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電動(dòng)汽車(chē)監控平臺的設計與開(kāi)發(fā)

作者: 時(shí)間:2011-04-06 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò ) 收藏

摘 要:本文基于DSP 的開(kāi)發(fā)平臺,設計了電機控制器節點(diǎn)的通信程序。為了有效地監控及各子系統,設計了CAN 總線(xiàn)的應用層協(xié)議和監控系統。實(shí)驗表明,該監控系統能通過(guò)CAN 總線(xiàn)與其它節點(diǎn)通信,進(jìn)而實(shí)現實(shí)時(shí)在線(xiàn)數據監控和故障診斷。

本文引用地址:http://dyxdggzs.com/article/197474.htm

關(guān)鍵詞:CAN 總線(xiàn);電動(dòng)汽車(chē);TMS320LF2407

Design and Development of a Test Platform for the Electric Vehicle
Yao Zhen Xie Guo-lin Li You-xin Liu Fang-ming
Luo Zhu-wen Deng Xian-quan
(1. Guangdong University of Technology, Guangzhou, Guangdong, china,
510006; 2. Shenzhen Wuzhoulong Automobile Co., Ltd. Shenzhen,
Guangdong, china, 518116)
Abstract: Based on the DSP platform, the author designs a communication
program for motor controller. In order to control and monitor the dynamic
system and other subsystems of an electric vehicle (EV) effectively, the monitor
system and EV CAN bus application layer protocol are developed. It is proved in
the condition of lab that the monitor system can be used to communicate with
other nodes of the car through the CAN bus so as to realize the on-line data
monitoring and fault diagnosis.
Key Words: Controller Area Network, Electric Vehicle, TMS320LF2407

1 前言
電動(dòng)汽車(chē)中的電控單元多、內部空間小、環(huán)境干擾大,對控制系統、通
信系統提出了更高的要求。CAN 以其良好的運行特性,極高的可靠性和獨特
的設計,特別適合電動(dòng)汽車(chē)各電子控制單元之間的通信。為了更好地在實(shí)驗
室進(jìn)行研究,建立了一個(gè)功能比較完善的試驗測試平臺,能夠對CAN 總線(xiàn)系
統及其網(wǎng)絡(luò )協(xié)議進(jìn)行研究。首先,基于DSP 的開(kāi)發(fā)設計了電機控制器節點(diǎn)的
通信程序。其次,深入了解CAN 總線(xiàn)在電動(dòng)汽車(chē)中的應用需求,設計了CAN
總線(xiàn)的應用層協(xié)議。最后,為檢驗設計協(xié)議的可行性,利用VB6.0 開(kāi)發(fā)了電
動(dòng)汽車(chē)的監控系統,并為監控數據建立了數據庫,方便管理數據。

2 電機控制器節點(diǎn)的設計
針對電動(dòng)汽車(chē)電機控制器的特點(diǎn),選用TI 公司的TMS320LF2407 芯片作
為電機控制器的處理器。采用模塊化的設計思想,編寫(xiě)了電機控制器節點(diǎn)的
通信程序,可方便移植到基于DSP 的電機控制器或其他控制單元中。
在電動(dòng)汽車(chē)的CAN 總線(xiàn)系統中,電機控制器的實(shí)時(shí)性要求高,屬于高速節點(diǎn),波特率設為1 兆波特。電機控制器節點(diǎn)主要是接收總線(xiàn)上傳來(lái)的電機工作模式、SOC、車(chē)速、加速踏板位置和制動(dòng)踏板位置等控制信息,同時(shí)發(fā)送電機的工作溫度、電機故障、工作狀態(tài)等實(shí)時(shí)信息。本文中利用DSP2407的郵箱2 作為接收郵箱,郵箱5 作為發(fā)送郵箱,20 毫秒定時(shí)發(fā)送一次。

3 電動(dòng)汽車(chē)監控系統設計
在實(shí)驗室模擬電動(dòng)汽車(chē)CAN 總線(xiàn)系統,以PC 機(帶USB-CAN 模塊)作
為電動(dòng)汽車(chē)的總控制器。利用CAN-bus 通用測試軟件的運行機制和工作原
理,設計了基于PC 機的電動(dòng)汽車(chē)CAN 總線(xiàn)技術(shù)的監控系統。
3.1 監控系統概述
監控系統通過(guò)控制臺(帶USB-CAN 模塊的PC 機)對電機控制器、電池
控制器以及離合控制器進(jìn)行監控。運行主界面如圖1 所示。能根據需要在
CAN 總線(xiàn)中收發(fā)參數,實(shí)現對總線(xiàn)各節點(diǎn)的監視和控制。例如,電機參數,
包括SOC、車(chē)速、故障等級、工作模式、故障代碼、工作溫度等。監控系統
還可根據系統擴展需要,提供創(chuàng )建節點(diǎn)的功能。另外,還提供數據管理功能。
在監控系統執行過(guò)程中,采集到的數據會(huì )被記錄到Microsoft Access 數據
庫中,可以用表格形式實(shí)時(shí)顯視,還可以通過(guò)輸出按鈕由軟件Excel 打開(kāi)。

圖1 電動(dòng)汽車(chē)監控系統運行界面

3.2 監控系統通信協(xié)議
在CAN 協(xié)議中只定義了數據鏈路層和物理層兩層協(xié)議,缺乏對信息處理
的規范,而一個(gè)完整的網(wǎng)絡(luò )系統中離不開(kāi)人機交互的應用進(jìn)程,所以必須由
用戶(hù)定義應用層協(xié)議。根據電動(dòng)汽車(chē)運行的特點(diǎn),設計了監控系統的通信協(xié)
議。大體上將電動(dòng)汽車(chē)上各電子控制單元(ECU)分為高速和低速節點(diǎn)兩大
類(lèi)。其中高速節點(diǎn)包括電機控制器、發(fā)動(dòng)機控制器、電池控制器、ABS/ASR
控制單元和能量管理單元等,在它們的ID 碼設置較高的優(yōu)先級。低速節點(diǎn)
包括空調系統、儀表顯示系統、車(chē)燈系統等。表1 給出了電動(dòng)汽車(chē)各節點(diǎn)之
間接收及發(fā)送的信號類(lèi)型。根據電動(dòng)汽車(chē)各節點(diǎn)之間接收及發(fā)送的數據,對各節點(diǎn)之間需要交換的信息的類(lèi)型,所包含的參數以及表示方法有具體的說(shuō)明。例如在電機控制器節點(diǎn)發(fā)送的8 個(gè)字節分別定義為:電機轉速(雙字節)、電機轉矩(雙字節)、工作溫度(單字節)、錯誤等級及代碼(單字節)、工作模式(單字節)還有一個(gè)字節作為備用。表1 電動(dòng)汽車(chē)各節點(diǎn)之間接收及發(fā)送的數據明。例如在電機控制器節點(diǎn)發(fā)送的8 個(gè)字節分別定義為:電機轉速(雙字節)、電機轉矩(雙字節)、工作溫度(單字節)、錯誤等級及代碼(單字節)、工作模式(單字節)還有一個(gè)字節作為備用。
表1 電動(dòng)汽車(chē)各節點(diǎn)之間接收及發(fā)送的數據


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