基于CAN總線的電動汽車實驗平臺
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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和使用可靠等優(yōu)點，目前己被廣泛運用于汽車工業(yè)、航空工業(yè)和工業(yè)控制等自動化領(lǐng)域。
2 CAN總線在電動汽車上的應(yīng)用
由于電動汽車的很多部分都由獨立的電子控制器進行控制，為了將整個電動汽車內(nèi)各系統(tǒng)進行統(tǒng)一管理，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和相互之間協(xié)同工作，利用CAN總線進行數(shù)據(jù)傳遞是一個必然的趨勢。
3 實驗平臺組成及其功能
電動汽車實驗平臺由主電機驅(qū)動試驗臺。一體化電機及其驅(qū)動系統(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)處理后進行顯示。我們通過DDB可以了解各子系統(tǒng)的運行狀況。數(shù)據(jù)顯示操控板由數(shù)據(jù)顯示部分、電機油門和擋位控制部分以及電氣安全模擬試驗裝置三部分組成。
電機油門和擋位控制部分由一個旋鈕變阻器和一個換擋器組成，通過操作換檔器可以控制電機的起停、旋轉(zhuǎn)方向和電機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的輸出功率。
電氣安全模擬試驗裝置可以通過調(diào)整正/負母線絕緣電阻的大小來檢驗在不同絕緣狀態(tài)下電動汽車各主要系統(tǒng)運行是否可靠。
數(shù)據(jù)顯示操控板由三個CAN節(jié)點組成，它們將CAN傳送的數(shù)據(jù)處理后送到數(shù)碼管進行顯示。三個節(jié)點分別接收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)進行處理，最后顯示各系統(tǒng)的運行參數(shù)，同時根據(jù)參數(shù)進行相應(yīng)的操作。這樣在整個實驗平臺中就有6個CAN節(jié)點接到同一個CAN總線上，如圖1所示。
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4.1 電路設(shè)計
三個顯示節(jié)點的硬件電路在結(jié)構(gòu)上基本一致，只是各個I/O口的使用方式不一樣。如圖2所示，整個電路由4個部分組成，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)含一個支持CAN2.0A/B的控制器、8通道10位的AD轉(zhuǎn)換口、一個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)計時使用了一個DC/DC隔離電源來將收發(fā)器電源和芯片其他部分電源進行隔離，電路如圖5、6所示。
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