電動汽車原理與應(yīng)用技術(shù) 第3版 課件 第5、6章 電動汽車電氣系統(tǒng)、車輛總線

第5章電動汽車電氣系統(tǒng)1電氣系統(tǒng)概述電動汽車空調(diào)系統(tǒng)功率變換器電動汽車高壓安全電氣系統(tǒng)的電磁兼容性目錄電氣系統(tǒng)概述3電氣系統(tǒng)是電動汽車的神經(jīng)，承擔(dān)著能量與信息傳遞的功能，對電動汽車的動力性、經(jīng)濟(jì)性、安全性和舒適性等有很大的影響，是電動汽車的重要組成部分。電動汽車電氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理電氣系統(tǒng)概述4電動汽車的電氣系統(tǒng)分為低壓電氣系統(tǒng)和高壓電氣系統(tǒng)。典型電動汽車高低壓電路原理低壓電氣系統(tǒng)采用直流12V或24V電源，為燈光、刮水器、整車控制器、高壓電氣設(shè)備控制器和輔助部件供電。高壓電氣系統(tǒng)主要由動力電池、驅(qū)動電機和功率變換器等大功率、高電壓的電氣設(shè)備組成，根據(jù)車輛行駛的功率需求完成從動力電池到驅(qū)動電機的能量轉(zhuǎn)換與傳輸過程。電氣系統(tǒng)概述5電動汽車常見低壓電氣原理圖主要由DC/DC變換器、輔助蓄電池和若干低壓電氣設(shè)備組成。低壓電氣系統(tǒng)低壓電氣設(shè)備主要包括燈光系統(tǒng)、儀表系統(tǒng)和娛樂系統(tǒng)等。電動汽車的輔助蓄電池由動力電池通過DC/DC變換器來充電。電氣系統(tǒng)概述6整車高壓電氣系統(tǒng)原理圖動力電池的高壓能量從正極出發(fā)，首先通過位于駕駛員操控臺的高壓開關(guān)DK1，該開關(guān)受低壓控制，作為整車高壓電源的總開關(guān)及充電開關(guān)。高壓電氣系統(tǒng)線路2可以進(jìn)行充電操作，線路3連接主電機控制器、直流電源變換器、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制器、制動控制系統(tǒng)控制器及冷暖一體化空調(diào)，最后經(jīng)過分流器FL流回負(fù)極，分流器用來檢測高壓線路中的電流值。電氣系統(tǒng)概述7高壓電器組成部件設(shè)計圖高壓電器組成部件設(shè)計圖與實物圖高壓電氣系統(tǒng)高壓電器組成部件實物圖電氣系統(tǒng)概述電動汽車空調(diào)系統(tǒng)功率變換器電動汽車高壓安全電氣系統(tǒng)的電磁兼容性目錄電動汽車空調(diào)系統(tǒng)9空調(diào)系統(tǒng)作為傳統(tǒng)汽車和電動汽車功耗最大的輔助子系統(tǒng)，其功耗占所有輔助子系統(tǒng)功耗的60%以上。電動汽車空調(diào)的發(fā)展現(xiàn)狀電動空調(diào)系統(tǒng)由于能量效率高、調(diào)節(jié)方便、舒適性好等優(yōu)點，逐步成為車輛空調(diào)研發(fā)和應(yīng)用的熱點和發(fā)展趨勢。電動汽車空調(diào)系統(tǒng)10傳統(tǒng)汽車與電動汽車空調(diào)系統(tǒng)的區(qū)別：電動汽車沒有發(fā)動機的余熱可以利用或者不能完全利用發(fā)動機的余熱，需采用熱泵型空調(diào)系統(tǒng)或輔助加熱器；電動空調(diào)壓縮機可以采用電機直接驅(qū)動，對壓縮機高轉(zhuǎn)速性和密封性的要求較高。電動汽車空調(diào)的發(fā)展現(xiàn)狀電動空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用的方案主要包括電動熱泵式空調(diào)系統(tǒng)、電動壓縮機制冷空調(diào)系統(tǒng)、電加熱器混合調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)電動汽車空調(diào)系統(tǒng)11相比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)，電動空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)在環(huán)境保護(hù)、前艙結(jié)構(gòu)布置以及車廂舒適性等各項指標(biāo)上均處于優(yōu)勢。電動汽車空調(diào)的發(fā)展現(xiàn)狀1）采用全封閉的HFC134a系統(tǒng)及制冷劑回收技術(shù)，整體的高度密封性可以減小制冷劑的泄漏損失，減少對環(huán)境的污染。2）壓縮機靠電機驅(qū)動，可以通過精確的控制以及在常見熱負(fù)荷工況下的高效率運行來降低空調(diào)系統(tǒng)的能耗，提高整車的經(jīng)濟(jì)性。3）采用電驅(qū)動方式，具有噪聲較低，可靠性高，使用壽命長，故障率低等優(yōu)點。4）一體式電動壓縮機，取消了發(fā)動機與壓縮機之間的傳動帶，沒有了張緊件的質(zhì)量，相對于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)減小了整車質(zhì)量。5）上車之前預(yù)先遙控啟動電動空調(diào)，對車廂內(nèi)的空氣進(jìn)行預(yù)先調(diào)節(jié)，相比傳統(tǒng)空調(diào)可增加乘客的舒適性。電動汽車空調(diào)系統(tǒng)12車用空調(diào)靠壓縮機提供動力，使制冷介質(zhì)在空調(diào)系統(tǒng)中進(jìn)行循環(huán)，在循環(huán)過程中依靠壓力變化進(jìn)而改變介質(zhì)的氣、液狀態(tài)，形成介質(zhì)溫度的變化。