电池管理系统模型进行了C ANopen协议的应用层协议设计与实现，实验测试数据表明实时性和负载率满足系统要求。 参考文献【l】MEISSNER E，RICHTER GBattery Monitoringand ElectricalEnergy ManagementProconditionfor Future VehicleElectric PowerSystemsI JIJ ournalof PowerSystemsxx， (1)7998【2】陈立，卢雪梅等电动汽车动力锂电池组电源管理系统研JJScientif iCResearch(Volumel3)，xx年p10511055【3】程柯飞，王渝等基于CANopen协议的乍载平台数据通讯系统【J1微计算机信息，xx，2l， (7)45474】CAN inAUTOMATION(CiA)Draft Standard418Versi