CN109591730B - 一种基于电流传感器的can数据包处理方法 - Google Patents

一种基于电流传感器的can数据包处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电流传感器领域，具体的说是一种基于电流传感器的CAN数据包处理方法。包括如下步骤：S1，传感器通电后处于正常工作模式，传感器向电池管理系统BMS发送电流温度信号；S2，当传感器在正常工作模式下接受到来自BMS发来的进入下载模式指令后，进入下载模式；S3，当传感器在正常工作模式下接受到来自BMS发来的进入低功耗模式的指令后，进入低功耗模式。本发明同现有技术相比，使用CAN数字通讯代替了传感器模拟量信号通讯，在保证兼容性的前提下大大提高了可靠性，降低了上层系统的开发成本；定义了各类数据格式，为传感器的软件更新提供了可能性，在不拆机的情况下即可实现传感器功能的变更、传感器标定值的修正，具备成本和可靠性的平衡。

Description

一种基于电流传感器的CAN数据包处理方法
技术领域
本发明涉及电流传感器领域，具体的说是一种基于电流传感器的CAN数据包处理方法。
背景技术
传统汽车没有高功耗用电设备，也没有检测要求，故没有专门为汽车开发的电流传感器，整车企业不得不借用一些能通过汽车基本认证的通用电流传感器来检测新能源汽车的电流。这些传感器通常为霍尔型传感器，使用模拟信号输出，其价格昂贵，若需要实现车用级的高可靠性，通常需要额外增加大量设计，成本难以控制；并且模拟信号本身靠干扰能力较弱，在汽车的复杂使用环境下可靠性难以保证，需要上层系统做大量的可靠性冗余设计，增加了开发难度。
目前汽车上主流使用的电流传感器为模拟量信号传感器，一般输出0-5V或0-10V的电压，BMS系统在接收到电压值后进行换算后得到电流值大小，由于模拟量信号抗干扰能力较弱，并且仅能交换电流信息，仅能提供电流信息一个功能，后期功能的可拓展性较差。
发明内容
本发明为克服现有技术的不足，设计一种基于电流传感器的CAN数据包处理方法，基于可靠的数字信号通讯，并且成本低、可靠性高，专门为汽车行业设计，可以实现不同平台间的可兼容性，提供通讯的高可靠性，而且定义了传感器功能的可拓展能力，为产品在售后过程中的软件更新提供了可操作性。
为实现上述目的，设计一种基于电流传感器的CAN数据包处理方法，其特征在于包括如下步骤：S1，传感器通电后处于正常工作模式，传感器向电池管理系统BMS发送电流温度信号；S2，当传感器在正常工作模式下接受到来自BMS发来的进入下载模式指令后，进入下载模式；S3，当传感器在正常工作模式下接受到来自BMS发来的进入低功耗模式的指令后，进入低功耗模式；所述传感器处于下载模式时，传感器停止发送数据，监听CAN接口发送过来的固件信息并校验，若校验通过后，自动刷新传感器固件，完成后告知BMS刷新结果，反之若校验不通过的情况下，传感器自动复位自身，并回到正常工作模式；所述传感器处于低功耗模式时，传感器会停止发送数据，仅保留唤醒必须的部件的供电，当传感器检测到主回路的电流超过设计阈值时，传感器会自行回到正常工作模式。
所述正常工作模式包括如下步骤：S101，开始；S102，上电自检；S103，若自检通过则发送自检通过指令，并执行步骤S104；S104，读取电阻电压信号，此时电阻电压信号为模拟量电压信号；S105，运用∑-Δ结构的模数转换将模拟量电压信号转换为数字信号存储在内存中；S106，有效性检测，对检测出的模拟量电压进行比较，判断是否在设计范围内，若在设计范围内在判断扫描周期是否超时，若不超时则执行步骤S107，所述扫描周期为上一个执行周期到当前执行周期的时间差；S107，将电流值、温度值、循环号、CRC8校验封装；S108，通过CAN总线发送数据包给BMS；S109，将循环号循环范围恢复到正常循环区，循环号自加；S110，等待外部指令，若超时则返回步骤S104，若不超时，则按照外部指令进入下载模式或低功耗模式。