電動汽車空調(diào)的技術(shù)特點電動汽車空調(diào)系統(tǒng)特點：1）完全由空調(diào)自身獨立制冷制熱功能。2）壓縮機直接由電驅(qū)動。3）采用制冷能力更強的R407C制冷劑。4）采用變頻調(diào)速的電動一體化壓縮機，取消了冷卻水系統(tǒng)，冬天采用電加熱器進(jìn)行供暖。電動汽車空調(diào)系統(tǒng)13電動汽車空調(diào)的關(guān)鍵部件及控制技術(shù)使用全封閉柔性渦旋壓縮機，效率高、體積小、質(zhì)量輕、噪聲低、結(jié)構(gòu)簡單、運行平穩(wěn)是其主要特點。內(nèi)置AC380V-3P、50Hz（60Hz）電機，可以直接由電驅(qū)動，沒有開放式活塞壓縮機的缺點。全封閉柔性渦旋壓縮機采用制冷能力更強的R407C制冷劑。R407C的導(dǎo)熱系數(shù)高，黏度系數(shù)小，同等條件下，換熱系數(shù)高。管道的阻力損失也小，這對提高系統(tǒng)能效比、減小系統(tǒng)，減少車輛自重，節(jié)約成本有著不可低估的作用。高效率的制冷劑電動汽車空調(diào)系統(tǒng)14電動汽車空調(diào)的關(guān)鍵部件及控制技術(shù)傳統(tǒng)管片式兩器傳熱管為φ9.52mm，電動汽車空調(diào)使用的φ7mm傳熱管具有重量輕、傳熱效率高、制冷劑使用少的優(yōu)點。高效傳熱和散熱機構(gòu)電動壓縮機安裝不受發(fā)動機位置的限制，將兩器、壓縮機、系統(tǒng)管路、電器控制單元集成為一體。使得安裝與維修變得非常簡單。整個系統(tǒng)采用全焊接形式，實現(xiàn)制冷劑的零泄漏。全焊接、高集成電動汽車空調(diào)系統(tǒng)15電動汽車空調(diào)的關(guān)鍵部件及控制技術(shù)基于電動壓縮機控制的變頻器專用于車載空調(diào)交流異步電機的啟動和運行，采用脈寬調(diào)制方式，變頻變壓，能在頻繁的浪涌電壓、電流下可靠工作。變頻器技術(shù)基于智能化、人性化的控制器逐步運用于電車空調(diào)系統(tǒng)。能夠完成傳統(tǒng)空調(diào)的功能，根據(jù)車內(nèi)負(fù)荷大小自動調(diào)節(jié)壓縮機的轉(zhuǎn)速，使空調(diào)達(dá)到最佳節(jié)能效果。智能化模糊控制電動汽車空調(diào)系統(tǒng)16電動汽車空調(diào)的關(guān)鍵部件及控制技術(shù)電車空調(diào)系統(tǒng)是將車輛提供的600V直流轉(zhuǎn)換成負(fù)載所用的三相交流電，安全問題就成為重中之中。在系統(tǒng)中需添加多種保護(hù)設(shè)計。獨特的控制系統(tǒng)1）電流保護(hù)設(shè)計。2）電壓保護(hù)設(shè)計3）采用IGBT、IPM智能模塊。4）具備軟啟動特性，使機組可以正常啟動。5）防液激保護(hù)設(shè)計。6）系統(tǒng)壓力保護(hù)設(shè)計。7）壓縮機單機運行保護(hù)設(shè)計。電動汽車空調(diào)系統(tǒng)17工作原理半導(dǎo)體制冷又稱為熱電制冷，是固態(tài)制冷技術(shù)，不用制冷劑，沒有運行件。熱電堆起著壓縮式制冷壓縮機的作用，冷端及其熱交換器則相當(dāng)于壓縮式制冷蒸發(fā)器，而熱端及其熱交換器相當(dāng)于冷凝器。制冷系統(tǒng)熱電元件工作需要直流電源；改變電流方向即可產(chǎn)生制冷、制熱的逆效果；熱電制冷片熱慣性非常小，制冷時間很短；調(diào)節(jié)組件工作電流的大小即可調(diào)節(jié)制冷速度和溫，容易實現(xiàn)能量的連續(xù)調(diào)節(jié)。熱電制冷工作原理電動汽車空調(diào)系統(tǒng)18工作原理空調(diào)系統(tǒng)的制冷/制熱模式由四通換向閥轉(zhuǎn)換，實線箭頭表示制冷工況，虛線箭頭表示制熱工況。用于電動汽車上，其專門開發(fā)了雙工作腔滑片壓縮機、直流無刷電機和逆變器控制系統(tǒng)。暖風(fēng)系統(tǒng)（1）熱泵電動汽車熱泵式空調(diào)系統(tǒng)原理電動汽車空調(diào)系統(tǒng)19工作原理PTC電加熱器是采用PTC熱敏電阻元件為發(fā)熱源的一種加熱器。PTC熱敏電阻通常是用半導(dǎo)體材料制成的，電阻隨溫度變化而急劇變化，外界溫度降低時，PTC電阻值隨之減小，發(fā)熱量反而會增加。暖風(fēng)系統(tǒng)（2）PTC電加熱器按材質(zhì)，PTC電加熱器可以分為陶瓷PTC熱敏電阻和有機高分子PTC熱敏電阻?？照{(diào)器輔助電加熱器的材料是陶瓷PTC熱敏電阻。空調(diào)器輔助電加熱器可以分為：粘接式陶瓷PTC加熱器和金屬PTC管狀加熱器。電動汽車空調(diào)系統(tǒng)20工作原理粘接式陶瓷PTC加熱器是將多個陶瓷PTC芯片及鋁波紋散熱片用耐高溫樹脂膠粘接在一起的加熱器，散熱性好、電氣性能穩(wěn)定。暖風(fēng)系統(tǒng)（2）PTC電加熱器粘接式陶瓷PTC加熱器分為加熱器表面帶電型和加熱器表面不帶電型。粘接式陶瓷PTC加熱器電動汽車空調(diào)系統(tǒng)21工作原理金屬PTC管狀加熱器采用進(jìn)口鎳鐵合金絲為發(fā)熱材料，發(fā)熱管外鑲嵌鋁散熱片，散熱效果非常好，加熱器配用溫度控制器和熱熔斷器，更安全可靠，加熱器具有PTC材料的良好特性。暖風(fēng)系統(tǒng)（2）PTC電加熱器粘接式陶瓷PTC加熱器電動汽車空調(diào)系統(tǒng)22工作原理利用大功率器件（功率變換、驅(qū)動電機、電機控制器等）工作時產(chǎn)生的熱量，對車內(nèi)環(huán)境進(jìn)行熱交換。當(dāng)熱量不足時，啟用輔助PTC加熱器。暖風(fēng)系統(tǒng)（3）余熱+輔助PTC

