北汽EV200-比亞迪唐-比亞迪e6車載網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)剖析

1、目前，新能源汽車主要包括純電動汽車、混合動力汽車、燃料電 池汽車三種類型，其結(jié)構(gòu)與內(nèi)燃機汽車相比發(fā)生了較大變化。純 電動汽車和燃料電池汽車，雖然少了發(fā)動機裝置，但卻增加電力 驅(qū)動裝置和動力電池裝置，致使其不僅控制信號數(shù)量增多，而且 控制實時性要求更高?；旌蟿恿ζ嚺c內(nèi)燃機汽車相比，不僅增加了電力驅(qū)動和動力電 池裝置的同時，還增加了動力復(fù)合裝置，具信號數(shù)量更大、控制 更為復(fù)雜。因此，對于新能源汽車而言，不僅車載網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點數(shù) 量及信號數(shù)量遠高于內(nèi)燃機汽車，而且對數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性要求 和可靠性要求更高。為滿足數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性和可靠性要求，新能源汽車較內(nèi)燃機汽車的車載網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也發(fā)生了一定變化。下面以北

2、汽EV200、比亞迪唐、比亞迪e6為例，來分析新能源汽車的車載網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。.純電動汽車的車載網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)剖析純電動汽車車載網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)特征純電動汽車的信號量遠遠大于傳統(tǒng)汽車，車載網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)種類也較多。按照數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性要求不同，可將其分為二類：高速傳輸數(shù)據(jù)和低速傳輸數(shù)據(jù)；或分為三類：高速傳輸數(shù)據(jù)、中 速數(shù)據(jù)和低速傳輸數(shù)據(jù)。因此按照網(wǎng)絡(luò)節(jié)點功能和傳輸數(shù)據(jù)性質(zhì)不同，合理的規(guī)劃整車車 載網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，有利于提高車載網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸效率和傳輸可靠 性，避免電子控制單元之間數(shù)據(jù)交互過程中出現(xiàn)數(shù)據(jù)不匹配、解析錯誤、指令不對應(yīng)、波特率錯誤等問題。常見的電動汽車車載 網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)類型如下：雙子網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)按數(shù)據(jù)

3、傳輸速率的高低不同，將交換實時性要求強且具有相同數(shù)據(jù)性質(zhì)的節(jié)點放在高速子網(wǎng)中，而將交換實時性要求低且具有相 同數(shù)據(jù)性質(zhì)的節(jié)點放在低速子網(wǎng)中，構(gòu)成采用高低速雙子網(wǎng)結(jié) 構(gòu)，如圖1所示，它不僅滿足了電動汽車的設(shè)計要求，同時成 本低、易實現(xiàn)。然后，根據(jù)各子網(wǎng)控制系統(tǒng)的要求確定每個子網(wǎng) 的車載網(wǎng)絡(luò)通信速率，根據(jù)通信速率采用合適的總線控制器，兩 個子網(wǎng)之間通過網(wǎng)關(guān)連接實現(xiàn)信息共享。高速傳輸子網(wǎng)絡(luò)：數(shù)據(jù)傳輸速率要求高，對信號的實時性要求較強的子網(wǎng)絡(luò)，包括ABS防抱死制動系統(tǒng)、SRS安全氣囊系統(tǒng)、VCU 整車控制器、BMS電池管理系統(tǒng)、MCU電機控制單元、HCU混合 動力整車控制器等網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。從接收到處理完成

