纯电动轿车主控制器CAN总线接口设计及应用概要

1、文章编号：100422261(20040120010203纯电动轿车主控制器CAN总线接口设计及应用S 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C AN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”日电动轿车开发中应用了 C AN总线网络，给出了软硬件接口设计 实际应用表明,C AN总线的软硬件接口设计是可行的.关键词:通信1994-2009；总线;电动轿车中图分类号:U463.3文献标识码: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电动汽车动力总成控制系统结构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C AN总线交换信息，见图1.图1动力总成系统结构Fig.1 Structure of the pow er train system电机驱动控制器执行扭矩指令，并对电机状态进行监控；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

5、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C AN2.0B扩展格式，波特率设为250K B/s 1.2主控制器CAN接口设计主控制器采用MOT ORO LA公司的MC68376微处理器，它的内部集成了一个功能完善C AN控制器T ou日收稿日期:2003209210 基金项目：国家863电动汽车重大专项课题资助 项目（2002AA501612第一作者:汪葵（1977，男，硕士第20卷第1期2004年3月天津理工学院学报JOURNA L OF TIAN

6、 JIN INSTITUTE OF TECHN OLOG Y V ol.20N o.1Mar.2004C AN,可用于汽车和工业控制系统的 C AN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T ou2C AN模块的功能特征：1T ouC AN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2T ouC AN模块对消息缓冲区采用 徼活/停滞”机制3T ouC AN模块的力卩锁/释放/忙”机制,确保接收过程中数据的连贯一致性2.1

7、 T ouC AN接口硬件设计图2为主控制器的T ouC AN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C AN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：图2 CAN接口硬件电路设计Fig.2 CAN in terface h ardw are desig n1总线两个最远端匹配120Q的电阻.实践表明，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.28

8、2C250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.2.2 T ouC AN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T ouC AN接口程序分为3个部分:C AN的初始化函数 v oid can-init(,C AN 发送函数 v oid can send(.C AN接受函数v oid can2recieve（流程图见图3.1?2004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图3 CAN通信的软件流程Fig.3 the softw are flow ch art of CAN com muni catio n3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经完成了动力性能试验和道路匹配试验，试验中CAN总线表现了很 好的可靠性.整车和主控制器通过了国家认证实验室的电磁兼容测试.因此可以