電氣系統(tǒng)概述

電動汽車空調(diào)系統(tǒng)

功率變換器

電動汽車高壓安全電氣系統(tǒng)的電磁兼容性目錄24功率變換器功率變換器可分為直流/直流（DC/DC）變換和直流/交流（DC/AC）變換兩類。電動汽車電氣系統(tǒng)中的功率變換器主要是DC/DC變換器，有降壓、升壓、雙向三種形式，是實現(xiàn)電氣系統(tǒng)電能變換和傳輸?shù)闹匾姎庠O(shè)備。DC/DC功率變換器DC/AC功率變換器25功率變換器DC/DC變換器（直流斬波器）是指將一個固定的直流電壓變換為可變的直流電壓，被廣泛應(yīng)用于電動汽車的無級變速和控制。用直流斬波器代替變阻器可節(jié)約20%~30%的電能。車載DC/DC功率變換器通過調(diào)整原直流電的PWM（占空比）來控制輸出的有效電壓的大小，能起調(diào)壓和抑制電網(wǎng)側(cè)諧波電流噪聲的作用。26功率變換器DC/AC稱為反用換流器，也可稱逆變器、變流器或反流器，是一個可將直流電變換成交流電的電路。這種技術(shù)被廣泛應(yīng)用于不間斷電源、電動車輛及軌道交通系統(tǒng)、變頻器等。車載電機控制器電動汽車中交流驅(qū)動電機的DC/AC變換器一般集成于電機控制器中。27功率變換器在各種電動汽車中，功率變換器主要實現(xiàn)下列功能：1.不同電源之間的特性匹配。例如可利用DC/DC變換器實現(xiàn)燃料電池和動力電池之間的特性匹配。2.驅(qū)動輔助系統(tǒng)中的直流電機。在小功率（一般低于5kW）直流電機驅(qū)動的轉(zhuǎn)向、制動等輔助系統(tǒng)中，一般直接采用DC/DC變換器供電。3.給低壓輔助蓄電池充電。在電動汽車中，需要高壓電源通過降壓變換器給輔助電池充電。28功率變換器電動汽車電源系統(tǒng)的輸出和電機驅(qū)動系統(tǒng)的輸入都是直流能量，所以這兩個系統(tǒng)的功率變換實際上是DC/DC變換。一般電源系統(tǒng)的輸出特性偏軟，難以直接與電機驅(qū)動器匹配，需通過功率變換器將不可調(diào)的直流電源變?yōu)榭烧{(diào)的直流電源。為保障電動汽車的動力性能、能源利用效率及其他控制系統(tǒng)的可靠運行，需有效地設(shè)計和控制變換器的各個參數(shù)。電源系統(tǒng)電機驅(qū)動系統(tǒng)DC/DC29功率變換器一般電動汽車功率變換器要求須具有如下特點：1.變換功率大：采用大電流電力電子器件進(jìn)行雙路或多路設(shè)計，保證車輛起動、爬坡、加速時的動力性能。2.輸出響應(yīng)快捷：功率變換器的輸出響應(yīng)必須跟上車輛路況等因素對驅(qū)動電機輸出功率變化的要求。3.工作穩(wěn)定，抗電磁干擾：在電動汽車相對惡劣的電磁環(huán)境下保證電動汽車行駛的安全性。4.控制方便、準(zhǔn)確：從整體上看，電動汽車的功率變換器也是一個動力系統(tǒng)能量輸出的控制過程。因此要使功率變換器有好的可控制性，在設(shè)計時需明確其控制策略。5.具有能量回饋功能：作為溝通動力系統(tǒng)和電源系統(tǒng)的橋梁，功率變換器一般為雙向設(shè)計，必須具有能量回饋功能，將電動汽車有限的能量高效率地使用。30功率變換器降壓功率變換器直流斬波（Buck）式降壓功率變換器

Buck式降壓變換器的基本電路Buck電路是非隔離式的，一般用在輸入、輸出電壓相差不大的場合，例如用于車載小功率高壓直流電機的調(diào)速。31功率變換器降壓功率變換器單端正激式降壓功率變換器

單端正激式降壓功率變換器的電路原理32功率變換器降壓功率變換器單端正激式降壓功率變換器與Buck電路相比，單端正激式功率變換器電路多了一項變壓器副、原邊的匝數(shù)比，通過選擇合適的匝數(shù)比，可得到輸出平穩(wěn)的電壓。其輸入、輸出電壓有隔離性質(zhì)，可應(yīng)用于車載24V輔助電池的充電電源。降壓功率變換器實物圖及示意圖33功率變換器降壓功率變換器單端正激式降壓功率變換器功率回路以控制回路的驅(qū)動信號為基礎(chǔ)，打開、關(guān)閉晶閘管輸入直流電，供給變壓器交流電壓，經(jīng)整流二極管整流后的斷續(xù)直流電壓經(jīng)平滑電路平滑后對輔助電池充電。內(nèi)部結(jié)構(gòu)組成示意圖控制回路除以上功能外，還具有輸出限流、輸入過電壓保護(hù)、過熱保護(hù)和警報功能。34功率變換器升壓功率變換器Boost型升壓功率變換器（并聯(lián)開關(guān)變換器）

