混合動(dòng)力汽車CAN總線控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、混合動(dòng)力汽車CAN總線控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)摘要：本文簡要介紹CAN總線系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖、并針對(duì)混合動(dòng)力汽車中常規(guī)的布線方法錯(cuò)亂無緒、對(duì)汽車的設(shè)計(jì)、制造、維護(hù)非常不利的缺點(diǎn)，改用CAN總線技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電路簡單、系統(tǒng)使用安全、整車實(shí)時(shí)性好。并通過分析，研究了CAN總線技術(shù)在混合動(dòng)力汽車中的具體實(shí)現(xiàn)。關(guān)鍵詞：CAN總線；汽車電子；混合動(dòng)力汽車abstract:This text synopsis introduces the total line system network diagram of CAN and aims at also hybrid the motive automobile in the c

2、loth line method of the normal regulations disorder have no 緒 , to automobile of design, make, support the very disadvantageous weakness, change with the total line technique of CAN, carry out the electric circuit simple, the system usage safety, the whole car solid hour good.Pass the analysis also,

3、 study the total line technique of CAN in hybrid motive automobile of concrete realization.Keyword:Total line of CAN;Automobile electronics;Hybrid motive automobile1 前言：混合動(dòng)力汽車（hybrid electric vehicle 簡稱HEV）繼承了電動(dòng)汽車排放低的優(yōu)點(diǎn)，具有節(jié)能、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)勢?；旌蟿?dòng)力汽車使用了大量的電子控制系統(tǒng)，眾所周知，電子系統(tǒng)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量大，需要系統(tǒng)檢測和數(shù)據(jù)傳輸?shù)木雀?，在傳統(tǒng)的連接方式下，是不可能完

4、全達(dá)到要求的?；谏鲜鲈虿⒄諊馄囆袠I(yè)的現(xiàn)狀，本文采用了Boche公司開發(fā)并獲得國際標(biāo)準(zhǔn)化組織認(rèn)可（ISO1898）的控制器局域網(wǎng)絡(luò)（CAN）作為混合動(dòng)力汽車的通訊總線，開發(fā)出混合動(dòng)力汽車的控制系統(tǒng)。2 CAN總線的特點(diǎn)CAN屬于現(xiàn)場總線范疇，是一種有效支持分布式控制或?qū)崟r(shí)控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)。CAN總線在工業(yè)控制領(lǐng)域廣泛應(yīng)用得益于其自身的技術(shù)特點(diǎn)。(1)只需通過報(bào)文濾波即可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)及全局廣播等幾種方式傳送接收數(shù)據(jù)，無須專門的“調(diào)度”。(2)通信方式靈活。CAN為多主方式工作，網(wǎng)絡(luò)上任一節(jié)點(diǎn)均可在任意時(shí)刻主動(dòng)地向網(wǎng)絡(luò)上其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，而不分主從且無須站點(diǎn)地址等節(jié)點(diǎn)信息。(3

5、) CAN采用非破壞性總線仲裁技術(shù)，當(dāng)多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)向總線發(fā)送信息時(shí)，優(yōu)先級(jí)較低的節(jié)點(diǎn)會(huì)主動(dòng)地退出發(fā)送，而最高優(yōu)先級(jí)的節(jié)點(diǎn)可不受影響地繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)，從而大大節(jié)省了總線沖突仲裁時(shí)間，尤其在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載很重的情況下也不會(huì)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)癱瘓情況。(4)采用短幀格式通信，傳輸時(shí)間短，受干擾概率低，具有極好的檢錯(cuò)效果。每幀字節(jié)數(shù)最多8個(gè)，可滿足通常工業(yè)領(lǐng)域中控制命令、工作狀態(tài)及測試數(shù)據(jù)的一般要求。同時(shí)，8B也不會(huì)占用過長的總線時(shí)間，從而保證了通信的實(shí)時(shí)性。(5) CAN的每幀信息都有CRC校驗(yàn)及其他檢錯(cuò)措施，保證了數(shù)據(jù)通信的可靠性。類網(wǎng)要求的汽車控制局域網(wǎng)只有CAN協(xié)議?？傊?CAN總線具有實(shí)時(shí)性強(qiáng)、可靠性高、通信