4、的時間間隔需要 盡可能的小，不能超過信號的發(fā)送周期，如果不能及時處理信號 的情況發(fā)生則很可能造成數(shù)據(jù)堵塞，甚至可能會影響動力系統(tǒng)的 控制性能。ABSTRANSVCU MCU丁TT 丁CAN|SRSZTT 1 BMS HCU|網(wǎng)關(guān)I （儀/）J低速CAN -高速 C A N 車務(wù)舒適系統(tǒng)-低速CAN圖1雙子網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)低速傳輸子網(wǎng)絡(luò)：對所傳輸數(shù)據(jù)的速率要求不高，發(fā)送的信號多 為突發(fā)性信號，這些信號多為一些按鍵數(shù)據(jù)和對一些開關(guān)量的控 制，特點是信號發(fā)送頻率不固定且對數(shù)據(jù)到達的先后順序和實時 性沒有特別的要求。主要由車身舒適系統(tǒng)、音響系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、倒車影像系統(tǒng)、無鑰匙啟動系統(tǒng)等構(gòu)成，通常由 DCU

5、車載顯示單元、HVAC智能空 調(diào)模塊、AC空調(diào)、STS音響、RBCM后車身控制、EDS電動背門 系統(tǒng)、KSS無鑰匙系統(tǒng)、ESL電子轉(zhuǎn)向鎖、BSD電子雷達盲區(qū)監(jiān) 測、RI倒車影像、ADAS全景影像環(huán)視系統(tǒng)、 ADAS高級輔助駕 駛系統(tǒng)、BCM車身電子控制器等網(wǎng)絡(luò)節(jié)點構(gòu)成。多子網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)隨著汽車功能完善與智能化發(fā)展，電動汽車車擁有越來越多的車 載網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（網(wǎng)絡(luò)節(jié)點）和越來越多的傳輸信號，為確保網(wǎng)絡(luò)的 傳輸效率及傳輸可靠性，需要更加合理地規(guī)劃車載網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，來 適應(yīng)電動汽車的發(fā)展需要。因此，多子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)車載網(wǎng)絡(luò)應(yīng)運而 生。多子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點性質(zhì)及信號特征來劃分的。通常，子網(wǎng)絡(luò)的劃分應(yīng)先按照信

6、號實時性要求可將傳輸數(shù)據(jù)劃分為高速數(shù)據(jù)500kbps、中速數(shù)據(jù)250kbps 和低速數(shù)據(jù)125kbp 三組, 并確定各組的傳輸速率；再依據(jù)各節(jié)點功能機及所傳輸信息的相關(guān)性，將高速信號、中速信 號、低速信號進一步分組，子網(wǎng)絡(luò) 數(shù)量與總線上所傳輸信號的數(shù)量、傳輸頻率及優(yōu)先級有關(guān)。合理 劃分車載網(wǎng)絡(luò)，可確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性、實時性及可靠性。圖2多子網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)純電動汽車整車車載網(wǎng)絡(luò)如圖2所示，劃分為5個子網(wǎng)絡(luò)：CAN1 安全系統(tǒng)高速 CAN網(wǎng)絡(luò)；CAN2電驅(qū)動系統(tǒng)高速 CAN網(wǎng)絡(luò)；CAN3 車身電子系統(tǒng)低速 CAN網(wǎng)絡(luò)；LIN車門控制網(wǎng)絡(luò)；HMI車聯(lián)網(wǎng)： 車載互聯(lián)網(wǎng)通訊網(wǎng)絡(luò)。VCU整車控制器作為 C

7、AN1、CAN2的網(wǎng)關(guān) 控制器；BCM車身電子控制器作為 CAN2、LIN、HMI車聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng) 關(guān)控制器；OBD故障診斷作為 CAN1、CAN2和CAN3的對外數(shù)據(jù) 端口。1.2北汽EV200車載網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分析圖3北汽EV200車載網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)北汽EV200純電動汽車車載網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)，如圖 3所示，由EVBUS VBUS FCBUS LIN、K-LINE 等5 個子網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，其中EVBUS為動力控制系統(tǒng) CAN網(wǎng)絡(luò)，VBUS為底盤控制系統(tǒng) CAN 網(wǎng)絡(luò)，F(xiàn)CBUS為充電系統(tǒng) CAN網(wǎng)絡(luò)，LIN為車身電控系統(tǒng) LIN 網(wǎng)絡(luò)，K-Line為診斷K線網(wǎng)絡(luò)。EVBUS為動力控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，屬高速CAN網(wǎng)絡(luò)