Boost型升壓變換器的電路原理圖

35功率變換器升壓功率變換器全橋逆變式升壓功率變換器

全橋逆變式升壓變換器的電路原理圖與Boost電路相比，其輸入和輸出是通過中頻變壓器隔離，具有較好的電磁兼容性。36功率變換器雙向功率變換器混合動力系統(tǒng)在混合動力電動汽車中，動力電池組通過雙向功率變換器連接到直流母線上，以實現(xiàn)動力電池和燃料電池組或發(fā)電機組的功率混合。當(dāng)動力電池被充電時，功率變換器起到降壓作用；當(dāng)動力電池通過總線釋放能量時，功率變換器起到升壓作用。37功率變換器雙向功率變換器雙向功率變換器的電路原理在Boost工作模式下，電池組端電壓U1通過升壓電感L、開關(guān)管VT2的升壓變換經(jīng)二極管VD1接到總線電壓，和燃料電池或發(fā)電機組實行功率混合。在Buck工作模式下，總線電壓Uh通過開關(guān)管VT1的斬波降壓經(jīng)電感L、電容C2的濾波作用輸出U1對電池組進(jìn)行充電，二極管VD2在降壓過程中實現(xiàn)輸出電流的續(xù)流作用。雙向功率變換器采用Buck-Boost復(fù)合電路結(jié)構(gòu)。38功率變換器雙向功率變換器雙向功率變換器實物圖及示意圖混合動力電動汽車中電機的轉(zhuǎn)速工作范圍很寬，其動力電池端電壓的變化范圍也很大，若使用動力電池直接驅(qū)動電機，會造成電機驅(qū)動性能的惡化。為了充分回收制動或減速能量，必須采用混合動力系統(tǒng)中雙向DC/DC變換器。39功率變換器雙向功率變換器DC-UPS電源系統(tǒng)當(dāng)供電正常時，AC/DC變換器將直流母線電壓調(diào)整到穩(wěn)態(tài)電壓，對直流母線上的負(fù)載供電，同時經(jīng)雙向DC/DC變換器給電池包BA充電。當(dāng)供電電源掉電或出現(xiàn)故障時，雙向直流變換器將電池包電壓轉(zhuǎn)變成直流母線負(fù)載所需電壓給負(fù)載供電，使負(fù)載不斷電。直流不停電電源系統(tǒng)（DC-UPS）雙向DC/DC變換器可將電池的充放電工作分離出來，更容易優(yōu)化充放電過程，有助于延長電池壽命，提高充電效率。其功率等級應(yīng)以放電功率為準(zhǔn)。40功率變換器雙向功率變換器在電動汽車啟動時，燃料電池電壓尚未建立起來，需要輔助電源來提供壓縮機電機的驅(qū)動能量，給燃料電池創(chuàng)造啟動條件。燃料電池電源系統(tǒng)輔助電源有兩個作用：在燃料電池啟動前，提供直流母線的電壓；當(dāng)汽車制動時，希望制動能量能夠回饋并得到合理的應(yīng)用。采用蓄電池作為輔助供電電源，通過雙向DC/DC變換器可以滿足這兩個方面的要求：快速啟動燃料電池；將制動能量回饋給蓄電池。41功率變換器雙向功率變換器蓄電池供電時，雙向DC/DC變換器工作在放電模式，輸入電池電壓波動，輸出穩(wěn)定的電壓和放電功率；蓄電池儲能時，雙向DC/DC變換器工作在充電模式，將電能存儲于蓄電池中。燃料電池電源系統(tǒng)燃料電池電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖電器系統(tǒng)概述電動汽車空調(diào)系統(tǒng)功率變換器電動汽車高壓安全電氣系統(tǒng)的電磁兼容性目錄43電動汽車高壓安全乘客的人身安全問題同時還會影響低壓電器部件和車輛控制器的正常工作電動汽車動力系統(tǒng)的安全問題電動汽車動力系統(tǒng)特點：高電壓、大電流的動力回路。因此，在設(shè)計和規(guī)劃高壓電氣系統(tǒng)時，不僅應(yīng)充分滿足整車動力驅(qū)動要求，還必須確保車輛運行安全、駕乘人員安全和車輛運行環(huán)境安全。根據(jù)電動汽車的實際結(jié)構(gòu)和電路特性，設(shè)計安全合理的保護(hù)措施，是確保駕乘人員和車輛設(shè)備安全運行的關(guān)鍵。44電動汽車高壓安全高電壓電路和車輛底盤之間的絕緣性能下降，電源正負(fù)極引線將通過絕緣層和底盤構(gòu)成漏電流回路；還可能引起熱積累效應(yīng)，造成車輛的電氣火災(zāi)。電動汽車的絕緣問題部件間的相互碰撞、摩擦、擠壓，使原本絕緣良好的導(dǎo)線絕緣層出現(xiàn)破損接線端子與周圍金屬出現(xiàn)搭接高壓電纜絕緣介質(zhì)老化電動汽車的運行情況非常復(fù)雜，在運行過程中難免會出現(xiàn)：45電動汽車高壓安全絕緣性能的實時監(jiān)測高壓電氣系統(tǒng)相對車輛底盤的電氣絕緣性能的實時檢測是電動汽車電氣安全技術(shù)的核心內(nèi)容。電動汽車電氣安全監(jiān)測系統(tǒng)需要實時監(jiān)測整車電氣狀態(tài)信息，如總電壓、總電流、正負(fù)母線對地電壓值、正負(fù)母線絕緣電阻值、輔助電壓、繼電器連接狀況等，并通過CAN總線輸出測得各部分的狀態(tài)及數(shù)值、輸出系統(tǒng)的報警狀態(tài)和通斷指令，從而確保電動汽車的安全運行。絕緣性能監(jiān)測CAN總線VCU整車控制46電動汽車高壓安全電動汽車高壓系統(tǒng)的設(shè)計及布置要求電動汽車高壓系統(tǒng)：保證整車動力傳動實時監(jiān)測高壓電狀態(tài)，要求高壓系統(tǒng)能在發(fā)生故障時，通過高壓接觸器及時切斷高壓回路，保證整車系統(tǒng)和乘客的安全，在駐車充電或者駐車維修時，能切斷所有可能的高壓危險因素。