6、速率快、結(jié)構(gòu)簡單、互操作性好、總線協(xié)議具有完善的錯(cuò)誤處理機(jī)制、靈活性高和價(jià)格低廉等特點(diǎn)。3 基于CAN總線的混和動(dòng)力電動(dòng)汽車控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車對(duì)信號(hào)采集和控制系統(tǒng)的基本要求是:能實(shí)時(shí)有效地進(jìn)行數(shù)據(jù)交換;具有快速準(zhǔn)確的計(jì)算能力;硬件系統(tǒng)有較高的抗干擾能力和集成度。3.1系統(tǒng)構(gòu)成混和動(dòng)力電動(dòng)汽車整車采用雙CAN總線結(jié)構(gòu)，多能源控制器模塊、電機(jī)控制模塊、電池管理模塊、發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊、操縱控制模塊、整車控制模塊和信息交換模塊均采用高速CAN總線通訊，圖1為應(yīng)用CAN總線的混合動(dòng)力汽車控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。整車車身電器系統(tǒng)采用低速CAN總線系統(tǒng)，高、低速CAN總線系統(tǒng)之間采用網(wǎng)關(guān)進(jìn)行交換。CAN

7、總線符合CAN2.OB標(biāo)準(zhǔn)和15011898國際標(biāo)準(zhǔn)。通訊介質(zhì)采用普通屏蔽雙紋線。圖2為應(yīng)用高、低速應(yīng)用總線的混合動(dòng)力汽車控制系統(tǒng)示意圖。3.2接口電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中CAN控制器選用Philips公司生產(chǎn)的CAN控制器SJA1000，它與CAN控制器PCA82C20(】在硬件上和軟件上完全兼容，可完成CAN總線的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的所有功能。SJA 1001)內(nèi)部RAM由組和報(bào)文緩沖區(qū)組成。發(fā)送緩沖區(qū)和接受緩沖區(qū)共用一段CAN地址16H-18H，共3個(gè)單元，能存儲(chǔ)一條將在CAN總線上發(fā)送或接收。需要指出的是，CAN總線(CANH,CANL)兩端務(wù)必跨接120歐的終端電阻。SJA1000中斷引腳接

8、CPU的外中斷0引腳。如圖3所示。圖3 汽車計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)電控單元與CAN總線連接圖3.3軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)的程序結(jié)構(gòu)分為四個(gè)部分:CAN通訊程序(包括應(yīng)用層協(xié)議的SJA1000通訊)，外圍接口程序(所有檢測芯片和驅(qū)動(dòng)芯片的驅(qū)動(dòng))，中斷服務(wù)程序(處理開關(guān)信號(hào)以及故障報(bào)警等消息)，主程序(完成系統(tǒng)初始化和任務(wù)調(diào)度)。本系統(tǒng)CAN通訊選用CAN2.0B協(xié)議的PeliCAN模式，通信位速率為500Kbps，采用雙驗(yàn)收濾波器機(jī)制。為使用及修改方便，通訊協(xié)議中標(biāo)識(shí)碼設(shè)計(jì)兼容點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、一對(duì)多及廣播通訊模式。開關(guān)量消息通訊時(shí)各節(jié)點(diǎn)間采用主從結(jié)構(gòu)，子節(jié)點(diǎn)的報(bào)文只有主節(jié)點(diǎn)接收(點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式)，主節(jié)點(diǎn)的報(bào)文所有子節(jié)點(diǎn)均接收(廣播模式)。模擬量消息通訊時(shí)各節(jié)點(diǎn)間采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式。4 結(jié)束語本文針對(duì)混合動(dòng)力汽車的特點(diǎn)，詳細(xì)介紹了CAN總線的控制系統(tǒng)及子系統(tǒng)的任務(wù)、網(wǎng)絡(luò)圖，為了實(shí)現(xiàn)整車控制、能源管理，采用高、低速雙CAN總線結(jié)構(gòu)，并通過信息模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)