基于CAN总线的电动汽车灯光控制系统设计

毕业设计（论文）开题报告

学生姓名 系部 汽车与交通工程学院 专业、班级

指导教师姓名 职称 教授 从事

专业 车辆工程 是否外聘 □是□√否

题目名称 基于CAN总线的汽车仪表设计

一、课题研究现状、选题目的和意义

（一）研究现状

随着汽车中电子部件数量的增加, 线束与配套接插件的数量也在成倍上升。在1955年平均一辆汽车所用线束的总长度为45米,而到了今天,平均一辆汽车所用线束的总长度却达到了6千米。线束的增加不但占据了车内的有效空间、增加了装配和维修的难度、提高了整车成本,而且妨碍整车可靠性的提高。这无形中使汽车研发进入了这样一个怪圈: 为了提高汽车的性能而增加汽车电器, 汽车电器的增加导致线束的增加, 而线束的增加又妨碍了汽车可靠性的进一步提高, 因此就要有一种新的连接技术来代替传统的线束。

1、国外CAN总线发展现状

德国Bosch公司CAN总线正是在这样的环境下应运而生的。CAN总线是一种现场总线,通讯线可以是一根双绞线、同轴电缆或光导纤维, 将各种汽车电子装置连接成为一个网络。它可以有效地支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。在这个系统中,各控制装置独立运行,控制和改善汽车某一方而的性能, 同时可为其他控制装置提供数据服务。以分布式控制系统为基础构造的汽车车载电子网络系统, 由于CAN总线具有通信速率高、可靠性好、连接方便、多主站点、通讯协议简单和性价比高等突出的优点,如今,CAN总线现已成为汽车电子控制装置之间通信的标准总线, 在汽车分布式控制系统中得到了广泛的应用。同时,CAN总线得到Freescale、Intel、Philips等著名半导体器件生产厂家的广泛支持,他们纷纷推出了CAN接口芯片与直接带有CAN接口的微控制器(MCU)芯片, 如Intel公司的82527等。因此在接口芯片技术方面,CAN已遥遥领先于其他的现场总线,正逐步形成系列。到目前为至,世界上已拥有20多家CAN总线控制器芯片生产商,110多种CAN总线协议控制器芯片和集成CAN总线协议控制器的微控制器芯片。CAN总线是一种极适于汽车环境的汽车局域网, 在现代汽车设计中,CAN已经成为了必须采用的装置,奔驰、宝马、大众、雷诺汽车都将CAN总线作为控制器联网的手段。在国内汽车工业中, 一些引进车型, 如大众的帕萨特和POLO、丰田“花冠”,福特嘉年华等中档车中CAN总线技术得到了广泛的应用。但自主品牌汽车产品总线技术的应用目前基本上处于概念设计和原理样机试验阶段。目前,国外的汽车总线技术已经成熟,采用总线系统的车辆有BENZ、BMW、RORSCHE、ROLLSROYCE、JAGUAR、VOLVO等。国内完全引进技术生产的奥迪A6车型已于2000年起采用总线替代原有线束,帕萨特B5、BORA、POLO、FIATPALIO和SIENA等车型也都不同程度地使用了总线技术。此外,部分高档客车、工程机械也都开始应用总线技术。