47電動汽車高壓安全電動汽車高壓系統(tǒng)的設(shè)計及布置要求純電動汽車高壓系統(tǒng)布置的7點要求1）供電的所有動力電池分組串聯(lián)，且每組電壓<96V，并配熔斷器，可在發(fā)生意外短路時斷開電池組之間的連接。2）將一個含有多個動力電池包、兩個高壓直流接觸器以及熔斷器各自集成在絕緣封閉殼體內(nèi)，這樣就可以將高電壓的帶電部件與外部環(huán)境隔絕，同時對相互之間的電磁干擾有較好的屏蔽。3）高壓電安全監(jiān)控系統(tǒng)也安裝在一個絕緣封閉殼體內(nèi)，而且布置位置上需要盡量靠近電池包，以便在發(fā)生高壓故障時可及時切斷高壓回路。4）高壓電安全監(jiān)控系統(tǒng)中設(shè)計高壓回路預(yù)充電電路，防止高壓系統(tǒng)容性負(fù)載產(chǎn)生的瞬態(tài)沖擊。系統(tǒng)斷電后，保證預(yù)充電繼電器能夠完全斷開。48電動汽車高壓安全電動汽車高壓系統(tǒng)的設(shè)計及布置要求純電動汽車高壓系統(tǒng)布置要求5）設(shè)置高壓接觸器，通過控制高壓接觸器通斷可以確保電動汽車高壓回路的安全性，且在系統(tǒng)斷電后，兩個高壓接觸器能夠完全斷開。6）在高壓回路中布置高壓環(huán)路互鎖電路，以確保電池組外的所有高壓電路的連續(xù)性。7）設(shè)置手動切斷高壓回路裝置，用于維修或者緊急情況下手動切斷高壓回路。49電動汽車高壓安全高壓系統(tǒng)的安全防護(hù)措施（1）漏電保護(hù)器：保護(hù)器可以在有正或負(fù)母線與車身相連時發(fā)出警告，避免電機殼體漏電成為高壓正極、在車上的人觸摸負(fù)極造成電擊傷等事故。也可避免空調(diào)系統(tǒng)高壓、DC/DC變換器高壓的泄漏。（2）高壓互鎖：為避免工作人員疏忽和非工作人員的誤拆高壓盒的情況，防止人員受到高壓電擊傷，在逆變器盒蓋上設(shè)計有高壓互鎖開關(guān)。只要逆變器盒體被打開，控制器就會斷開系統(tǒng)的主繼電器，避免意外事故發(fā)生。（3）絕緣電阻檢測：絕緣電阻是表征電動汽車電氣安全好壞的重要參數(shù)，通過絕緣電阻檢測可以消除高壓電對車輛和駕乘人員的潛在威脅，保證純電動汽車電氣系統(tǒng)的安全。50電動汽車高壓安全電氣系統(tǒng)的絕緣性能直流電源系統(tǒng)介質(zhì)絕緣性能和導(dǎo)電性能的衡量指標(biāo)：電阻。絕緣體電阻的大小表征了介質(zhì)的絕緣性能。電阻越大，絕緣性能越好。電動汽車的電氣設(shè)備直接安裝在車輛底盤上，每個電氣設(shè)備都獨立的電流回路，與底盤沒有直接的電氣連接。整個高壓系統(tǒng)是與底盤絕緣、封閉的電氣系統(tǒng)。電動汽車的高壓電氣系統(tǒng)絕緣性能指標(biāo)：電源的正極引線電纜和負(fù)極引線電纜對底盤的絕緣電阻，來反映電氣系統(tǒng)的絕緣性能。51電動汽車高壓安全電氣絕緣檢測的一般方法對于封閉回路的高壓直流電氣系統(tǒng)，其絕緣性能通常用電氣系統(tǒng)中電源對地漏電流的大小來表征，現(xiàn)在普遍使用兩種漏電流檢測方法：輔助電源法和電流傳感法。輔助電源法：在我國某些電力機車采用的漏電檢測器中，使用一個直流110V的檢測用輔助蓄電池，蓄電池正極與待測高壓直流電源的負(fù)極相連，蓄電池的負(fù)極與車輛機殼實現(xiàn)一點連接。在待測系統(tǒng)絕緣性能良好的情況下，蓄電源沒有電流回路，漏電流為零；在電源線纜絕緣層老化或者環(huán)境潮濕等情況下，蓄電池通過電源線纜絕緣層形成閉合回路、產(chǎn)生漏電流，檢測器根據(jù)漏電流的大小進(jìn)行警告，并斷開待測系統(tǒng)電源。52電動汽車高壓安全電氣絕緣檢測的一般方法使用局限性：待測電源必須處于工作狀態(tài)。電流傳感法：采用霍爾式電流傳感器是對高壓直流系統(tǒng)進(jìn)行漏電流檢測的另一種方法。原理：將待測系統(tǒng)中電源的正極和負(fù)極一起同方向穿過電流傳感器，當(dāng)沒有漏電流時，從電源正極流出的電流等于返回到電源負(fù)極的電流，因此穿過電流傳感器的總電流為零，電流傳感器的輸出電壓為零；當(dāng)發(fā)生漏電現(xiàn)象時，電流傳感器輸出電流不為零。根據(jù)電壓的正負(fù)可以進(jìn)一步判斷產(chǎn)生漏電流的來源是電源正極引線電纜還是電源負(fù)極引線電纜。53電動汽車高壓安全絕緣電阻監(jiān)測原理為了監(jiān)測上述絕緣電阻，直接將車載高壓電源作為監(jiān)測電源。電源正極、負(fù)極和車輛底盤之間建立橋式阻抗網(wǎng)絡(luò)，如圖所示。其中，A點與電源正極相連，B點與電源負(fù)極相連，O點與車底盤相連。U0為高壓電源的輸出電壓，R1、R2分別為高壓電源正極、負(fù)極引線對底盤的絕緣電阻，R為限流電阻，取R=51kΩ。VT1、VT2為電子控制的開關(guān)，通過控制電子開關(guān)的導(dǎo)通與關(guān)斷，改變了AB兩點之間的等效電阻和電源的輸出電流I，根據(jù)U0、I和等效電阻計算出R1和R2。電動汽車在運行過程中，電壓U0不是恒定不變的，其讀數(shù)需要和電流同時采集。當(dāng)VT1導(dǎo)通、VT2關(guān)斷時，橋式阻抗網(wǎng)絡(luò)等效形式為R1與R并聯(lián)后與R2串聯(lián)，這時，電源電壓為U01，電流為I1：54電動汽車高壓安全絕緣電阻監(jiān)測原理

