[实用新型]一种基于CAN总线的抗电磁干扰装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于CAN总线的抗电磁干扰装置，属于纯电动汽车总线技术领域。

背景技术

纯电动汽车是高度机电一体化的产品，与传统的内燃机汽车相比，它增加了许多电器部件，如电机、动力电池、功率转换器以及各种控制器等，它们工作时会产生大量高频电磁波互相干扰，这就意味着纯电动汽车在电磁抗干扰面临着更严峻的考验。

纯电动汽车控制需要良好的通讯协调性和运行可靠性，良好的通讯系统是实现电动汽车可靠运行的关键。CAN总线结构是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通讯网络。纯电动汽车CAN总线结构一般包括整车动力部分的主电机控制器、电池组管理系统、整车控制器和电动汽车屏幕显示系统等多个设备，这些子系统之间通过CAN进行数据通讯和命令传输，每个节点设备都能够在脱离CAN总线的情况下独立完成自身系统的运行，从而满足车辆运行安全性的需要。同时CAN总线也不会因为某个设备的脱离而出现系统结构崩溃的现象。

纯电动汽车的整个系统工作时，CAN总线受到很大的干扰。CAN的信号传输速率对整车的动力和安全性影响很大，为了提高整车的动力性和安全性，需要提高CAN总线的抗干扰能力，保护动力CAN总线在高速信号交互过程中尽可能不被外界因素所干扰，确保系统可靠运行。

目前在纯电动汽车上应用的CAN总线抗电磁干扰方法是在CAN收发器的信号端增加光电隔离器，使输入端和输出端实现了信号的电气隔离，起到滤除信号干扰的效果。但是光电隔离器对差模骚扰有抑制效果，而对共模骚扰却没有明显作用，不能完全解决CAN总线上的电磁干扰问题。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种基于CAN总线的抗电磁干扰装置。CAN总线信号是差分信号，纯电动汽车的整个系统工作时，CAN信号在传输过程中会受到干扰，为了增强CAN通讯的可靠性，确保整个系统运行正常。

本实用新型涉及一种基于CAN总线的抗电磁干扰装置，在CAN收发器的信号通讯端增加一个共模扼流圈，起到对高频干扰的隔离作用。共模扼流圈可以传输差模信号，直流和频率很低的差模信号都可以通过，而对于高频共模噪声则呈现很大的阻抗，发挥了一个阻抗器的作用。共模扼流圈也称为共模电感，是在一个闭合磁环上对称绕制方向相反、匝数相同的线圈。常用于过滤共模的电磁干扰，抑制高速信号线产生的电磁波向外辐射发射，提高系统的电磁兼容性。其工作原理是当工作电流流过两个绕向相反线圈时，产生两个相互抵消的磁场，此时工作电流主要受线圈欧姆电阻以及可忽略不计的工作频率下小漏电感的阻尼；如果有干扰信号流过线圈时，线圈即呈现出高阻抗，产生很强的阻尼效果，达到衰减干扰信号作用；它实质上是一个双向滤波器，一方面可以滤除信号线上共模电磁干扰，另一方面又可以抑制本身不向外发出电磁干扰，避免影响同一电磁环境下其他电子设备的正常工作，从而保证CAN通讯和车上整个系统运行的可靠性。

在CAN总线的两端CAN高与CAN低之间配置了两个和值120Ω的电阻，其作用是总线匹配阻抗，可以增加总线传输的稳定性和抗干扰能力，减少数据传输中的出错率；在CAN高与CAN低信号端放置滤波电容，滤除静电干扰，提高CAN通讯的可靠性。

CAN总线信号通过CAN收发器芯片TLE6250G与微控制器之间进行信息传递；TLE6250G是针对汽车环境设计的CAN收发器，除了具有作为CAN收发器一般的功能外，其本身也具有静电保护和抗电磁干扰性。

一种基于CAN总线的抗电磁干扰装置，收发器芯片的第一引脚1和第四引脚4分别与微控制器的数据发送端(CAN_TXD)和数据接收端(CAN_RXD)相连；第五引脚5连VCC_5V，即与5V电源相连；差分信号端CAN高与CAN低之间连接的第一电阻和第三电阻；差分信号端CAN高与CAN低输入端连接第五电容和第六电容；5V电源和地信号之间连接第二电容；第四电阻的一端连接CAN收发器芯片的第六引脚6；第二电阻的一端连接CAN收发器芯片的第七引脚7；共模扼流圈的一端的两条线端分别连接第四电阻的两端，共模扼流圈的另一端的两条线端分别连接第二电阻的两端。

信号CAN_H与信号CAN_L进入CAN收发器芯片之前经过共模扼流圈滤除总线上的电磁干扰。

一种基于CAN总线的抗电磁干扰装置包括以下器件：CAN收发器芯片一个、共模扼流圈一个、电阻五个(电阻值和封装不同)和电容六个(电容值不同)。