基于CAN總線的電動(dòng)汽車實(shí)驗(yàn)平臺(tái)
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1 概述
控制器局域網(wǎng)CAN（Controller Area Network）是國際上應(yīng)用最為廣泛的現(xiàn)場總線之一， 20世紀(jì)80年代末由德國Bosch公司最先提出，應(yīng)用于汽車工業(yè)中。CAN總線由于具有抗干擾性強(qiáng)和使用可靠等優(yōu)點(diǎn)，目前己被廣泛運(yùn)用于汽車工業(yè)、航空工業(yè)和工業(yè)控制等自動(dòng)化領(lǐng)域。
2 CAN總線在電動(dòng)汽車上的應(yīng)用
由于電動(dòng)汽車的很多部分都由獨(dú)立的電子控制器進(jìn)行控制，為了將整個(gè)電動(dòng)汽車內(nèi)各系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一管理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和相互之間協(xié)同工作，利用CAN總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞是一個(gè)必然的趨勢。
3 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)組成及其功能
電動(dòng)汽車實(shí)驗(yàn)平臺(tái)由主電機(jī)驅(qū)動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)。一體化電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（MC）、電氣安全系統(tǒng)（ECS）和電池管理系統(tǒng)（BMS）將各自系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)通過CAN 總線傳遞到數(shù)據(jù)顯示操控板（DDB），DDB將數(shù)據(jù)處理后進(jìn)行顯示。我們通過DDB可以了解各子系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。數(shù)據(jù)顯示操控板由數(shù)據(jù)顯示部分、電機(jī)油門和擋位控制部分以及電氣安全模擬試驗(yàn)裝置三部分組成。
電機(jī)油門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，通過操作換檔器可以控制電機(jī)的起停、旋轉(zhuǎn)方向和電機(jī)能夠輸出的最大功率；而通過旋轉(zhuǎn)旋鈕變阻器可以控制電機(jī)的輸出功率。
電氣安全模擬試驗(yàn)裝置可以通過調(diào)整正/負(fù)母線絕緣電阻的大小來檢驗(yàn)在不同絕緣狀態(tài)下電動(dòng)汽車各主要系統(tǒng)運(yùn)行是否可靠。
數(shù)據(jù)顯示操控板由三個(gè)CAN節(jié)點(diǎn)組成，它們將CAN傳送的數(shù)據(jù)處理后送到數(shù)碼管進(jìn)行顯示。三個(gè)節(jié)點(diǎn)分別接收MC、BMS和ECS傳上來的數(shù)據(jù)，然后根據(jù)協(xié)議將數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，最后顯示各系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，同時(shí)根據(jù)參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的操作。這樣在整個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中就有6個(gè)CAN節(jié)點(diǎn)接到同一個(gè)CAN總線上，如圖1所示。
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4.1 電路設(shè)計(jì)
三個(gè)顯示節(jié)點(diǎn)的硬件電路在結(jié)構(gòu)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(shù)據(jù)顯示驅(qū)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(dǎo)體部）的8位單片機(jī)MC68HC908GZ16。它使用的是Freescale高性能的 CPU08核心，具有16kb Flash和1kb RAM，內(nèi)含一個(gè)支持CAN2.0A/B的控制器、8通道10位的AD轉(zhuǎn)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(dá)到 20mA，同時(shí)支持在線編程調(diào)試。MCU的外圍晶振電路如圖3所示，燒寫電路如圖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(shè)計(jì)時(shí)使用了一個(gè)DC/DC隔離電源來將收發(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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