當(dāng)VT2導(dǎo)通、VT1關(guān)斷時，橋式阻抗網(wǎng)絡(luò)等效形式為R2與R并聯(lián)后與R1串聯(lián)，這時，電源電壓為U02，電流為I2：

當(dāng)高壓電源正極、負(fù)極引線對底盤的絕緣性能良好，滿足R1、R2都大于10kΩ時，可以作近似處理：55電動汽車高壓安全絕緣電阻監(jiān)測原理

綜合上述四個表達(dá)式，得到

如果VT1和VT2同時關(guān)斷時，電流I大于2mA，說明絕緣電阻R1、R2之和小于150kΩ，電源的正極、負(fù)極引線電纜對底盤的絕緣性能不好，檢測系統(tǒng)不再單獨監(jiān)測R1、R2，立即發(fā)出報警信號。電器系統(tǒng)概述電動汽車空調(diào)系統(tǒng)功率變換器電動汽車高壓安全電氣系統(tǒng)的電磁兼容性目錄57電氣系統(tǒng)的電磁兼容性形成復(fù)雜的電動汽車電磁環(huán)境同時對車輛控制系統(tǒng)產(chǎn)生干擾電氣系統(tǒng)的電磁兼容性在車輛行駛時，功率開關(guān)周期性的導(dǎo)通與關(guān)斷會產(chǎn)生寬頻的電磁發(fā)射因此，電動汽車的電氣系統(tǒng)需要具有一定的電磁兼容性具體體現(xiàn)在：能夠抵御環(huán)境中的電磁干擾、不對環(huán)境造成不能承受的電磁騷擾。58電氣系統(tǒng)的電磁兼容性電磁兼容性的檢測電磁兼容（EMC）實驗室可進(jìn)行抗電磁干擾強度測試、電磁騷擾強度測試，滿足國家最新標(biāo)準(zhǔn)要求的靜電放電抗干擾度、射頻電磁場輻射抗擾度、電快速瞬變脈沖群抗擾度、工頻磁場抗擾度、浪涌抗擾度、射頻場感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾抗擾度等。如圖所示為電磁兼容實驗室組織結(jié)構(gòu)。59電氣系統(tǒng)的電磁兼容性我國電磁兼容性的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)號標(biāo)準(zhǔn)名稱GB14023—2022車輛、船和內(nèi)燃機無線電騷擾特性用于保護(hù)車外接收機的限制和測量方法GB/T18655—2018車輛、船和內(nèi)燃機無線電騷擾特性用于保護(hù)車載接收機的限值和測量方法GB/T15152—2006脈沖噪聲干擾引起移動通信性能降級的評定方法GB/T17619—1998機動車電子電器組件的電磁輻射抗擾限值和測量方法GB/T18387—2017電動車輛的電磁場發(fā)射強度的限值和測量方法GB/T19951—2019道路車輛電氣/電子部件對靜電放電抗擾性的試驗方法在進(jìn)行電動汽車的電磁兼容性設(shè)計時應(yīng)考慮以下兩點：60電氣系統(tǒng)的電磁兼容性電磁兼容性設(shè)計合理規(guī)劃線束：線束布置上使小功率敏感電路緊靠信號源，大功率干擾電路緊靠負(fù)載；盡可能分開小功率電路和大功率電路，減小線束間的感應(yīng)干擾和輻射干擾；不同用途或不同電平的導(dǎo)線如輸入與輸出線、弱電與強電要遠(yuǎn)離，盡量不要平行；關(guān)鍵元件、電路和走線都要加屏蔽，屏蔽要合理接地元器件選擇和電路設(shè)計：合理選擇元件及抗擾篩選，得到高抗干擾門限值的元件，采用屏蔽的雙絞線做連線，縮短元件和電路的連線。在確定元件和電路時，除要注意其電磁干擾靈敏度外，還應(yīng)注意一些會產(chǎn)生電磁干擾的元件和電路，也會對系統(tǒng)造成不應(yīng)有的影響，使信號發(fā)生畸變，或產(chǎn)生干擾電壓、干擾電流，或使系統(tǒng)造成工作失誤。電動汽車的電磁環(huán)境是指汽車在運行過程中，車上電子電氣設(shè)備承受來自車內(nèi)、車外各種各樣的電磁干擾，以及汽車、電子設(shè)備向外界輻射的電磁干擾。61電氣系統(tǒng)的電磁兼容性電動汽車的電磁環(huán)境汽車電磁干擾源可以分為3類：車載干擾源自然干擾源人為干擾源電動汽車電氣系統(tǒng)電磁兼容性設(shè)計采用分層與綜合設(shè)計法。62電氣系統(tǒng)的電磁兼容性電動汽車的電磁環(huán)境分層設(shè)計法可以分為4步：第一層為有源器件的選型和印制板設(shè)計；第二層為接地設(shè)計；第三層為屏蔽設(shè)計；第四層為濾波設(shè)計和瞬態(tài)騷擾抑制。且每一層進(jìn)行接地、屏蔽和濾波的綜合設(shè)計和軟件抗騷擾。通常抑制電磁干擾的主要措施有屏蔽、濾波和接地。63電氣系統(tǒng)的電磁兼容性抑制電磁干擾的技術(shù)措施屏蔽是在兩個區(qū)域之間建立電磁屏障，保護(hù)系統(tǒng)中的電路不受電磁環(huán)境損壞的最直接方法?？刹扇煞N屏蔽方式：主動屏蔽：使輻射電磁能限制在特定區(qū)域之內(nèi)；被動屏蔽：防止輻射電磁能進(jìn)入特定區(qū)域。屏蔽的設(shè)計原則是：高頻電場屏蔽應(yīng)用銅、鋁和鎂等良導(dǎo)電材料，以得到最大的反射效率；低頻磁場屏蔽應(yīng)用磁性材料，以得到最大的吸收效率；多層屏蔽（包括機殼與電纜）能在寬頻帶上提供高屏蔽有效度，但需考慮成本和其他性能要求；用來密封縫隙的各種結(jié)合面必須清潔，不能有不導(dǎo)電的涂層；屏蔽主要解決輻射干擾，而濾波則主要是解決因為傳導(dǎo)造成的干擾。濾波器主要抑制通過電路通路直接進(jìn)入的干擾，它是應(yīng)用最普遍的抗干擾方法。根據(jù)信號與干擾信號之間的頻率差別，可以采用不同性能的濾波器，抑制干擾信號，提高信噪比。64電氣系統(tǒng)的電磁兼容性抑制電磁干擾的技術(shù)措施接地就是在兩點之間建立導(dǎo)電通路，其中的一點通常是系統(tǒng)的電氣元件，而另一點則是參考點。一個接地系統(tǒng)的有效性取決于在多大程度上減小接地系統(tǒng)的電位差和減小地電流。濾波接地65電氣系統(tǒng)的電磁兼容性電磁場輻射強度檢測實例在某所電磁兼容實驗室，對某電動客車進(jìn)行檢驗，試驗條件見下表。檢測和判定方法依據(jù)GB/T18387—2017《電動車輛的電磁場輻射強度的限值和測量方法》。66電氣系統(tǒng)的電磁兼容性試驗結(jié)果與分析v=16km/h時頻率低于180Hz，輻射強度低于國標(biāo)限定值；v=64km/h時頻率低于150Hz，輻射強度低于國標(biāo)限定值v=16km/h、64km/h時的輻射強度（棒天線位于車輛后部）67電氣系統(tǒng)的電磁兼容性試驗結(jié)果與分析v=16km/h時頻率低于20Hz，輻射強度低于國標(biāo)限定值；v=64km/h時頻率低于20Hz，輻射強度低于國標(biāo)限定值。v=16km/h、64km/h時的輻射強度（環(huán)天線與車輛后部平行）謝謝！68第6章電動汽車總線系統(tǒng)69

