(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利说明书
(10)申请公布号 CN 103944782 A
(43)申请公布日 2014.07.23
(21)申请号 CN201410161859.0
(22)申请日 2014.04.22
(71)申请人 华南理工大学
    地址 511400 广东省广州市南沙区环市大道南路25号华工大广州产研院
(72)发明人 李向阳
邦赛电动汽车(74)专利代理机构 广州粤高专利商标代理有限公司
    代理人 何淑珍
(51)Int.CI
      H04L12/26
                                                                  权利要求说明书 说明书 幅图
(54)发明名称
      多功能电动汽车CAN总线车载设备模拟器
(57)摘要
      本发明公开了一种多功能电动汽车CAN总线车载设备模拟器，包括USB接口电路、非隔离DC-DC开关电源、单片机及其外围电路、隔离DC-DC开关电源、存储和显示电路、2路CAN总线接口电路，单片机分别与USB接口电路、非隔离DC-DC开关电源、存储和显示电路、2路CAN总线接口电路连接，USB接口电路分别与非隔离DC-DC开关电源、隔离DC-DC开关电源连接。本发明具有CAN总线的电动汽车车载充电机和电池管理系统的信号模拟功能，同时具有USB-CAN信号转换和CAN总线信号监测功能。本发明可独立运行，实时性好，可以实现硬件在环模拟；硬件结构紧凑，体积小，性价比高，方便推广应用。
法律状态
法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
2023-03-28
未缴年费专利权终止IPC(主分类):H04L12/26专利号:ZL2014101618590申请日:20140422授权公告日:20170606
专利权的终止
权 利 要 求 说 明 书
1.一种多功能电动汽车CAN总线车载设备模拟器，其特征在于：包括USB接口电路、非隔离DC-DC开关电源、单片机及其外围电路、隔离DC-DC开关电源、存储和显示电路、2路CAN总线接口电路；所述单片机分别与USB接口电路、非隔离DC-DC开关电源、存储和显示电路、2路CAN总线接口电路连接；所述USB接口电路分别与非隔离DC-DC开关电源、隔离DC-DC开关电源连接；所述USB接口电路用于获取工作电源并实
现与PC机的通信连接；所述隔离DC-DC开关电源与2路CAN总线接口电路连接，为2路CAN总线接口电路供电；所述非隔离DC-DC开关电源为该模拟器除2路CAN总线接口电路以外的其余电路供电。       
2.根据权利要求1所述的多功能电动汽车CAN总线车载设备模拟器，其特征在于，所述单片机主要用于运行车载充电机的设备模型和BMS的设备模型；所述车载充电机的设备模型和BMS的设备模型由模型输入源、模型参数、模型数据结构、模型算法和模型输出宿组成；模型输入源、模型参数和模型输出宿通过PC机来配置，并保存在存储电路中；模型算法按照设置的采样周期来运行，从模型输入源获得数据，按照设备模型对应的方程和模型参数进行计算后，从模型输出宿输出结果，设备模型在CAN总线的输入和输出按照SAE J1939标准数据包进行传输。       
3.根据权利要求1或2所述的多功能电动汽车CAN总线车载设备模拟器，其特征在于，所述单片机针对片上USB外设和片上CAN外设的收发数据中断线程设置外部缓冲区，构成二级缓冲区结构，使片上USB外设和片上CAN外设的控制电路、外设内部缓冲区、中断线程、外部缓冲区、主线程形成串联的两级生产者-消费者模型结构，单片机外设和CPU能并行工作。       
4.根据权利要求3所述的多功能电动汽车CAN总线车载设备模拟器，其特征在于，车载充电机的设备模型的模型算法采用受控电压源+RC电路模型，该电路模型包含开路电压源（Ec）、第一内阻（Rc1）、第二内阻
（Rc2）、输出电容（Cc）、输出电压（Uc）和输出电流（Ic）；当BMS通过CAN总线告知车载充电机输出所需的充电电压或者充电电流后，车载充电机的模型算法通过调节开路电压（Ec），计算出输出电压（Uc）和输出电流（Ic），并告知BMS。       
5.根据权利要求3所述的多功能电动汽车CAN总线车载设备模拟器，其特征在于，BMS的设备模型的模型算法采用二阶RC电路模型，该电路模型包含并联电容（Cbp）、并联电阻（Rbp）、串联电容（Cbs）、串联电阻（Rbs）、端电压（Ub）和端电流（Ib）；BMS的设备模型算法通过计算得到端电压（Uc）和端电流（Ib）随着充电或者放电过程的实时变化。       
6.根据权利要求1所述的多功能电动汽车CAN总线车载设备模拟器，其特征在于，所述USB接口电路与PC机的通信连接，通信协议采用USB2.0协议标准，并在USB2.0协议标准的数据链路层上设计应用层协议，应用层数据包的数据部分的格式为功能码、长度和内容，用1字节表示功能码，用1字节表示长度，用小于或等于62字节表示内容。       
7.根据权利要求1所述的多功能电动汽车CAN总线车载设备模拟器，其特征在于，所述单片机采用STM32F205RCT6单片机；所述隔离DC-DC开关电源采用隔离电源芯片DCP020505P，为2CAN总线接口电路供电；所述非隔离DC-DC开关电源采用NCP1529芯片。       
8.根据权利要求1所述的多功能电动汽车CAN总线车载设备模拟器，其特征在于，所述存储和显示电路采用EEPROM存储器93C86作为存储芯片，采用74LCX07和LED显示模拟器工作状态。       
9.根据权利要求1所述的多功能电动汽车CAN总线车载设备模拟器，其特征在于，所述2路CAN总线接口采用TJA1040收发器，并配有共模滤波器ACT45B和ESD保护元器件PESD1CAN。       
说  明  书
<p>技术领域       
本发明属于汽车电子领域，具体涉及多功能电动汽车CAN总线车载设备模        拟器。       
背景技术       
电动汽车是汽车发展的一个重要方向，它与内燃机汽车最大不同在于用电        动机代替了内燃机，因而需要大容量动力电池和相应充电设备。由于大容量动        力电池工作特点和成本高等因素，需要专用的电池管理系统(Battery Management        System,BMS)对其进行管理。另一方面，电动汽车是通过几种通信系统相互联        接的网络化设备，CAN总线在汽车网络中处于核心地位，车载充电机和BMS        都属于CAN总
线节点设备。       
为了完成车载充电机和BMS等CAN总线节点的开发，目前技术人员一般        采用通用CAN总线分析仪，并借助配套的PC机应用软件完成，CAN总线分析        仪只提供一个数据转换的通道，PC机应用软件一般没有模拟车载设备的功能，        需要用户进行单个CAN总线数据包的编写和发送，非常不方便，而且很难做到        CAN总线信号的实时响应。一些大型汽车总线设备模拟器虽然功能较多和实时        性较好，但价格非常昂贵，固定安装在试验室，不能携带，而且主要针对内燃        机汽车的电控单元(Electronic Control Unit,ECU)，不含电动汽车的车载充电机        和BMS设备的模拟。