所述步骤S107中，所述循环号为针对每个数据包发送顺序进行累加循环的数值，并且将循环号分为正常区和异常区，用于区分传感器当前的工作状态，所述正常区为首次发送的数据包，异常区为重复发送的数据包；所述CRC8校验为八位循环查错校验码；所述步骤S1中，步骤S103中自检不通过、步骤S106中有效性检测不通过和扫描周期超时，将循环号的循环范围设置为异常区，然后执行步骤107。
所述下载模式包括如下步骤：S201，根据步骤S110中外部指令进入下载模式，并向BMS反馈进入下载模式；S202，等待BMS确认信息，判断确认时间是否超时，若不超时，则执行步骤S203；S203，等待固件数据包；S204，判断等待时间是否超时，若不超时，则判断是否是固件数据包，若是则执行步骤S205，反之若不是固件包则执行步骤S206；S205，循环号校验，CRC校验，若校验通过则将固件包写入暂存区，并返回步骤S203，若校验不通过，则丢弃数据包并返回步骤S203；S206，判断是否是传输完成指令，若不是则丢弃数据包并返回步骤S203，反之若是传输完成指令则执行步骤S206；S206，检查暂存区所有数据包是否完整，若完整则将暂存区固件写入传感器ROM，并重置传感器后结束下载模式，若不完整则重置传感器后结束下载模式；所述步骤S202中若确认信息时间超时和步骤S204中若等待时间超时，则直接重置传感器。
所述低功耗模式包括如下步骤：S301，根据步骤S110中外部指令进入低功耗模式，并向BMS反馈进入低功耗模式；S302，检查当前主回路电流值，并判断是否小于阈值，若小于阈值，将内部用电元件切换到低功耗模式，反之若大于阈值则向BMS发送无法进入低功耗模式并且不进入低功耗模式。
所述步骤S1中的传感器包括防尘盖，铜板并联终端装配体，外壳，所述外壳的前侧下方设有凹槽，外壳的凹槽内嵌设有铜板并联终端装配体，位于铜板并联终端装配体下方的外壳的凹槽内嵌设有底部挡板，位于铜板并联终端装配体上方的外壳内嵌设有PCB，外壳的上方设有防尘盖，所述铜板并联终端装配体的左右两侧分别嵌设有一根螺栓，所述螺栓的顶部向上穿出并依次连接垫片和螺母。
所述外壳的左侧设有PCB出线孔，PCB的线路沿着PCB出线孔伸出外壳外。
一种基于电流传感器的CAN数据包处理方法的电路，包括主MCU，辅助MCU，隔离CAN芯片，供电隔离保护回路，CAN总线，其特征是：所述主MCU设有八个端口，主MCU的ISENSERH端口和ISENSERL端口连接EMC保护装置，主MCU的VCC和GND端口连接供电隔离保护电路的5V_OUT1端口，主MCU的RX、TX、Gnd、Vcs端口分别连接隔离CAN芯片的TX、RX、Gnd2、Vcc2端口；所述EMC保护装置分别连接主MCU、辅助MCU、负载端和主回路负，所述主回路负和负载端之间设有SHUNT电阻；所述供电隔离保护电路的5V_OUT3 FEEDBACK端口分别连接辅助MCU的IN1和IN_REF端口，供电隔离保护电路的INPUT端口分别连接辅助MCU的OUT1和OUT_REF端口，供电隔离保护电路的5V_OUT2端口分别连接辅助MCU的VCC和GND端口，供电隔离保护电路的12V_IN端口连接外部供电，供电隔离保护电路的5V_OUT3端口分别连接隔离CAN芯片的Vcc1和GND端口；所述隔离CAN芯片的CANH和CANL端口连接CAN总线。
本发明同现有技术相比，使用CAN数字通讯代替了传感器模拟量信号通讯，在保证兼容性的前提下大大提高了可靠性，降低了上层系统的开发成本；定义了各类数据格式，为传感器的软件更新提供了可能性，在不拆机的情况下即可实现传感器功能的变更、传感器标定值的修正，具备成本和可靠性的平衡。
附图说明
图1为本发明的电气原理图。
图2为本发明中正常工作模式的工作原理图。
图为本发明中低功耗模式的工作原理图。
图4为本发明中下载模式的工作原理图。
