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电动汽车CAN总线通用协议的应用研究

1前言

在电动汽车的研究中，通常采用嵌入式计算机或高性能单片机作为主控计

算机。但就控制器的结构而言，国外主要经历了集中式控制系统和分布式控制系

统两代。CAN总线就是分布式控制系统的物理基础之一，已成为电动汽车主流的

总线结构.

2CAN通信协议

随着CAN在各种领域的应用和推广，对其通信格式的标准化提出了要

求.1991年9月PhilipsSemiconductors制定并发布了CAN技术规范

(Ver-sion2.0）。该技术包括A和B两部分。2.0A给出了CAN报文标准格式，

而2。0B给出了标准的和扩展的两种格式。1993年11月ISO颁布了CAN国际标

准ISO11898,为控制局域网的标准化和规范化铺平了道路。

目前,SAEJ1939标准已成为世界上各大车辆部件制造商均支持的重要

通信标准,尤其在大客车、载货汽车、特种车辆和工程机械中得到广泛的应用。

它共有10个子标准。J1939的通信协议是以CAN总线通信协议为基础制定的,借

用CAN的信息帧传递J1939的信息，即利用CAN总线的29位标识符形成J1939

的编码系统，这样就约定了货车和客车的通用编码，并按这一规则形成了J1939

的通信协议.表1为标准CAN和J1939信息帧的仲裁域和控制域的意义区别（扩

展模式）.

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由此可见标准CAN和J1939通信协议的区别在于29位标识符。J1939

的数据域与CAN的数据域都是相同的。J1939是将CAN的29位标识符(ID)进行

了物理定义,同时制定了相应数据定义。CAN的标准格式变为J1939是通过协议

数据单元(PDU，protocoldataunit）来实施和封装的。每个PDU信息帧

由7部分组成,结构为P、R、DP、PF、PS、SA和DATA。PDU实际意义就是CAN

的29位辨识码加上数据。

在国家863计划电动汽车重大专项中，虽也将通信协议课题列入其中,但

总体看来是各自为政，没有形成一个有效的具有指导意义的协议。本研究希望对

行业的规范起到一定的推动作用。

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3qr_HEV的CAN总线网络

研究的基于CVT的类菱形混合动力汽车(qr_HEV）中采用CAN总线网络拓

朴结构（如图1），以SAEJ1939协议为参考依据，结合各类电动汽车的特点，

并对其中不甚合理的地方进行了修改，制定了一个通用协议——CN2004。它包括

CN2004A和CN2004B两个子协议。其中，CN2004B协议是以扩展帧报文格式为基

础的；而CN2004A协议是以标准帧报文格式为基础的,将另文介绍。

qr_HEV中CAN总线上共有7个节点,按图1从上到下、从左到右的顺序，

它们分别是车辆能源总成控制单元（VCU）、电机控制单元（MCU)、显示控制单

元（DCU）、电池控制单元（BCU）、CVT控制单元（CCU）、发动机电子油门控

制单元（TCU）、辅助电器控制单元(ACU）.其中ACU起网关作用，将BIT—BUS

总线上信息与CAN总线上信息进行交流。

4基于29位ID的通用协议CN2004B

由于CAN协议没有规定信息标志符的分配，因此可以根据不同应用使用不同的

方法。因为CAN信息的标志符决定了信息相关的优先权和信息的等待时间，所以信息标

志符分配的方法被认为是基于CAN的系统的主要结构元素，它同时影响了信息滤波适用

性、合理的通信结构适用性和标志符使用的效率。在设计一个基于CAN的通信系统时，

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