CAN总线的电动车逆变电源设计:容错强处理快!
电动车由于储能设备容量有限,在运行过程中对电能流向管理十分严格。精确的电能管理可以延长车辆运行里程,减少电池充电频率,从而节约运行成本。车载能量管理系统需要随时监控电池电压、电机输出功率以及其它设备的用电情况。同时,电动车电子控制系统的动态信息必须具有实时性,各子系统需要将车辆的公共数据实行共享,如电机转速、车轮转速、油门踏板位置等。但不同控制单元的控制周期不同,数据转换速度、各控制命令的优先级也不同,因此需要一种具有优先权竞争模式的数据交换网络,并且本身具有极高的通信速率。此外,作为一种载人交通工具,电动汽车必须具有极高的运行稳定性,整车通讯系统必须具有很强的容错能力和快速处理能力。
德国Bosch公司为了解决现代车辆中众多的控制和数据交换问题,开发出一种CAN(Controller Area Network)现场总线通讯结构,广泛应用在常规燃油汽车上,如BENZ、BMW、PORSCHE。同时,CAN总线也被认为是电动车最佳通讯结构,我国"863计划"关于电动汽车的说明中已经明确提出,新申报的电动车开发项目必须采用CAN总线通讯模式。
CAN总线结构是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通讯网络。
图1为一个典型的电动汽车CAN总线结构示意图,包括整车动力部分的主电机控制器、电池组管理系统、人机界面显示系统等多个设备,这些子系统之间通过CAN 进行数据通讯和命令传输。每个节点设备都能够在脱离CAN总线的情况下独立完成自身系统的运行,从而满足车辆运行安全性的需要。同时,CAN 总线也不会因为某个设备的脱离而出现系统结构崩溃的现象。
本文介绍的电动车用三相逆变电源属于图1中的车载辅助逆变电源。称为"辅助电源"是因为它的负载为电动车上的一些辅助交流电机,如汽车转向助力油泵、刹车气泵、冷却水循环中的水泵以及空调系统中的压缩机等。对该三相逆变电源的工作要求是:正常运行情况时独立维持辅助电机的稳定运行,能够根据上位机的指令适当调整工作状态;在负载发生故障(如电机短路)时迅速关断输出、安全关机,同时能够通过CAN总线向上位机和其它节点报告自身故障,引发车辆各系统的相关操作(例如:位于仪表台上的人机界面显示系统将立即显示警告信息,报告车辆故障部位,并提示驾驶员减速;而整车能量管理系统则发出命令关闭辅助逆变电源的输入,并将接收到的错误代码和当前运行参数进行保存,便于维修人员进行故障诊断)。
由此看出,虽然选择一个通用变频器进行改装可以实现车用三相逆变电源的基本功能,但是要做成支持CAN总线各种功能的智能化节点必须从底层进行开发,直接选择支持CAN总线接口的控制芯片,在控制程序中集成CAN通讯功能,适应整车通讯的要求。
1 P8xC592芯片介绍
在电动车用辅助逆变电源的设计中,控制电路不仅要支持CAN总线通讯,还要对负载电压、电流等模拟量进行检测,进行各种逻辑判断,并驱动其它芯片完成三相逆变功能。因此简单选择一个单独的CAN控制器是不够的,最方便的选择是使用带有在片CAN功能的控制器。
P8Xc592是由PHILIPS公司开发生产的8位微处理器,主要包括:
·一个80C51中央处理单元(CPU)
·两个标准的16位定时/计数器
·包括四个捕获和三个比较寄存器的16位定时器/计数器
·具有8路模拟量输入的10位A/D变换器
·两路分辨率为8位的脉冲宽度调制输出
