基于嵌入式技术和CAN总线的车辆配电系统

　　0引言

　　由于特种车辆的电子设备种类和数量繁多，传统半自动配电方式的管理能力有限，体积和重量较大、车辆电网故障自检和隔离能力差、排除故障与检修时间长、供电可靠性不高等问题，影响整个车辆和关键部件工作的可靠性。基于嵌入式技术、双冗余CAN总线与LIN总线构成的车辆智能配电系统，能够很好地解决传统车辆配电方式的缺点，并且能够实现整车配电系统的智能化、数字化管理。

　　1智能配电系统的硬件设计

　　该配电系统分为三个部分：配电终端，智能配电管理器和车辆管理终端，如图1所示。配电终端主要是用于28 V设备的状态监控，具有电流检测、电压检测、过流保护、短路保护、过压保护、欠压保护、过热保护及状态监控等功能。同时具有LIN总线的数字通信接口和外部控制接口;有电流、电压和温度的数字量输出，并且各类故障的参数点具有可配置性。

　　由于特种车辆的用电设备的功率比较小，配电终端内部采用低导通电阻的快速MOSFET来控制用电设备的通断。并且采用电流、电压检测和短路保护技术实现对用电设备状态监控、故障的自动保护和故障完全隔离。另外，配电终端具有存储记忆功能，能够记忆设备故障时的记录信息。同时，提供外部控制接口控制用电设备的通断，兼容传统的配电方式。为了实现远程控制和配电系统的数字化，配电终端采用了控制器LPC935和低成本、易开发的的LIN总线。由于特种车辆具有大量的感性负载，启动时的冲击电流过大，电流瞬间可能超过额定电流的5～10倍，配电终端采用限流启动方式。这种方式在保护自身的同时，也能够改善特种车辆的电网特性。在大负载启动时，考虑到可能影响系统电压，从而影响用电设备的正常运行，配电终端采用控制用电与设备用电分离的方案。考虑到全车用电设备数量众多，配电终端采用模块化设计，一个主要用电设备配备一个配电终端，智能配电管理器负责管理每个配电终端。

　　智能配电管理器主要负责管理配电终端的用电设备，对用电设备的运行状态进行监控，同时智能配电管理器提供双冗余CAN通道与车辆其他管理终端进行数据通信，从而实现整车电气系统的数字化管理。对于车上的次要用电设备通过I/O控制继电器来实现。

　　智能配电管理器主要部分包括：键盘和触摸屏输入，LCD显示，双冗余CAN接口和LIN接口，I/O输入、输出、测试、配置和故障检测接口和备份信息存储部分。由于智能配电管理器功能复杂，考虑到控制的实时性和用电设备的数量众多，在硬件平台上，采用32位微处理器LPC2119。LPC2119具有双CAN控制器，两个UART、丰富的I/O资源和内置的RAM和FLASH存储器。触摸屏采用ADS7846控制器，LCD选型上支持触摸屏操作的TFT真彩屏，信息存储采用8 KB铁电FLASH，键盘采用专用键盘管理芯。在软件平台上，选用实时多任务操作系统μC/OS-Ⅱ，保证设备控制的实时性和工作的可靠性。