Ｃｌ　直流电压通路　

图３电子滤波电路　

波、隔离、放大、电平变换之后，经　

ＣＡＮ总线传输模块送至车内监控模　

块，经过车内监控模块分析处理之后　

的数据：一方面由ＣＡＮ总线送至物　

联网接口模块，经过物联网本地数据　

与汽车状态参数对照，及时发现问题　

并通过ＣＡＮ总线向人车交互模块提　

交报文信息，驾驶员读取ＬＣＤ信息，　

掌握整车车况，对于严重危害安全的　

问题可以给与最大限度的提前处理，　

以避免重大灾难的发生；另一方面，　

通过ＣＡＮ总线直接送至人机交互模　

块，驾驶员获取交互界面的信息后，　

对于诸如冷却液温度过高，机油燃油　不足等问题了如　

指掌。驾驶员也　＋Ｖ＿可以通过人机交　

互界面向物联网　

模块提交问题请　

求，物联网模块　

将问题的处理方　

案反馈给驾驶　

员，以便其及时　

解决问题。　

三、汽车智能系统各模块介绍　

１．信号收集与处理模块　

这里的信号处理是指将传感器　

送来的信号进行滤波、隔离、放大、电　

平转换等，以滤波为例作简要阐述。　

发动机的点火线圈是相互耦合　

的，在点火的时候，触点断开瞬间，线　

圈中产生很高的感应电动势，在感应　

电动势的作用下，次级火花塞击穿产　

生高频振荡，其幅值有可能远远大于　

初级线圈的感生电动势，这～点在电　

路设计时应予充分考虑；同时所设计　

的采样电路应尽可能减小对点火电　

路电气参数的影响。模块设计中滤波　部分采用典型电子滤波电路，应用共　

基极三极管Ｔ检波和ＲＣ滤波器屏　

蔽高频成分。电子滤波电路如图３所　

刁　ｏ　２．车内监控模块　

（１）硬件部分　

主要为ＥＣＵ，其作用为分析处理　

各种信号，并作出相应的响应。　

（２）软件部分　

主要分为：系统主程序单元、　

ＣＡＮ通讯数据单元、数据采集及处　

理单元，ＬＣＤ显示单元等，软件部分　

总体结构如图４所示。下面对备单元　

的功能进行说明，各单元成树状，按　

照主次分三级排列。主程序单元位于　

第一级，负责各个子模块。ＣＡＮ通讯　

数据单元、数据采集及处理单元、　

ＬＣＤ显示单元、电子看门狗单元、数　

1

招专业人才，上一览英才网！ 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。

2 CAN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

第２３卷第２期　２０１２年６月　广西工学院学报　ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＧＵＡＮＧＸＩ　ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ　ＯＦ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　Ｖ０１．２３　Ｎｏ．２　Ｊｕｎ．２０１２　

文章编号１００４．６４１０（２０１２）０２—００３１．０６　

基于ＣＡＮ总线纯电动汽车仪表装置的设计　

蔡启仲，周苏茂，潘绍明，王继峰　

（广西工学院电气与信息工程学院，广西柳州５４５００６）　

摘要：针对柳州本地生产的１．５排量的景逸汽车的驾驶操作系统和仪表进行改造　以提高电动汽车运行效率以及对　车辆状态实时检测为目的．设计将以嵌入式ＡＲＭ芯片及其接口电路作为控制核心模块，配置彩色液晶屏＋触摸屏的人　机界面电路，设计ＣＡＮ总线通讯电路，构建整车驾驶控制电路．　关键词：电动汽车；汽车仪表；ＩｘＣ／ＯＳ—ＩＩ；ＣＡＮ；ＡＲＭ　中图分类号：ＴＰ２１６＋ｌ　文献标志码：Ｂ　

０引言　

风行景逸汽车是东风柳州汽车有限公司生产１．５排量的汽车，纯电动景逸汽车是在原有传统燃油汽车　

的基础上，将燃油发动机替换成电动机，用动力电池组代替燃油改装而成．该车动力电池组采用深圳沃特　码有限公司生产的磷酸铁锂电池。电池管理系统是深圳沃特码公司自带的．交流电机驱动系统采用深圳陆　

地方舟生产的ＡＣ交流驱动系统．仪表系统采用原车仪表系统．由于汽车仪表是人和汽车的交互界面，为驾　

驶员提供所需的汽车运行参数、故障、里程等信息，是汽车的重要组成部分．原车仪表显示的内容有车速，　

里程，发动机，水温，燃油以及各种警示灯信息等．但改装后的纯电动汽车不再需要显示发动机，水温，燃油　

等信息，需要增加显示的是电机和动力电池组的信息．因此原车仪表系统已不能满足改装后的要求，针对　

以上不足．为满足该车仪表系统的要求，设计了一个基于ＣＡＮ总线纯电动汽车仪表系统．仪表系统采用　ＡＲＭ作为控制核心芯片，ＣＡＮ总线作为电动汽车各个模块的信息通道，彩色液晶屏／触摸屏＋ＬＥＤ作为人　

机界面．　

１系统硬件设计