基于CAN總線的電動(dòng)汽車整車參數(shù)測(cè)試網(wǎng)絡(luò).docx

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1、基于CAN總線的電動(dòng)汽車整車參數(shù)測(cè)試網(wǎng)絡(luò)????1、引言現(xiàn)代交通的迅猛發(fā)展帶來(lái)的能源與環(huán)境危機(jī)已經(jīng)成為世界性的難題。發(fā)展電動(dòng)汽車，采用清潔能源，被認(rèn)為是最好的解決方案之一。為此，各國(guó)投入了大量的人力物力進(jìn)行電動(dòng)汽車的研究，并取得了可喜成果。電動(dòng)汽車不僅包括傳統(tǒng)汽車的運(yùn)行速度、行駛里程等參數(shù)，還包括電動(dòng)汽車獨(dú)有的能耗、電源電壓、電流及電機(jī)轉(zhuǎn)速等電氣參數(shù)，參數(shù)多達(dá)100多項(xiàng)。掌握這些參數(shù)對(duì)于分析電動(dòng)汽車整體運(yùn)行性能有著重要意義。這些參數(shù)類型各異、位置分散，要想集中測(cè)量存在很大困難。因此，需要分散測(cè)量，再通過(guò)監(jiān)控節(jié)點(diǎn)集中顯示和記錄的方式

2、構(gòu)造測(cè)試網(wǎng)絡(luò)。控制器局域網(wǎng)CAN（controllerareanetwork）能有效支持分布式和實(shí)時(shí)控制的串行通訊，與其它現(xiàn)場(chǎng)總線相比，它具有簡(jiǎn)單可靠、速率高、無(wú)主從以及連接方便等諸多優(yōu)點(diǎn)，是一種在汽車車載測(cè)控網(wǎng)絡(luò)中成熟應(yīng)用的總線形式。因此，我們選用CAN總線構(gòu)造電動(dòng)汽車整車參數(shù)測(cè)試網(wǎng)絡(luò)。2、??CAN總線網(wǎng)絡(luò)總體結(jié)構(gòu)2.1監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)總體結(jié)構(gòu)圖1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖電動(dòng)汽車整車運(yùn)行參數(shù)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)共由9個(gè)CAN節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，包括1個(gè)負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)調(diào)度與數(shù)據(jù)處理的PC104監(jiān)控節(jié)點(diǎn)和8個(gè)單片機(jī)數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)。8個(gè)數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)包括1個(gè)車輛參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)、1個(gè)

3、動(dòng)力電池參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)、1個(gè)輔助電池參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)、1個(gè)電機(jī)參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)和4個(gè)電池參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)。由于動(dòng)力電池節(jié)點(diǎn)、輔助電池節(jié)點(diǎn)和電機(jī)節(jié)點(diǎn)采集的參數(shù)都是電壓、電流以及充放電的能量，因此可以將這三個(gè)節(jié)點(diǎn)作為一類節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，統(tǒng)稱為電量參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)。動(dòng)力電池由40節(jié)12V鉛酸蓄電池串聯(lián)而成，串聯(lián)電池組的性能取決于每節(jié)電池的性能，40組電池參數(shù)在4個(gè)電池節(jié)點(diǎn)中分別進(jìn)行測(cè)量，每個(gè)節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)測(cè)試10節(jié)電池的參數(shù)，因此4個(gè)電池參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)是另一類數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)。此外，還有1個(gè)車輛參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)，主要采集車輛的各種狀態(tài)，包括車輛啟動(dòng)、停止，空調(diào)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，發(fā)動(dòng)

4、機(jī)的轉(zhuǎn)速（針對(duì)混合動(dòng)力車），電機(jī)轉(zhuǎn)速。因此這個(gè)系統(tǒng)包括了3類數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)，即電量節(jié)點(diǎn)、電池節(jié)點(diǎn)和車輛節(jié)點(diǎn)。整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。在整個(gè)的系統(tǒng)中，共有3類8個(gè)數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)，完成146項(xiàng)參數(shù)的采集。采集的數(shù)據(jù)通過(guò)CAN總線將數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)控節(jié)點(diǎn)，監(jiān)控節(jié)點(diǎn)也通過(guò)微處理器完成總線上數(shù)據(jù)的接收。同時(shí)，該節(jié)點(diǎn)通過(guò)雙口RAM和一臺(tái)PC104計(jì)算機(jī)的ISA總線通訊，PC104通過(guò)雙口RAM獲取監(jiān)控節(jié)點(diǎn)從總線上收到的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示和記錄。同時(shí)，PC104還通過(guò)一個(gè)串行口直接接收GPS數(shù)據(jù)接收板的車輛速度、經(jīng)緯度和時(shí)鐘信息，并作為同步信息進(jìn)

