电动汽车CAN总线的研究

随着科学技术的进步，电子技术、传感器技术、计算机控制技术的发展和人们对汽车性能的要求越来越高，现代汽车上装备的电器与电子设备、传感器、计算机控制单元不断增加。汽车综合控制系统中大量的控制信号需要实时交换与处理，传统的线束已经远远不能满足这种信息传输要求，因而汽车局域网应运而生。 本研究从汽车局域网入手，主要研究了国内外汽车局域网CAN总线的发展与现状；对在当今国际汽车行业中应用最广的CAN总线原理和应用进行了深入研究与吸收；对汽车局域网J1850总线与CAN总线进行了细致地比较，系统地研究了CAN协议网络分层模型及拓扑结构和CAN协议技术规范；分析了CAN物理层与数据链路层协议，还对CAN协议支持器件SJA1000进行了深入的剖析。选择CAN作为电动汽车中的控制总线。 研究中根据电动汽车车内温度变化范围大(-45-100℃)、电磁干扰和其它电子噪声强，网络在车内的运行可靠性尤为重要；在网络结构的容错能力和抗干扰能力上、信号的编码方式和传输方式上等特殊要求，确定了通讯内容和实时性要求，建立网络信息系统模型；利用PC机和CAN接口卡，建立电动汽车CAN总线仿真环境；在基于PC机的CAN总线仿真环境中，研究整车控制系统网络通讯应用层协议和接口规范，包括数据编码策略，错误校验机制等；使其既具有较好的兼容性，又具有一定的保密性；研究了OSI标准的应用层协议，制订了一套适合在电动车中恶劣环境中能安全、可靠运行的协议。 研究中设计了电池管理系统的CAN节点的软件和硬件系统，同时采取了相应的软件、硬件抗干扰措施。把电池管理系统的CAN节点与CAN通讯卡HKCAN30B组成了点对点通讯系统，用VC6.0做了CAN通讯监控界面，通过这个点对点通讯系统研究并分析了CAN点对点单帧与多帧通讯的可靠性。通过动力总成控制和整车管理系统的运行实验，验证了网络系统的实时性和可靠性。 本研究电动汽车CAN总线通讯系统只需要两根信号线就可以实现数据的传输，使得传输线束大大简化，可靠性得到了提高，有效节约了线束安装空间和系统成本。