图5为本发明中电流传感器的结构示意图。
参见图1～图5，其中，1是防尘盖，2是PCB，3是外壳，4是铜板并联终端装配体，5是螺栓，6是螺母，7是垫片，8是底部挡板。
具体实施方式
下面根据附图对本发明做进一步的说明。
如图1所示，一种基于电流传感器的CAN数据包处理方法的电路，包括主MCU，辅助MCU，隔离CAN芯片，供电隔离保护回路，CAN总线，其特征是：所述主MCU设有八个端口，主MCU的ISENSERH端口和ISENSERL端口连接EMC保护装置，主MCU的VCC和GND端口连接供电隔离保护电路的5V_OUT1端口，主MCU的RX、TX、Gnd、Vcs端口分别连接隔离CAN芯片的TX、RX、Gnd2、Vcc2端口；所述EMC保护装置分别连接主MCU、辅助MCU、负载端和主回路负，所述主回路负和负载端之间设有SHUNT电阻；所述供电隔离保护电路的5V_OUT3 FEEDBACK端口分别连接辅助MCU的IN1和IN_REF端口，供电隔离保护电路的INPUT端口分别连接辅助MCU的OUT1和OUT_REF端口，供电隔离保护电路的5V_OUT2端口分别连接辅助MCU的VCC和GND端口，供电隔离保护电路的12V_IN端口连接外部供电，供电隔离保护电路的5V_OUT3端口分别连接隔离CAN芯片的Vcc1和GND端口；所述隔离CAN芯片的CANH和CANL端口连接CAN总线。
如图2～图4所示，包括如下步骤：S1，传感器通电后处于正常工作模式，传感器向电池管理系统BMS发送电流温度信号；S2，当传感器在正常工作模式下接受到来自BMS发来的进入下载模式指令后，进入下载模式；S3，当传感器在正常工作模式下接受到来自BMS发来的进入低功耗模式的指令后，进入低功耗模式；所述传感器处于下载模式时，传感器停止发送数据，监听CAN接口发送过来的固件信息并校验，若校验通过后，自动刷新传感器固件，完成后告知BMS刷新结果，反之若校验不通过的情况下，传感器自动复位自身，并回到正常工作模式；所述传感器处于低功耗模式时，传感器会停止发送数据，仅保留唤醒必须的部件的供电，当传感器检测到主回路的电流超过设计阈值时，传感器会自行回到正常工作模式。
所述正常工作模式包括如下步骤：S101，开始；S102，上电自检；S103，若自检通过则发送自检通过指令，并执行步骤S104；S104，读取电阻电压信号，此时电阻电压信号为模拟量电压信号；S105，运用∑-Δ结构的模数转换将模拟量电压信号转换为数字信号存储在内存中；S106，有效性检测，对检测出的模拟量电压进行比较，判断是否在设计范围内，若在设计范围内在判断扫描周期是否超时，若不超时则执行步骤S107，所述扫描周期为上一个执行周期到当前执行周期的时间差；S107，将电流值、温度值、循环号、CRC8校验封装；S108，通过CAN总线发送数据包给BMS；S109，将循环号循环范围恢复到正常循环区，循环号自加；S110，等待外部指令，若超时则返回步骤S104，若不超时，则按照外部指令进入下载模式或低功耗模式。
所述步骤S107中，所述循环号为针对每个数据包发送顺序进行累加循环的数值，并且将循环号分为正常区和异常区，用于区分传感器当前的工作状态，所述正常区为首次发送的数据包，异常区为重复发送的数据包；所述CRC8校验为八位循环查错校验码；所述步骤S1中，步骤S103中自检不通过、步骤S106中有效性检测不通过和扫描周期超时，将循环号的循环范围设置为异常区，然后执行步骤107。
所述下载模式包括如下步骤：S201，根据步骤S110中外部指令进入下载模式，并向BMS反馈进入下载模式；S202，等待BMS确认信息，判断确认时间是否超时，若不超时，则执行步骤S203；S203，等待固件数据包；S204，判断等待时间是否超时，若不超时，则判断是否是固件数据包，若是则执行步骤S205，反之若不是固件包则执行步骤S206；S205，循环号校验，CRC校验，若校验通过则将固件包写入暂存区，并返回步骤S203，若校验不通过，则丢弃数据包并返回步骤S203；S206，判断是否是传输完成指令，若不是则丢弃数据包并返回步骤S203，反之若是传输完成指令则执行步骤S206；S206，检查暂存区所有数据包是否完整，若完整则将暂存区固件写入传感器ROM，并重置传感器后结束下载模式，若不完整则重置传感器后结束下载模式；所述步骤S202中若确认信息时间超时和步骤S204中若等待时间超时，则直接重置传感器。
