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1、基于CAN总线的EV电控系统通信的设计与开发
2、第1内容显示中摘 要：以MC68376集成CAN控制器为例,阐述了纯电动车(ElectricVehicle,简称EV)电控系统采用SAEJ1939通信协议实现CAN总线通信的设计要点,给出了基于CAN通信的动力蓄电池监控系统的电池充放电特性曲线。实验证明CAN总线通信速率高、准确、可靠性高。关键词：电控系统CAN总线通信MC68376随着汽车上电子控制装置越来越多,车身布线也愈来愈复杂,使得运行可靠性降低,故障维修难度加大。为了提高信号的利用率,要求大批数据信息能在不同的电控单元中共享,同时汽车综合控制系统中大量的控制信号也
3、能实时进行交换。但是,传统的汽车电子系统采用串行通信的方法,如用SAE1587等标准来实施,通信速度较慢、传递的数据量少,远不能满足高速通信的需求。近年来CAN总线已发展成为汽车电子系统的主流总线,并有基于CAN总线通信协议的车辆应用层通讯标准SAEJ1939[1～4]产生。 利用CAN总线开发的纯电动车(EV)电控系统的通信网络具有通信速率高、准确、可靠性高的特点,易于整车控制网络的连接和管理,为传感器信号、各个控制单元的计算信息和运行状态的共享以及随车或离车故障诊断等提供了基础平台,同时开发基于该通信网络的控制器在线标定和实时监测系统也成为可能。 本文采用基于C
4、AN2.0B的SAEJ1939通信协议,以MC68376为例,设计开发了应用于EV电控系统的CAN总线通信系统。1EV电控系统CAN通信的设计1.1EV控制系统CAN总线通信原理 在EV控制系统中,控制器包括:制动控制器(ABS/ASR)、动力总成控制器PTCM(PoentPackControlModule)等。在各控制器之间通过CAN通信网络交换数据,实现数据共享并使各自的控制性能都有所提高。图1为EV各控制器之间的CAN通信原理图。500)this.style.ouseg(this)">图1纯电动车控制系统CAN通信网络拓扑图1.2EV电控系统CAN通信的设计
5、根据CAN通信原理,硬件主要由CAN控制器和CAN驱动器组成。动力控制总成PTCM和电池管理控制模块BPCM采用32位高性能微处理器MC68376上集成的CAN控制器;仪表控制器IPCM模块采用FUJ32位高性能微处理器上集成的CAN控制器;电机控制DMCM模块、动力转向控制模块和制动控制模块采用SJA1000控制器。CAN驱动器全部采用PCA82C250。 图2是EV的车载CAN通信网络节点连接图,每个总线末端均接有用RL表示的抑制反射的负载电阻。负载电阻连接在CAN-H和CAN-L之间,对于不带集成终端电阻(通常使用)的ECU,此电阻为60Ω;对于带有集成终端电阻
6、的ECU,此电阻为120Ω。终端负载电阻最好置于总线末端,取消ECU内部的负载电阻RL,因为如果其中一个ECU从总线断开,总线将丢失终端。500)this.style.ouseg(this)">图2纯电动车 CAN 通信网络节点连接图 下面以32位高智能微处理器MC68376为例介绍EV电控系统CAN通信的设计。1.3基于MC68376的EV电控系统CAN通信的设计[6～7]1.3.1MC68376内嵌的TouCAN的基本特性 TouCAN模块是MC68376内嵌的实现CAN通信协议的CAN控制器。其最高传输速度高达1Mbit/s,可同时支持CAN协议中的标准(11
7、位)和扩展(29位)ID两种报文模式。TouCAN模块包含16个具有发送和接收功能的报文缓冲器。此外,它还具有报文过滤功能,用于对接收到的报文ID码和预先设定的接收缓冲区ID码进行比较,从而确定接收到的报文是否有效。 图3为TouCAN的结构框图,其中CANTX和CANRX分别为发送和接收引脚。500)this.style.ouseg(this)">图3TOUCAN 结构框图1.3.2MC68376CAN通信硬件接口的设计 图4是CAN节点硬件接口电路原理图,其中CAN+5V是CAN总线接口电路专用的电源,实现CAN总线电源与CPU电源的隔离,使CAN系统的电压波动
8、不影响CPU的正常工作电压。6N137为光电耦合芯片,可实现电信号之间的电气隔离。 PCA82C250用来提供对总线的差动发送能力和对CAN控制器的差动接收能力,完全与ISO11898标准兼容。在运动环境中,PCA82C250具有抗瞬变、射频和电磁干扰的性能,内部的限流电路在电路短路时具有对传送输出级进行保护的功能。500)this.style.ouseg(this)">图4CAN节点硬件接口电路原理图1.3.3MC68376CAN通信软件的设计 各控制器按规定格式和周期发送数据(车速、蓄电池电压、电流和温度等)到总线上,同时也要接收
