CAN总线电动车控制系统设计方案方案 .pdfVIP

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作者：PanHongliang

仅供个人学习

随着现代汽车的快速发展，汽车电子设备不断增加，传统的接线方式已远远不能满足汽车愈

加复杂的控制系统要求，汽车控制局域网CAN总线应运而生，它广泛应甩于汽车电子控制系

统中，也是唯一一个成为国际标准的汽车局域网。

目前，由于环境污染和能源危机问题日益严重，电动汽车的发展开始得到各国的高度重

视，成为未来汽车发展的主流方向。电动汽车主要具有三大关键技术：驱动控制系统、电池

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电源、整车电子控制系统。整车电子控制系统必须满足纯电动汽车的设计理念，使之既节能

又简单可靠。在目前电池技术水平下，解决两大关键技术，有助于电动汽车在中国首先市场

化，其经济意义不言而喻。电动汽车动力系统结构复杂多样，部件类型繁多。先进高效的

控制体系结构，可以使电动汽车各动力系统之间的数据交换满足简单迅速、可靠性高、抗干

扰能力强、实时性好、系统错误检测和隔离能力强等要求。

本文设计了一种基于CAN总线的电动汽车整车电子控制系统，本系统采用短帧的报文结

构，数据传输时间短，具有很强的抗干扰性，具有高效的非破坏总线仲裁，出错检测和故障

自动关闭等优点。

1控制系统整体结构

电动车控制系统由电池管理、充电机、电动机和整车控制等模块组成。本系统总体结构

如图1所示。

由图1知，CAN通信网络上共有4个通信节点。整车控制器接收BMS、CCS、电机控制器的

报文提供的各种参数；充电机接收BMS发送的控制信息并根据报文数据的电压电流设置来工

作；电机控制器接收BMS发送的电池状态信息设置来工作，同时电机控制器接收由整车控制

器发送的控制信息并根据报文数据的转矩设置来工作。

2CAN总线节点的硬件电路设计

CAN是ControllerAreaNetwork的缩写，是ISO国际标准化的串行通信协议。在当前的

汽车产业中，出于对安全性、舒适性、方便性、低公害、低成本的要求，各种各样的电子控

制系统被开发了出来。由于这些系统之间通信所用的数据类型及对可靠性的要求不尽相同，

由多条总线构成的情况很多，线束的数量也随之增加。为适应减少线束的数量、通过多

个LAN,进行大量数据的高速通信的需要，1986年德国电气商博世公司开发出面向汽车的

CAN通信协议。此后，CAN通过ISO11898及ISO11519进行了标准化，现在在欧洲已是汽车网

络的标准协议。现在，CAN的高性能和可靠性已被认同，并被广泛地应用于工业自动化、船

舶、医疗设备、工业设备等方面。现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一，被誉为

自动化领域的计算机局域网。它的出现为分布式控制系统实现各节点之间实时、可靠的数据

通信提供了强有力的技术支持。

整车控制节点是基于STM32F103VE设计的。ARMCortexTM-M3是一款高性能、低成本、

低功耗的32位BISC处理器，可在高达72MHz的频率下运行，拥有512KB的片内Flash程序

存储器，具有64KB的RAM数据存储器，可进行高性能的CPU访问。该徽控制器包含1个USB2.0

全速（12Mb/s）设备、1路CAN2.0B通道、1个通用DMA控制器、3个16位的A/D转换器和1

个16位的D/A转换器。同时该微控制器具有4个16位捕获/比较定时器和1个看门狗定时器，

因此ARMcortexTM-M3可以满足电动车控制的需要，减少了系统硬件设计的复杂度。

STM32F103VE支持J-Link实时仿真和跟踪，内部搭载有1通道的支持CAN20.B规格的CAN控

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制器，使得CAN通信模块的设计更