所述低功耗模式包括如下步骤：S301，根据步骤S110中外部指令进入低功耗模式，并向BMS反馈进入低功耗模式；S302，检查当前主回路电流值，并判断是否小于阈值，若小于阈值，将内部用电元件切换到低功耗模式，反之若大于阈值则向BMS发送无法进入低功耗模式并且不进入低功耗模式。
如图5所示，所述步骤S1中的传感器包括防尘盖，铜板并联终端装配体，外壳，所述外壳3的前侧下方设有凹槽，外壳3的凹槽内嵌设有铜板并联终端装配体4，位于铜板并联终端装配体4下方的外壳3的凹槽内嵌设有底部挡板8，位于铜板并联终端装配体4上方的外壳3内嵌设有PCB2，外壳3的上方设有防尘盖1，所述铜板并联终端装配体4的左右两侧分别嵌设有一根螺栓5，所述螺栓5的顶部向上穿出并依次连接垫片7和螺母6。
所述外壳3的左侧设有PCB出线孔，PCB2的线路沿着PCB出线孔伸出外壳3外。
本发明中CAN总线，全称控制器局域网络，最早由BOSCH开发，由于其可靠性高，实时性好，复杂度低和低成本等特点，在汽车行业中已得到广泛使用，目前已成为国际标准。利用CAN总线技术，电子开发人员可以省下大量的线束，实现多个部件的数字化通讯。并且由于CAN数据包的良好的可拓展性，开发人员可以方便的定义自己的数据格式来实现各种功能。
本发明中SHUNT技术，是电流检测方法的两个分支中的一种，运用电流在通过微小电阻时产生的电压差来换算电流值，拥有成本低，线性响应好等特点。相对于使用电磁感应的霍尔式检测法，SHUNT技术抗干扰能力强，不容易受到周围环境电磁干扰。

Claims (8)

1.一种基于电流传感器的CAN数据包处理方法，其特征在于包括如下步骤：S1，传感器通电后处于正常工作模式，传感器向电池管理系统BMS发送电流温度信号；S2，当传感器在正常工作模式下接受到来自BMS发来的进入下载模式指令后，进入下载模式；S3，当传感器在正常工作模式下接受到来自BMS发来的进入低功耗模式的指令后，进入低功耗模式；所述传感器处于下载模式时，传感器停止发送数据，监听CAN接口发送过来的固件信息并校验，若校验通过后，自动刷新传感器固件，完成后告知BMS刷新结果，反之若校验不通过的情况下，传感器自动复位自身，并回到正常工作模式；所述传感器处于低功耗模式时，传感器会停止发送数据，仅保留唤醒必须的部件的供电，当传感器检测到待测电路的电流超过设计阈值时，传感器会自行回到正常工作模式。
2.根据权利要求1所述的一种基于电流传感器的CAN数据包处理方法，其特征是所述正常工作模式包括如下步骤：S101，开始；S102，上电自检；S103，若自检通过则发送自检通过指令，并执行步骤S104；S104，读取电阻电压信号，此时电阻电压信号为模拟量电压信号；S105，运用∑-Δ结构的模数转换将模拟量电压信号转换为数字信号存储在内存中；S106，有效性检测，对检测出的模拟量电压进行比较，判断是否在设计范围内，若在设计范围内在判断扫描周期是否超时，若不超时则执行步骤S107，所述扫描周期为上一个执行周期到当前执行周期的时间差；S107，将电流值、温度值、循环号、CRC8校验封装；S108，通过CAN总线发送数据包给BMS；S109，将循环号循环范围恢复到正常循环区，循环号自加；S110，等待外部指令，若超时则返回步骤S104，若不超时，则按照外部指令进入下载模式或低功耗模式。
