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电动汽车充电站换电站充电桩CAN总线管理系统方案

发表时间: 2019-08-29 10:40:43

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1. 简介
电动汽车充电站是电动汽车发展和普及的重要基础支撑系统,也是电动汽车商业化、产业化过程中的重要环节。
现在通常的通电方式有3类,适用于不同的应用场合。充电站通常主要提供快速充电服务,辅以用于慢速充电的充电桩;充电桩则只能提供慢速充电;换电站则提供为电动汽车更换电池的服务。
而这三类的充电方式都会同样使用到计算机作为管理核心,并且通过以太网来连接站内的各个功能部分,如计费和打印等计算机和系统。所以以太网是作为管理网络存在于系统当中。
对于直接的充电的指示和监控则是由可靠性和实时性更好的CAN总线来管理的,所以BMS和充电桩都是CAN接口的。
在系统上就要求有网关能实现以太网和CAN总线的数据转换。

2. 充电站和充电桩系统结构

电动汽车充电站充电桩CAN网络系统结构图



4. 以太网和CAN总线数据转换分析
比较这3类充电方式的系统结构可见,系统的设备仅仅是在具体的充电方式上不同,在网络传输方面都是一致的。
以太网和CAN总线的转换都是系统中的一个重点,必须确保转换的效率速度和可靠性。
ANETCAN-200T采用了高效完整的转换格式。无论是TCP还是UDP,CAN的报文都以帧的形式完整的包含在以太网报文的数据域当中。
每个以太网报文包含的CAN帧数量范围为1~50个。如下图(以UDP帧为例)。
UDP帧
Bit 32~Bit16Bit15~Bit0
DWORD 116位目的端口号16位源端口号
DWORD 216位UDP校验和16位UDP长度
UDP数据域CAN帧1~CAN帧50
 
被包含的每个CAN帧长度固定为13个字节,其格式固定。如下图,


CAN帧12345678910111213
帧信息帧标识帧数据
FIID0ID1ID2ID3Data0Data1Data2Data3Data4Data5Data6Data7


建议在实际使用过程中使用可靠性更高的TCP连接方式,而不是容易丢包的UDP方式。
这样,通过以太网能够完整,迅速的接收和发送CAN总线的数据,达到快速可靠的目标。
5.  ANETCAN-200T的参数和特点
ANETCAN-200T是广州研煌自动化科技有限公司的工业级增强型以太网CAN-bus接口卡/网关,它内部集成了两路CAN-bus 接口和一路EtherNet 接口以及TCP/IP 协议栈,用户利于它可以轻松完成CAN-bus 网络和EtherNet 网络的互连互通。
l   10M/100M 以太网自适应,支持TCP Server,TCP Client和UDP等
l   支持CAN2.0B、CAN2.0A
l   发送速度最高大于3000帧/秒
l   接收速度最高大于6000帧/秒
l   3000V DC-DC隔离,总线防雷击浪涌保护
l   丰富的操作系统及二次开发软件支持
l   支持静态或动态IP获取;
l   支持心跳和超时断开功能;
l   工作端口,目标IP和目标端口均可设定;
l   支持DNS,满足通过域名实现通讯的需求;
l   网络断开后自动恢复连接资源,可靠地建立TCP连接;
l   TCP支持多连接,满足2个用户的同时管理一个CAN设备;
l   UDP方式下每个CAN口支持3个目标IP段,多个用户可同时管理一个CAN设备;
l   支持协议包括ETHERNET、ARP、IP、ICMP、UDP、DHCP、DNS、TCP;
l   兼容SOCKET工作方式(TCP Server、TCP Client、UDP等),上位机通讯软件编写遵从标准的SOCKET规则;
l   CAN数据和以太网数据双向透明传输;
l   灵活的CAN报文分帧设置,满足用户各种分包需求;
l   每个CAN口可以分别被配置成为不同的工作模式,可灵活应用在各种领域;
l   可用各种Windows(98,WinMe,2000,XP,Win7等)平台配置软件配置工作参数;
l   免费提供Windows平台配置软件函数库, 包含简单易用的API函数库, 方便用户编写自己的配置软件;
l   配套提供专用的测试软件和Adawin CANTest 通用测试软件。
l   支持本地的系统固件升级。
6. 可管理的充电机充电桩数量和距离
l   单条CAN总线的电气负载是能达到110个节点的,最远传输距离是随着波特率的增加而降低的。
具体到汽车电池充电系统中,根据《电动汽车充电系统技术规范》要求,系统之间的CAN连接采用250Kbps的波特率,所以单条总线的距离应该控制在200米以内;如果超出这个距离可以通过增加ACREP-202智能隔离CAN中继器来成倍的延长通讯的距离。
而节点数量根据通讯的流量而定,总线最高负载应当控制在60%以保证CAN网络流畅。如果要求的节点数量超出,可以通过增加ANETCAN-200T的数量来成倍的增加CAN充电机的数量。
7. 监控计算机软件如何控制ANETCAN-200T
方法一:Windows标准的SOCKET方式控制。如果熟悉这种操作方式可以直接采用。
方法二:使用研煌提供的标准动态链接库(DLL),支持各种能调用DLL的编程语言,如VC,VB,LabView,Delphi,等等。
ANETCAN-200T附带部分的主流编程语言的编程例子,为客户的二次开发节约时间。
通过ANETCAN-200T制作而成的充电监控软件效果可以达到如图所示。


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