CAN總線技術(shù)在CFA6470型混合動(dòng)力汽車中的應(yīng)用
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混合動(dòng)力汽車（HEV）表示有多種動(dòng)力參與汽車驅(qū)動(dòng)，一般指的是燃油發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)這兩種動(dòng)力。目前，國(guó)內(nèi)和國(guó)際上對(duì)混合動(dòng)力汽車的研究和開(kāi)發(fā)方興未艾，這種車綜合了傳統(tǒng)汽車引擎驅(qū)動(dòng)與電機(jī)驅(qū)動(dòng)的兩大優(yōu)點(diǎn)。主要能源仍然是汽油、柴油。混合動(dòng)力汽車既充分發(fā)揮了燃料發(fā)動(dòng)機(jī)持續(xù)工作時(shí)間長(zhǎng)、動(dòng)力性好的優(yōu)點(diǎn)，又可以發(fā)揮電動(dòng)機(jī)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)力汽車可以在運(yùn)行過(guò)程中維持電量的均衡，不像純電動(dòng)汽車需要配備專用的充電器等配套設(shè)備。在不遠(yuǎn)的將來(lái)，混合動(dòng)力車將與傳統(tǒng)燃油車、純電動(dòng)車形成三足鼎立的局面。
混合動(dòng)力汽車在傳統(tǒng)的燃油車的基礎(chǔ)上，新增了電機(jī)、電池等部件，從而需要電機(jī)控制器、電池管理系統(tǒng)、能源總成控制系統(tǒng)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，使各設(shè)備工作在高效區(qū)，提高能源的利用率，使整車性能最佳。傳統(tǒng)燃油車內(nèi)的制動(dòng)控制器、變速器控制器、發(fā)動(dòng)機(jī)ECU（Engine ControlUnit）等電控設(shè)備、儀表儀器采用CAN總線進(jìn)行通訊，CAN總線具有實(shí)時(shí)性強(qiáng)、傳輸距離遠(yuǎn)、抗電磁干擾能力強(qiáng)、成本低、多主站等特點(diǎn)，混合動(dòng)力汽車沿用燃油車的傳統(tǒng)，新增的電機(jī)控制器、電池管理系統(tǒng)、能源總成控制系統(tǒng)也采用CAN總線聯(lián)成一體，進(jìn)行信息的交換。
2 CAN總線技術(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中眾多的控制與測(cè)試儀器之間的數(shù)據(jù)交換而開(kāi)發(fā)的一種串行數(shù)據(jù)通訊總線，屬于現(xiàn)場(chǎng)總線范疇。1993年CAN總線成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（ISO11898：道路車輛的高速控制局域網(wǎng)數(shù)字信息交換標(biāo)準(zhǔn)），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(jí)的CSMA／CD協(xié)議對(duì)總線進(jìn)行仲裁。因此，CAN總線允許多站點(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總線網(wǎng)絡(luò)可以構(gòu)成多主結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，保證了系統(tǒng)的可靠性。另外，CAN采用短幀結(jié)構(gòu)，且每幀信息都有校驗(yàn)及其他檢錯(cuò)措施，保證了數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性、低傳輸出錯(cuò)率。其傳輸介質(zhì)可以使用雙絞線、同軸電纜或光纖。
3 混合動(dòng)力汽車CAN總線網(wǎng)絡(luò)
下面以長(zhǎng)豐CFA6470HEV混合動(dòng)力汽車為例加以討論。CFA6470HEV以CFA6470G四輪驅(qū)動(dòng)越野車為平臺(tái)，去掉了分動(dòng)箱，發(fā)動(dòng)機(jī)僅驅(qū)動(dòng)后橋，電機(jī)以鎳氫動(dòng)力電池為能源驅(qū)動(dòng)前橋，前輪、后輪通過(guò)地面摩擦力達(dá)到速度一致。能源總成控制系統(tǒng)根據(jù)整車的狀態(tài)協(xié)調(diào)控制發(fā)動(dòng)機(jī)的啟停、電機(jī)的出力。整個(gè)CFA6470HEV功能結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。
混合動(dòng)力汽車能源總成控制系統(tǒng)作為混合動(dòng)力汽車的中央處理器，要求實(shí)時(shí)性高、運(yùn)算能力強(qiáng)，且要與CAN總線相連，故其CPU選用TI公司內(nèi)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(shè)模塊，完全支持CAN2．0B協(xié)議，支持?jǐn)?shù)據(jù)幀、遠(yuǎn)程幀，可工作在標(biāo)準(zhǔn)模式或擴(kuò)展模式下，它采用郵箱發(fā)送、接收數(shù)據(jù)，對(duì)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總線喚醒功能，自動(dòng)回復(fù)遠(yuǎn)程請(qǐng)求，當(dāng)發(fā)送出現(xiàn)錯(cuò)誤或仲裁時(shí)丟失數(shù)據(jù)時(shí)，CAN控制器自動(dòng)重發(fā)，具有總線錯(cuò)誤診斷功能，可工作在自測(cè)試模式下。
TMS320LF2407A的CAN控制器采用郵箱機(jī)制發(fā)送、接收數(shù)據(jù)，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(shù)據(jù)區(qū)、一個(gè)接收緩沖區(qū)，再加64字節(jié)接收緩沖區(qū)，當(dāng)發(fā)送不同標(biāo)識(shí)符數(shù)據(jù)幀時(shí)，須改變標(biāo)識(shí)符寄存器。當(dāng)接收不同標(biāo)識(shí)符數(shù)據(jù)幀時(shí)，屏蔽寄存器須對(duì)不同標(biāo)識(shí)符的數(shù)據(jù)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(dāng)于一個(gè)發(fā)送數(shù)據(jù)區(qū)，每個(gè)接收郵箱等同于一個(gè)接收數(shù)據(jù)區(qū)，使得TMS320LF2407A在不改變標(biāo)識(shí)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(biāo)識(shí)符的數(shù)據(jù)幀，最少可發(fā)送2幀（最多4幀）不同標(biāo)識(shí)符的數(shù)據(jù)幀，但不可同時(shí)為最多，這對(duì)發(fā)送、接收數(shù)據(jù)幀類型不多的CAN節(jié)點(diǎn)很適用。
評(píng)論