3.根据权利要求2所述的一种基于电流传感器的CAN数据包处理方法，其特征是所述步骤S107中，所述循环号为针对每个数据包发送顺序进行累加循环的数值，并且将循环号分为正常区和异常区，用于区分传感器当前的工作状态，所述正常区为首次发送的数据包，异常区为重复发送的数据包；所述CRC8校验为八位循环查错校验码；所述步骤S1中，步骤S103中自检不通过、步骤S106中有效性检测不通过和扫描周期超时，将循环号的循环范围设置为异常区，然后执行步骤107。
4.根据权利要求1所述的一种基于电流传感器的CAN数据包处理方法，其特征是所述下载模式包括如下步骤：S201，根据步骤S110中外部指令进入下载模式，并向BMS反馈进入下载模式；S202，等待BMS确认信息，判断确认时间是否超时，若不超时，则执行步骤S203；S203，等待固件数据包；S204，判断等待时间是否超时，若不超时，则判断是否是固件数据包，若是则执行步骤S205，反之若不是固件包则执行步骤S206；S205，循环号校验，CRC校验，若校验通过则将固件包写入暂存区，并返回步骤S203，若校验不通过，则丢弃数据包并返回步骤S203；S206，判断是否是传输完成指令，若不是则丢弃数据包并返回步骤S203，反之若是传输完成指令则执行步骤S206；S206，检查暂存区所有数据包是否完整，若完整则将暂存区固件写入传感器ROM，并重置传感器后结束下载模式，若不完整则重置传感器后结束下载模式；所述步骤S202中若确认信息时间超时和步骤S204中若等待时间超时，则直接重置传感器。
5.根据权利要求1所述的一种基于电流传感器的CAN数据包处理方法，其特征是所述低功耗模式包括如下步骤：S301，根据步骤S110中外部指令进入低功耗模式，并向BMS反馈进入低功耗模式；S302，检查当前待测电路电流值，并判断是否小于阈值，若小于阈值，将内部用电元件切换到低功耗模式，反之若大于阈值则向BMS发送无法进入低功耗模式并且不进入低功耗模式。
6.根据权利要求1所述的一种基于电流传感器的CAN数据包处理方法，其特征是：所述步骤S1中的传感器包括防尘盖，铜板并联终端装配体，外壳，所述外壳（3）的前侧下方设有凹槽，外壳（3）的凹槽内嵌设有铜板并联终端装配体（4），位于铜板并联终端装配体（4）下方的外壳（3）的凹槽内嵌设有底部挡板（8），位于铜板并联终端装配体（4）上方的外壳（3）内嵌设有PCB（2），外壳（3）的上方设有防尘盖（1），所述铜板并联终端装配体（4）的左右两侧分别嵌设有一根螺栓（5），所述螺栓（5）的顶部向上穿出并依次连接垫片（7）和螺母（6）。
7.根据权利要求6所述的一种基于电流传感器的CAN数据包处理方法，其特征是：所述外壳（3）的左侧设有PCB出线孔，PCB（2）的线路沿着PCB出线孔伸出外壳（3）外。
8.一种根据权利要求1所述的一种基于电流传感器的CAN数据包处理方法的电路，包括主MCU，辅助MCU，隔离CAN芯片，供电隔离保护回路，CAN总线，其特征是：所述主MCU设有八个端口，主MCU的ISENSERH端口和ISENSERL端口连接EMC保护装置，主MCU的VCC和GND端口连接供电隔离保护电路的5V_OUT1端口，主MCU的RX、TX、Gnd、Vcs端口分别连接隔离CAN芯片的TX、RX、Gnd2、Vcc2端口；所述EMC保护装置分别连接主MCU、辅助MCU、负载端和主回路负，所述主回路负和负载端之间设有SHUNT电阻；所述供电隔离保护电路的5V_OUT3 FEEDBACK端口分别连接辅助MCU的IN1和IN_REF端口，供电隔离保护电路的INPUT端口分别连接辅助MCU的OUT1和OUT_REF端口，供电隔离保护电路的5V_OUT2端口分别连接辅助MCU的VCC和GND端口，供电隔离保护电路的12V_IN端口连接外部供电，供电隔离保护电路的5V_OUT3端口分别连接隔离CAN芯片的Vcc1和GND端口；所述隔离CAN芯片的CANH和CANL端口连接CAN总线。
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