車載總線系統(tǒng)概述

CAN總線系統(tǒng)其他總線系統(tǒng)目錄71電動汽車是一個高度集成的電氣化系統(tǒng)，包括驅(qū)動電機控制系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)、車載充電系統(tǒng)、電子輔助系統(tǒng)、低壓電氣系統(tǒng)等各子系統(tǒng)，為了實現(xiàn)上述系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享，提高整車控制的準(zhǔn)確性和快速性，建立高效的車載總線系統(tǒng)是必然的選擇。從行駛、制動、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制到安全保障系統(tǒng)以及儀表報警系統(tǒng)，從電池管理系統(tǒng)到為提高舒適性而做的各種努力，使汽車電控成為一個復(fù)雜的龐大系統(tǒng)。汽車布線一般是先將線制成線束，再裝在縱梁下等看不到的地方，線束中出現(xiàn)問題，查找麻煩且維修也困難。由于每種車型的長度、寬度以及電氣安裝的位置都不同，線束大小也不一樣，每種車型都單獨設(shè)計，增加了設(shè)計和試制的難度。72車載總線系統(tǒng)簡介點-點間的布線網(wǎng)絡(luò)73車載總線系統(tǒng)簡介CAN總線最早是德國Bosch公司為解決現(xiàn)代汽車中眾多的電控模塊(ECU)之間的數(shù)據(jù)交換而開發(fā)的一種串行通訊協(xié)議?，F(xiàn)今在汽車電子系統(tǒng)中已得到廣泛應(yīng)用，成為歐洲汽車制造業(yè)的主體行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，代表著汽車電子控制網(wǎng)絡(luò)的主流發(fā)展趨勢。采用CAN總線的布線方式，通過總線網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)傳感器的數(shù)據(jù)共享，消除了冗余的傳感器，大大簡化了布線網(wǎng)絡(luò)，降低了維修的難度。CAN總線布線網(wǎng)絡(luò)CAN總線布線網(wǎng)絡(luò)圖74車載總線系統(tǒng)簡介1.減少了線束的數(shù)量和體積，因而也就降低了線束造價和重量，提高了電子系統(tǒng)可靠性，使之維修容易、安裝簡便。2.由于采用了通信傳感器（如動力系統(tǒng)和傳動系統(tǒng)共用車速傳感器），通過總線進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，可以達(dá)到消除冗余傳感器并實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享的目的。3.改善了汽車系統(tǒng)設(shè)計和配置的靈活性，即通過總線的軟、硬件變化可以實現(xiàn)整車功能的變化和擴(kuò)展，真正實現(xiàn)汽車各個裝置的模塊化。4.使用總線將汽車各個電子裝置連接起來，讓汽車真正成為系統(tǒng)控制的整體對象，有力地改進(jìn)和完善汽車動力性、排放性、操縱性、經(jīng)濟(jì)性和安全性。車載總線的優(yōu)點75早在1968年，艾塞庫斯就提出了利用單線多路傳輸信號的構(gòu)想。從1980年起，汽車內(nèi)開始使用車載總線。1983年，豐田公司在世紀(jì)牌汽車上最早采用了應(yīng)用光纜的車門控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了多個節(jié)點的連接通信。1986—1989年，在車身系統(tǒng)上裝用了以銅線為傳輸媒介的總線，并在日產(chǎn)和通用汽車的控制系統(tǒng)中得到應(yīng)用。1983年，德國BOSCH公司開始開發(fā)汽車總線系統(tǒng)，WolfhardLawrenz教授將這種新總線命名為ControllerAreaNetwork，簡稱CAN。1986年，在底特律汽車工程協(xié)會上，由BOSCH公司研發(fā)的CAN總線系統(tǒng)通信方案獲得認(rèn)可。車載總線系統(tǒng)簡介車輛總線技術(shù)的發(fā)展761987年，Intel公司開發(fā)出第一枚應(yīng)用于CAN的芯片82526。PHILIPS公司很快也開發(fā)出了82C200。1993年11月，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織公布CAN協(xié)議的ISO11898及ISO11519。1992年，奔馳公司作為第一個采用CAN總線技術(shù)的公司，將CAN總線系統(tǒng)裝配在客車上。在美國，通過采用SAEJ1850普及了數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)，也通過了CAN的標(biāo)準(zhǔn)，明確地表示將轉(zhuǎn)向CAN協(xié)議。車載總線系統(tǒng)簡介車輛總線技術(shù)的發(fā)展隨著汽車技術(shù)的發(fā)展，歐洲又以與CAN協(xié)議不同的思路提出了控制系統(tǒng)的新協(xié)議TTP（時間觸發(fā)），并在X-by-Wire系統(tǒng)上開始應(yīng)用。車載網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用不僅涉及汽車上各電子裝置的硬件連接，網(wǎng)絡(luò)相關(guān)軟件也必然成為每個電控單元軟件中的一部分。汽車上軟件系統(tǒng)很快就會成為一個相對獨立的部分。77拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是指網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的幾何結(jié)構(gòu)，即各個節(jié)點相互連接的方式，一般分為總線型、環(huán)型和星型三種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。車載總線系統(tǒng)簡介車輛總線系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（1）總線型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的所有設(shè)備通過相應(yīng)的硬件接口直接連接到公共總線上，節(jié)點之間按廣播方式通信，一個節(jié)點發(fā)出的信息，總線上的其他節(jié)點均可“收聽”到。其特點是結(jié)構(gòu)簡單，布線容易，可靠性較高，易于擴(kuò)充，節(jié)點的故障不會殃及系統(tǒng)，是局域網(wǎng)常采用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)?？偩€型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用總線型網(wǎng)絡(luò)時所有的數(shù)據(jù)都需經(jīng)過總線傳送，故障診斷較為困難由于信道共享，連接的節(jié)點不宜過多，總線自身的故障可能導(dǎo)致系統(tǒng)的崩潰78車載總線系統(tǒng)簡介車輛總線系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（2）環(huán)形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)各節(jié)點通過通信線路組成閉合回路，環(huán)中數(shù)據(jù)只能單向傳輸，信息在每臺設(shè)備上的延時時間是固定的。這種網(wǎng)絡(luò)方式結(jié)構(gòu)簡單，適合使用光纖進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸，傳輸延遲確定，特別適合實時控制的局域網(wǎng)系統(tǒng)。某轎車MOST總線環(huán)形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)該網(wǎng)絡(luò)中的每個節(jié)點均成為網(wǎng)絡(luò)可靠性的瓶頸任意節(jié)點出現(xiàn)故障都會造成網(wǎng)絡(luò)癱瘓，另外故障診斷也較困難79拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是指網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的幾何結(jié)構(gòu)，即各個節(jié)點相互連接的方式，一般分為總線型、環(huán)型和星型三種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。車載總線系統(tǒng)簡介車輛總線系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（3）星形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)以中心處理器為中心、把若干外圍節(jié)點連接起來的輻射式互聯(lián)結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)適用于局域網(wǎng)，特別是近年來連接的局域網(wǎng)大都采用這種連接方式。該網(wǎng)絡(luò)形式的特點是容易實現(xiàn)、便于管理，通常以集線器作為中央節(jié)點，便于維護(hù)和管理。星形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中心節(jié)點的可靠性直接決定全網(wǎng)絡(luò)的可靠性中心節(jié)點出現(xiàn)故障會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的癱瘓80國際上眾多知名汽車公司早在20世紀(jì)80年代就積極致力于車用總線與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究與應(yīng)用。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，目前在汽車控制的領(lǐng)域已存在多種總線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，其側(cè)重功能有所不同。為了方便研究和設(shè)計應(yīng)用，國際自動機工程師學(xué)會（SAE）按照總線數(shù)據(jù)傳輸速率和應(yīng)用場合把汽車網(wǎng)絡(luò)劃分為A、B、C