·具有两级优先权的15个中断源
·五组8位I/O端口和一组与A/D变换器模拟量输入共用的8位输入口
·与内部RAM进行DMA数据传送的CAN控制器
·具有总线故障管理功能的1Mbps CAN控制器
·与标准80C51兼容的全双工UART
P8xC592共有68个管脚,其中包括6个8位I/O口,P0~P3与80C51相同,但P1可以用作一些特殊功能,包括4个捕获输入端、外部计数器输入端、外部计数器复位输入端和CAN接口的CTX0和CTX1输出端。并行I/O口P4的功能与P1、P2和P3相同。P5口是 不具有输出功能的并行输入口,主要用作A/D变换器的模拟量输入端。
P8xC592内含CAN控制器,包括为实现高性能串行网络通信所必需的所有硬件,从而能够控制通信流顺利通过CAN协议的局域网。为了避免出现混乱,芯片中增加的CAN控制器对于CPU是作为能够双方独立工作的存储器映像外围设备出现的,即可以把P8xC592简单地设想为两个独立工作器件的集成体。如果关闭CAN控制器部分的功能,该芯片可以仅作为带有模拟量A/D转换的普通8位单片机使用。
启用CAN控制器的功能,主要借助四个特殊功能寄存器(SPR)实现,CPU对CAN控制器的控制及其访问都通过它们完成,接口结构如图2所示。这四个特殊功能寄存器分别为:(1)地址寄存器(CANA
- 基于CAN通信的电源监控系统的设计(04-06)
- 基于CAN总线的低压智能断路器的设计(04-06)
- 一种基于DSP的直流电源供电系统的设计(08-20)
- 一种基于DSP的逆变电源并联运行控制系统(08-30)
- 电动汽车蓄电池组电池管理及其状态检测(10-07)
- 基于LPC2119的微弧氧化电源控制系统的研制(11-04)
- 婵°倕鍊瑰玻鎸庮殽閸モ晙鐒婇柛鏇ㄥ灱閺嗐儳鈧鎮堕崕鎶藉煝閼测晜鏆滈柛顐g箓閹鏌熺€涙ê濮囬柣鎾规硶閹峰顢橀悢鍛婄暚缂備礁顑呴鍛淬€冨⿰鍛晳闁跨噦鎷�
闂佺ǹ绻堥崝宥夊蓟閻斿憡濯寸€广儱鎷嬮崝鍛槈閺冨倸孝闁汇劎濮甸敍鎰板箣濠婂懐鎳囨繛鎴炴尰濮樸劑鎮¢敍鍕珰闁糕槅鍘剧粈澶愭煙缂佹ê濮囩€规洖鐭傞幆宥夊棘閸喚宀涢悗瑙勬偠閸庢壆绱為弮鍫熷殑闁芥ê顦~鏃堟煥濞戞ǹ瀚板┑顕呬邯楠炲啴濡搁妷锕€娓愰梻渚囧亞閸犳劙宕瑰鑸碘拹濠㈣埖鐡曠粈瀣归崗鍧氱細妞ゎ偄鎳橀幆鍐礋椤愩倖顔忔俊顐ゅ閸ㄥ灚瀵奸幇顔剧煓閻庯綆浜為悷锟�...
- 婵炴垶鎼╅崢鐐殽閸モ晙鐒婇柛鏇ㄥ灱閺嗐儳鈧鎮堕崕鎶藉煝閼测晜鏆滈柛顐g箓閹鏌熺€涙ê濮囬柣鎾规硶閹峰顢橀悢鍛婄暚缂備礁顑呴鍛淬€冨⿰鍛晳闁跨噦鎷�
缂備緡鍣g粻鏍焵椤掑﹥瀚�30婵犮垼鍩栧畝绋课涢鍌欑剨闁告洦鍨奸弳銉╂煕閳哄喚鏀版い鏂垮閹风娀宕滆閺屻倝鏌ㄥ☉妯侯殭缂佹鎸鹃埀顒傤攰閸╂牕顔忕捄銊﹀珰闁规儳鎳愮粈澶愭煕閺傜儤娅呮い鎺斿枛瀹曘劌螣閻戞ê娓愰梻渚囧亞閸犳洟骞撻鍫濈濡鑳堕鍗炩槈閹垮啩绨婚柟顔奸叄瀵粙鎮℃惔锝嗩啅婵☆偆澧楅崹鍨閹邦喚鐭欓悗锝庝簽閻熷酣鏌i妸銉ヮ伂妞も晪绠戞晥闁跨噦鎷�...
- Agilent ADS 闂佽桨鐒﹂悷銉╊敆閻旂厧鏄ョ痪顓炴媼閸炴煡鎮归崶褍鈷旈柍璇插悑缁鸿棄螖閸曞灚顥�
婵炴垶鎸婚幐鎼侇敊瀹ュ绠抽柛顐秵閸わ箓鏌ㄥ☉妯垮闁告瑥绻樺Λ鍐閿濆骸鏁奸柣鐔哥懐閺嬪儊S闂佸憡鑹剧€氼噣锝為幒妤€绀夐柣鏃囶嚙閸樻挳鏌涘⿰鍐濞村吋鍔楃划娆戔偓锝庝簽鐎瑰鏌i姀鈺冨帨缂侀亶浜跺畷婵嬪煛閸屾矮鎲鹃梺鐑╁亾閸斿秴銆掗崼鏇熷剹妞ゆ挾濮甸悾閬嶆煛閸愩劎鍩f俊顐ユ硶閳ь剚鍐荤紓姘辨閻у挷S...
