基于CAN總線(xiàn)的電動(dòng)汽車(chē)實(shí)驗平臺
1 概述
控制器局域網(wǎng)CAN(Controller Area Network)是國際上應用最為廣泛的現場(chǎng)總線(xiàn)之一, 20世紀80年代末由德國B(niǎo)osch公司最先提出,應用于汽車(chē)工業(yè)中。CAN總線(xiàn)由于具有抗干擾性強和使用可靠等優(yōu)點(diǎn),目前己被廣泛運用于汽車(chē)工業(yè)、航空工業(yè)和工業(yè)控制等自動(dòng)化領(lǐng)域。
2 CAN總線(xiàn)在電動(dòng)汽車(chē)上的應用
由于電動(dòng)汽車(chē)的很多部分都由獨立的電子控制器進(jìn)行控制,為了將整個(gè)電動(dòng)汽車(chē)內各系統進(jìn)行統一管理,實(shí)現數據共享和相互之間協(xié)同工作,利用CAN總線(xiàn)進(jìn)行數據傳遞是一個(gè)必然的趨勢。
3 實(shí)驗平臺組成及其功能
電動(dòng)汽車(chē)實(shí)驗平臺由主電機驅動(dòng)試驗臺。一體化電機及其驅動(dòng)系統(MC)、電氣安全系統(ECS)和電池管理系統(BMS)將各自系統的運行參數通過(guò)CAN 總線(xiàn)傳遞到數據顯示操控板(DDB),DDB將數據處理后進(jìn)行顯示。我們通過(guò)DDB可以了解各子系統的運行狀況。數據顯示操控板由數據顯示部分、電機油門(mén)和擋位控制部分以及電氣安全模擬試驗裝置三部分組成。
電機油門(mén)和擋位控制部分由一個(gè)旋鈕變阻器和一個(gè)換擋器組成,通過(guò)操作換檔器可以控制電機的起停、旋轉方向和電機能夠輸出的最大功率;而通過(guò)旋轉旋鈕變阻器可以控制電機的輸出功率。
電氣安全模擬試驗裝置可以通過(guò)調整正/負母線(xiàn)絕緣電阻的大小來(lái)檢驗在不同絕緣狀態(tài)下電動(dòng)汽車(chē)各主要系統運行是否可靠。
數據顯示操控板由三個(gè)CAN節點(diǎn)組成,它們將CAN傳送的數據處理后送到數碼管進(jìn)行顯示。三個(gè)節點(diǎn)分別接收MC、BMS和ECS傳上來(lái)的數據,然后根據協(xié)議將數據進(jìn)行處理,最后顯示各系統的運行參數,同時(shí)根據參數進(jìn)行相應的操作。這樣在整個(gè)實(shí)驗平臺中就有6個(gè)CAN節點(diǎn)接到同一個(gè)CAN總線(xiàn)上,如圖1所示。
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4.1 電路設計
三個(gè)顯示節點(diǎn)的硬件電路在結構上基本一致,只是各個(gè)I/O口的使用方式不一樣。如圖2所示,整個(gè)電路由4個(gè)部分組成,分別是MCU及其外圍電路、CAN收發(fā)器電路、數據顯示驅動(dòng)控制電路和外圍控制電路。
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MCU采用的是Freescale公司(原Motorola半導體部)的8位單片機MC68HC908GZ16。它使用的是Freescale高性能的 CPU08核心,具有16kb Flash和1kb RAM,內含一個(gè)支持CAN2.0A/B的控制器、8通道10位的AD轉換口、一個(gè)SPI模塊和2路PWM輸出,部分I/O口的輸出電流可以達到 20mA,同時(shí)支持在線(xiàn)編程調試。MCU的外圍晶振電路如圖3所示,燒寫(xiě)電路如圖4所示。
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CAN收發(fā)器選擇的是PHILIPS公司的PCA82C250,光耦選擇的是高速光耦6N317??紤]到避免干擾,在設計時(shí)使用了一個(gè)DC/DC隔離電源來(lái)將收發(fā)器電源和芯片其他部分電源進(jìn)行隔離,電路如圖5、6所示。
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