5、行記錄和顯示，以便將汽車的實(shí)時(shí)性能與速度和運(yùn)行地況聯(lián)系起來(lái)。信息每0.5秒記錄一次，采用變化記錄的數(shù)據(jù)壓縮算法，并以*.dat文件格式進(jìn)行存儲(chǔ)。2.2網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)男畔AN總線是通過(guò)信息幀傳輸數(shù)據(jù)的，可分為數(shù)據(jù)幀、遠(yuǎn)程幀、錯(cuò)誤幀和超載幀。信息以報(bào)文為單位傳輸，不同的報(bào)文以標(biāo)識(shí)符（ID）進(jìn)行區(qū)分，標(biāo)識(shí)符越小，報(bào)文的優(yōu)先級(jí)越高。監(jiān)控節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息的報(bào)文標(biāo)識(shí)符為00H，用于向數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)發(fā)送查詢信息，采集節(jié)點(diǎn)收到監(jiān)控節(jié)點(diǎn)的查詢信息后，向總線上發(fā)送自己的一包數(shù)據(jù)，監(jiān)控節(jié)點(diǎn)收到以后確認(rèn)此節(jié)點(diǎn)工作正常。通過(guò)這種方式，監(jiān)控節(jié)點(diǎn)可以隨時(shí)查詢網(wǎng)絡(luò)中連

6、接了那些數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)。由于報(bào)文所帶數(shù)據(jù)長(zhǎng)度最大為8字節(jié)，對(duì)于測(cè)量參數(shù)較多的電量節(jié)點(diǎn)和電池節(jié)點(diǎn)，需要分配較多的報(bào)文標(biāo)識(shí)符。每個(gè)電量節(jié)點(diǎn)分配2個(gè)標(biāo)識(shí)符，每節(jié)電池分配1個(gè)標(biāo)識(shí)符。因?yàn)榕c參數(shù)相聯(lián)系的報(bào)文標(biāo)識(shí)符是固定的，根據(jù)收到的標(biāo)識(shí)符就可判斷收到的是哪個(gè)參數(shù)。電動(dòng)汽車整車參數(shù)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)中傳送的報(bào)文標(biāo)識(shí)符（ID）與參數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)表1：表1報(bào)文標(biāo)識(shí)符與參數(shù)對(duì)應(yīng)表3、數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)作為一個(gè)運(yùn)行參數(shù)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)采集是系統(tǒng)工作的基礎(chǔ)。本系統(tǒng)共有3類8個(gè)數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)，即車輛參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)，3個(gè)電量參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)和4個(gè)電池參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)。下面將分別就3

7、類節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)進(jìn)行介紹。系統(tǒng)中所有的數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)都采用如圖2所示的結(jié)構(gòu)，包括一個(gè)微處理器、一個(gè)CAN控制器和一個(gè)CAN收發(fā)器。微處理器采用INTEL公司的80C196KB，主要負(fù)責(zé)采集外界的各項(xiàng)參數(shù)，同時(shí)管理和調(diào)度節(jié)點(diǎn)的工作，當(dāng)采集到一組合理的數(shù)據(jù)以后，通過(guò)操作CAN控制器向總線上發(fā)送數(shù)據(jù)。CAN控制器選用了SJA1000，它集成了CAN2.0A和CAN2.0B的總線協(xié)議，負(fù)責(zé)完成數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。CAN收發(fā)器82C250是CAN控制器和物理總線的接口，其內(nèi)部驅(qū)動(dòng)電路具有限流電路，提供對(duì)總線的差動(dòng)發(fā)送和接收功能，同時(shí)采用了光電隔離同

8、總線交換數(shù)據(jù)，有助于抑制汽車等惡劣電氣環(huán)境下的瞬變干擾。3.1車輛參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)車輛節(jié)點(diǎn)采集的參數(shù)包括車輛啟動(dòng)、停止的狀態(tài)，空調(diào)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，電機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速信息，從采集參數(shù)的特征來(lái)看，分為開(kāi)關(guān)量和頻率量。對(duì)于開(kāi)關(guān)量的采集，無(wú)需額外的傳感器，只