- HFSS闁诲孩鍐荤紓姘卞姬閸曨垰鏄ョ痪顓炴媼閸炴煡鎮归崶褍鈷旈柍璇插悑缁鸿棄螖閸曞灚顥�
闁荤姍鍐仾缂佽鐒︾粙澶愬箻閹颁礁鏅欓梺鐟版惈閻楁劙顢氶幎鑺ユ櫖閻忕偠妫勫鍧楁⒒閸稑鐏辨い鏂款樀楠炴帡宕峰▎绂⊿闂佹眹鍔岀€氼剚鎱ㄥ☉銏″殑闁芥ê顦扮€氭煡骞栫€涙ɑ鈷掗柡浣靛€濋弫宥囦沪閽樺鐩庨梺鍛婃煛閺呮粓宕戝澶婄闁靛ň鏅滃銊х磼椤栨繂鍚圭紒顔芥そ瀹曠兘寮跺▎鎯уΤ婵炴垶姊绘慨鐢垫暜婢舵劕绠垫い鈥抽敪SS...
- CST閻庣敻鍋婇崰妤冧焊濠靛棭鍟呴柕澶堝€楃粙濠囨倵楠炲灝鈧洟鎮$捄銊﹀妞ゆ挾鍠愬▓宀€绱掔€n亶鍎忔い銊︾矌閹叉鏁撻敓锟�
闂佸搫顦€涒晛危閹存緷铏光偓锝傛櫅閻︽粓鎮规担绛嬪殝缂佽鲸绻堝畷妤呭Ω閳哄倹銆冮柣鐘辩瀵泛顔忕欢缍璗闂佸憡鑹剧€氫即濡村澶婄闁绘棁顕ч崢鎾煕濠婂啳瀚板ù鍏煎姉缁瑧鈧綆浜炵€瑰鏌i姀鈺冨帨缂佽鲸绻堝畷婵嬪煛閸屾矮鎲鹃棅顐㈡祩閸嬪﹪鍩€椤掑倸鏋欓柛銈嗙矌閳ь剚鍐婚梽鍕暜婢舵劕绠垫い鈥愁敍T闁荤姳鐒﹀畷姗€顢橀崨濠冨劅闁哄啫鍊归弳锟�...
- 闁诲繐绻愮€氫即銆傞崼鏇炴槬闁惧繗顕栭弨銊╂煕閳哄喚鏀版い鏂垮閹风娀宕滆閺岋拷
婵炴垶鎸稿ú锝囩箔閳ь剙螖閸屾惮鎴﹀Χ婵傚摜宓侀柛鎰级閸曢箖鎮硅閸ゆ牜妲愬┑鍥ㄤ氦婵炲棗娴烽弰鍌炴偣閸パ冣挃闁宠鍚嬬粙澶嬫姜閹殿喚鈽夐梺闈╄礋閸斿矂鎯冮悩绛圭矗闁瑰鍋涜灇闂佸搫鐗滈崹鍫曘€傞锕€鏄ラ柣鏃€鐏氭禍锝夋倶閻愬瓨绀冮悗姘辨暬閹虫ê顫濋崜褏顦梺鐟扮仛閹搁绮崨鏉戦敜婵﹩鍓涢弶浠嬫煟閵娿儱顏х紒妤佹尰缁嬪顫濋鍌氭暏缂佺虎鍘搁崑锟�...
- 閻庣敻鍋婇崰妤冧焊濠靛牅鐒婇柛鏇ㄥ灱閺嗐儲绻涢弶鎴剶闁革絾妞介獮娆忣吋閸曨厾鈻曢梺绯曟櫇椤㈠﹪顢欓崟顓熷珰闁告挆鈧弻銈夋煕濮橆剛澧︽繛澶涙嫹
闁荤姵鍔﹂崢娲箯闁秴瑙﹂柛顐犲劜閼茬娀鏌¢崶銊︾稇闁汇倕瀚伴獮鍡涙偑閸涱垳顦紓鍌氬暞閸ㄧ敻宕规惔銊ノュ〒姘e亾妞わ絽澧庨幏顐﹀矗濡搫纾块梺闈涙閼冲爼濡靛顑芥灃闁靛繒濮甸悵銈夋煏閸℃洘顦峰ǎ鍥э躬瀹曪綁鏌ㄧ€n剛鍩嶉梺鎸庣☉閺堫剟宕瑰⿰鍛暫濞达絽婀辨竟澶愭煛瀹ュ妫戠紒銊ユ健閺屽懘鏁撻敓锟�...