CAN总线下的燃料电池汽车空调控制节点

　　在能源日趋紧张、空气污染日益严重的今天，开发具有自主知识产权的新型燃料电池汽车是我国汽车产业的一个重要飞跃和里程碑，也是国家重点扶持的主要领域之一。燃料电池汽车与传统燃油汽车相比具有环保、节能(氢气为燃料)、运行平稳无噪声等特点。燃料电池汽车系统的核心是它的动力系统，即燃料电池发动机，同时配备高功率锂离子电池，能够回收下坡和制动能量。整个汽车系统由若干控制单元组成，各单元通过汽车总线彼此相连，其中空调控制系统是这种新型能源汽车的一个辅助控制单元，但它也是汽车系统的一个重要组成部分。本文将给出一种采用通用微控制器(MCU)和独立CAN控制器和收发器为核心的智能节点，完成与汽车系统之间的通信和控制由数字信号处理器DSP2407为控制芯片的直流变转速空调控制器的运行，并且整个空调系统已成功地运行在以燃料电池为动力的试验汽车当中。

　　1 CAN总线原理

　　控制器局域网络CAN属于现场总线的范畴，它是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。CAN是1986 年由Bosch公司领先推出的一种最初应用于现代汽车微控制器通信的多主机局部网，实现车裁各类电子控制装置之间的信息交换。国际标准组织ISO为其制订了规范CAN总线的国际标准，CAN已被公认为几种最有前途的现场总线之一，它在当今自动控制领域的发展中将发挥出越来越重要的作用。CAN协议建立在国际标准组织ISO的开放系统互连参考模型OSI基础上，主要工作在物理层、数据链路层和应用层，用户可在其基础上开发适合实际系统需要的应用层通信协议。信号的传输一般采用双绞线、同轴电缆或光纤。CAN总线系统通信距离远，通信速率高，最高通信速率可达1Mbit/s，当信号传输距离达到10km时，仍 可提供高达5kbit/s的数据传输速率。由于CAN总线的这一特点，使其更利于构成大系统。

　　2 系统硬件设计

　　2.1 空调控制系统结构

　　由于整个汽车系统是一个复杂的控制系统，可以将其分成若干个模块或子系统，每个子系统负责完成一定的功能。各个控制单元都通过CAN总线连接在一起，构成总线型结构的局域网络。虽然CAN中各个节点处于对等的地位，但为了更好协调各个控制单元，以整车控制器作为核心控制单元部分，控制其他电控单元的运行和系统动力的分配。系统CAN总线结构图如图1所示。空调控制系统一方面作为整个汽车系统的一个子系统，同时也作为 CAN总线上的一个节点，其主要功能是通过CAN总线接收主控节点的控制命令及将空调相关数据传送给主控节点，完成汽车空调的开启、温度设定、车内外温度采集等控制。空调系统与CAN总线上的整车控制器的通信至关重要，而空调控制部分又涉及到高压部分，为了整车系统的安全和可靠，将空调系统的CAN通讯部分和压缩机驱动部分分开设计，两者之间通过光电耦合器进行电气隔离，保证空调系统与整车的通讯安全、可靠。