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CAN總線(xiàn)技術(shù)在CFA6470型混合動(dòng)力汽車(chē)中的應用

作者： 時(shí)間：2013-01-17 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò ) 收藏
1　引　言

混合動(dòng)力汽車(chē)（HEV）表示有多種動(dòng)力參與汽車(chē)驅動(dòng)，一般指的是燃油發(fā)動(dòng)機和電機這兩種動(dòng)力。目前，國內和國際上對混合動(dòng)力汽車(chē)的研究和開(kāi)發(fā)方興未艾，這種車(chē)綜合了傳統汽車(chē)引擎驅動(dòng)與電機驅動(dòng)的兩大優(yōu)點(diǎn)。主要能源仍然是汽油、柴油。混合動(dòng)力汽車(chē)既充分發(fā)揮了燃料發(fā)動(dòng)機持續工作時(shí)間長(cháng)、動(dòng)力性好的優(yōu)點(diǎn)，又可以發(fā)揮電動(dòng)機無(wú)污染、低噪聲的好處，具有低油耗、低污染的特性。并且，混合動(dòng)力汽車(chē)可以在運行過(guò)程中維持電量的均衡，不像純電動(dòng)汽車(chē)需要配備專(zhuān)用的充電器等配套設備。在不遠的將來(lái)，混合動(dòng)力車(chē)將與傳統燃油車(chē)、純電動(dòng)車(chē)形成三足鼎立的局面。

混合動(dòng)力汽車(chē)在傳統的燃油車(chē)的基礎上，新增了電機、電池等部件，從而需要電機控制器、電池管理系統、能源總成控制系統對發(fā)動(dòng)機、電機進(jìn)行協(xié)調控制，使各設備工作在高效區，提高能源的利用率，使整車(chē)性能最佳。傳統燃油車(chē)內的制動(dòng)控制器、變速器控制器、發(fā)動(dòng)機ECU（Engine ControlUnit）等電控設備、儀表儀器采用CAN總線(xiàn)進(jìn)行通訊，CAN總線(xiàn)具有實(shí)時(shí)性強、傳輸距離遠、抗電磁干擾能力強、成本低、多主站等特點(diǎn)，混合動(dòng)力汽車(chē)沿用燃油車(chē)的傳統，新增的電機控制器、電池管理系統、能源總成控制系統也采用CAN總線(xiàn)聯(lián)成一體，進(jìn)行信息的交換。

2　CAN總線(xiàn)技術(shù)簡(jiǎn)介

CAN（Controller Area Network）是一種先進(jìn)的串行通信協(xié)議，它最初是為了解決汽車(chē)中眾多的控制與測試儀器之間的數據交換而開(kāi)發(fā)的一種串行數據通訊總線(xiàn)，屬于現場(chǎng)總線(xiàn)范疇。1993年CAN總線(xiàn)成為國際標準（ISO11898：道路車(chē)輛的高速控制局域網(wǎng)數字信息交換標準），它有效支持分布式控制及實(shí)時(shí)控制，并采用了帶優(yōu)先級的CSMA／CD協(xié)議對總線(xiàn)進(jìn)行仲裁。因此，CAN總線(xiàn)允許多站點(diǎn)同時(shí)發(fā)送，這樣，既保證了信息處理的實(shí)時(shí)性，又使得CAN總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )可以構成多主結構的系統，保證了系統的可靠性。另外，CAN采用短幀結構，且每幀信息都有校驗及其他檢錯措施，保證了數據的實(shí)時(shí)性、低傳輸出錯率。其傳輸介質(zhì)可以使用雙絞線(xiàn)、同軸電纜或光纖。

3　混合動(dòng)力汽車(chē)CAN總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )

下面以長(cháng)豐CFA6470HEV混合動(dòng)力汽車(chē)為例加以討論。CFA6470HEV以CFA6470G四輪驅動(dòng)越野車(chē)為平臺，去掉了分動(dòng)箱，發(fā)動(dòng)機僅驅動(dòng)后橋，電機以鎳氫動(dòng)力電池為能源驅動(dòng)前橋，前輪、后輪通過(guò)地面摩擦力達到速度一致。能源總成控制系統根據整車(chē)的狀態(tài)協(xié)調控制發(fā)動(dòng)機的啟停、電機的出力。整個(gè)CFA6470HEV功能結構圖如圖1所示。

針對CFA6470HEV混合動(dòng)力汽車(chē)，我們組建了如圖2所示的CFA6470HEV混合動(dòng)力汽車(chē)CAN控制網(wǎng)絡(luò )。

其中能源總成控制系統、電機控制器以TMS320LF240x（參見(jiàn)TI公司：TMS320LF24xADSPControllers Reference Guide，1999）系列數字信號處理器為CPU，電池管理系統、數據采集顯示器以89C52為CPU。其各節點(diǎn)間的數據信息流圖見(jiàn)圖3。

4　混合動(dòng)力汽車(chē)能源總成控制系統CAN接口設計

混合動(dòng)力汽車(chē)能源總成控制系統作為混合動(dòng)力汽車(chē)的中央處理器，要求實(shí)時(shí)性高、運算能力強，且要與CAN總線(xiàn)相連，故其CPU選用TI公司內嵌CAN控制器的TMS320LF2407A。

4．1　TMS320LF2407ACAN控制器簡(jiǎn)介

TMS320LF2407A的CAN控制器模塊是一個(gè)完全的CAN控制器，該控制器是一個(gè)16位的外設模塊，完全支持CAN2．0B協(xié)議，支持數據幀、遠程幀，可工作在標準模式或擴展模式下，它采用郵箱發(fā)送、接收數據，對接收郵箱可配置接收屏蔽字，可編程位定時(shí)器、可編程中斷配置、可編程CAN總線(xiàn)喚醒功能，自動(dòng)回復遠程請求，當發(fā)送出現錯誤或仲裁時(shí)丟失數據時(shí)，CAN控制器自動(dòng)重發(fā)，具有總線(xiàn)錯誤診斷功能，可工作在自測試模式下。

TMS320LF2407A的CAN控制器采用郵箱機制發(fā)送、接收數據，有別于一般的CAN控制器。一般的CAN控制器（如SJA1000）只有一個(gè)發(fā)送數據區、一個(gè)接收緩沖區，再加64字節接收緩沖區，當發(fā)送不同標識符數據幀時(shí)，須改變標識符寄存器。當接收不同標識符數據幀時(shí)，屏蔽寄存器須對不同標識符的數據幀都開(kāi)放。而TMS320LF2407A的CAN控制器有6個(gè)郵箱，其中2個(gè)接收郵箱（MBOX0、1），2個(gè)發(fā)送郵箱（MBOX4、5），2個(gè)可配置為接收或發(fā)送郵箱（MBOX2、3），每個(gè)發(fā)送郵箱相當于一個(gè)發(fā)送數據區，每個(gè)接收郵箱等同于一個(gè)接收數據區，使得TMS320LF2407A在不改變標識符寄存器或接收屏蔽寄存器的情況下最少可接收2幀（最多4幀）不同標識符的數據幀，最少可發(fā)送2幀（最多4幀）不同標識符的數據幀，但不可同時(shí)為最多，這對發(fā)送、接收數據幀類(lèi)型不多的CAN節點(diǎn)很適用。
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