8、，比特率為500kbps,是構(gòu)成車網(wǎng)絡(luò)的基本子網(wǎng)絡(luò)；FCBUS屬EVBUS網(wǎng)絡(luò)的充電系統(tǒng)子網(wǎng)絡(luò)，屬中速CAN網(wǎng)絡(luò)，比特率為 250kbps; BMS電池管理系統(tǒng)模塊具有管理EVBUS與FCBUS通信的網(wǎng)關(guān)功能；VBUS底盤控制系統(tǒng) CAN網(wǎng)絡(luò)，屬高速 CAN網(wǎng)絡(luò)，比特率為 500kbps ,是構(gòu)成整車網(wǎng)絡(luò)的基本子網(wǎng)絡(luò)；LIN是VBUS網(wǎng)絡(luò)的車身電控系統(tǒng)子網(wǎng)絡(luò)，屬低特率為19.2kbps ; K-Line 是SRS安全氣囊系統(tǒng)診斷子網(wǎng)絡(luò)，比特率為10.4kbps 。1.3比亞迪e6車載網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分析比亞迪e6純電動汽車的車載網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如圖 4所示i議九q f j泉汴AgE八iv I Ui口 mss

9、 依心丁 :丁 不一11M kbprrl i airt林柏中jIM kgI(代好jfidz圖4比亞迪e6電動汽車CAN總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)TH由動力系統(tǒng) CAN網(wǎng)絡(luò)、充電子 CAN網(wǎng)絡(luò)、舒適系統(tǒng) CAN網(wǎng)絡(luò)、車載終端CAN網(wǎng)絡(luò)、ESC電子穩(wěn)定控制系統(tǒng) CAN網(wǎng)絡(luò)、啟動CAN網(wǎng) 絡(luò)共6個子網(wǎng)構(gòu)成。需要注意的是，為簡化開發(fā)工作，降低開發(fā) 成本，整車網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng)絡(luò)均為CAN網(wǎng)絡(luò)，無LIN網(wǎng)絡(luò)。.混合動力汽車車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)剖析混合動力汽車車載網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)特征混合動力汽車的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點數(shù)量及信號數(shù)量遠高于電動汽車，為提 高整車網(wǎng)絡(luò)的通訊效率和可靠性，同時提高其擴展性，在網(wǎng)絡(luò)拓 撲結(jié)構(gòu)的規(guī)劃上，依然采用上面介紹過的雙子網(wǎng)

10、絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)或 多子網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)。多子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)適合于連接功能相對獨立的子 網(wǎng)，同一子網(wǎng)的節(jié)點通過總線的方式連接，不同的子網(wǎng)在物理上 是完全隔離的，信息之間的交流通過網(wǎng)關(guān)來實現(xiàn)。比亞迪唐車載網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分析比亞迪唐是一款全新雙?；靹硬咫娛絊UV轎車，搭載了三擎雙模動力系統(tǒng)，其由一臺 2.0TI渦輪增壓發(fā)動機和前后兩個電機 組成，可實現(xiàn)前輪與后輪獨立動力輸出。比亞迪唐車載網(wǎng)絡(luò)由5個子網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，如圖 5所示。DMi -1M的心由M美*n班奇儀表“口K 1ECMH 5Mkg*荒注，電帆主切景 Hi*瓊，機控瞋帆棒*41 It UE電動網(wǎng)125Mlp電憩子兩工和4E行車吧:野適幽 門qg后博科美， 1V，TTH 口”“4號”士*EUkbp 不tfCtC-4F電修后-41.M竟電風(fēng)忖 ItMS圖5比亞迪唐車載網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu). 總結(jié)上述分析可知，為簡化車載網(wǎng)絡(luò)的開發(fā)成本，同時提高車載網(wǎng)絡(luò)的工作性能，當