三類。車載總線系統(tǒng)簡介車輛總線協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)汽車數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的劃分81在如今的汽車中，作為一種典型應(yīng)用，車體和舒適性控制模塊都連接到CAN總線上，并借助于LIN總線進(jìn)行外圍設(shè)備控制。而汽車高速控制系統(tǒng)通常會使用高速CAN總線連接在一起。遠(yuǎn)程信息處理和多媒體連接需要高速互聯(lián)，視頻傳輸又需要同步數(shù)據(jù)流格式，這些都可由D2B或MOST協(xié)議來實現(xiàn)。無線通信則通過藍(lán)牙技術(shù)加以實現(xiàn)。而在未來的5~10年里，TTP和FlexRay將使汽車發(fā)展成百分之百的電控系統(tǒng)，完全不需要后備機械系統(tǒng)的支持。車載總線系統(tǒng)簡介車輛總線協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)至今仍沒有一個通信網(wǎng)絡(luò)可以完全滿足未來汽車的所有成本和性能要求汽車制造商仍繼續(xù)采用多種協(xié)議（包括LIN、CAN和MOST等），實現(xiàn)未來汽車的聯(lián)網(wǎng)。82CAN總線由許多節(jié)點組成，通過這些節(jié)點連接相應(yīng)設(shè)備的控制器和不同類型的車載終端，例如整車控制器、驅(qū)動電機控制器、電池管理系統(tǒng)控制器、數(shù)據(jù)傳輸終端等。車載總線系統(tǒng)簡介總線節(jié)點的典型設(shè)備（1）整車控制器采集加速、制動踏板信號以及其他部件信號，根據(jù)預(yù)先設(shè)置算法判斷，控制各部件控制器的動作，驅(qū)動汽車正常行駛。采集駕駛員駕駛信息，通過CAN總線獲得電機和電池信息，進(jìn)行分析計算，通過CAN總線給出電機控制和電池管理指令，實現(xiàn)整車驅(qū)動控制、能量優(yōu)化控制和制動回收控制。某電動汽車的整車控制系統(tǒng)831.微控制器作為整車控制器的控制中心，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的運算和處理。2.模擬量調(diào)理模塊用于模擬輸入量的濾波和調(diào)理，其一端與多個傳感器相連，另一端與微控制器相連。3.開關(guān)量調(diào)理模塊用于開關(guān)輸入量的電平轉(zhuǎn)換和整型，其一端與多個開關(guān)量傳感器相連，另一端通過光電隔離器與微控制器相連。4.儀表驅(qū)動模塊用于驅(qū)動組合儀表和輔助儀表，其一端通過光電隔離器與微控制器相連，另一端與多個儀表相連。5.繼電器驅(qū)動模塊用于驅(qū)動多個繼電器，其一端通過光電隔離器與微控制器相連，另一端與多個繼電器相連。6.高速CAN總線接口模塊用于提供高速CAN總線接口，其一端通通過光電隔離器與微控制器相連，另一端與系統(tǒng)高速CAN總線相連。7.信息存儲模塊用于記錄整車電控系統(tǒng)的相關(guān)信息及故障信息，與微控制器相連。8.通信接口模塊作為與其他設(shè)備相連的接口與微控制器相連。車載總線系統(tǒng)簡介整車控制器各部分功能84（2）車載數(shù)據(jù)終端車載終端對電動汽車運行狀態(tài)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。由衛(wèi)星定位技術(shù)單元和無線通信網(wǎng)絡(luò)（GSM/GPRS/3G/4G）單元組成，能夠準(zhǔn)確、實時地為用戶定位，是車輛實現(xiàn)自動求助、道路救援、車輛跟蹤防盜、智能導(dǎo)航、車友互聯(lián)、駕駛習(xí)慣分析、保養(yǎng)管理、企業(yè)車輛管理、互動娛樂、增值信息服務(wù)等眾多功能必不可少的部件。車載總線系統(tǒng)簡介總線節(jié)點的典型設(shè)備電動汽車遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)85（2）車載數(shù)據(jù)終端車載數(shù)據(jù)終端將實時采集的汽車狀態(tài)信息通過無線傳輸網(wǎng)絡(luò)傳遞給遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺服務(wù)器，服務(wù)器對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，判斷電動汽車運行狀態(tài)，并將相應(yīng)數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫中，以便對電動汽車服務(wù)跟蹤。車載總線系統(tǒng)簡介總線節(jié)點的典型設(shè)備車載終端功能示意車載總線系統(tǒng)概述

CAN總線系統(tǒng)其他總線系統(tǒng)目錄87CAN總線系統(tǒng)CAN總線系統(tǒng)由多個電子控制單元（ECU）同時控制多個工作裝置或系統(tǒng)，各ECU的共用信息通過總線互相傳遞。CAN的傳輸速率和總線長度相關(guān)，最高可以到1Mbit/s，一般車內(nèi)使用的速率是100kbit/s到500kbit/s。CAN總線具有很高的實時性、可靠性和靈活性，因此，CAN在電動汽車中得到了廣泛應(yīng)用。CAN

是ControllerAreaNetwork（控制器局域網(wǎng)絡(luò)）的縮寫，含義是電控單元通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。在CAN總線中，每個控制單元均可隨時主動向CAN總線發(fā)出指令，每個控制單元也均可隨時接受CAN總線傳輸過來的信息。88CAN總線系統(tǒng)CAN總線的主要特點采用短幀結(jié)構(gòu)，減小傳輸時間，從而降低傳輸過程中受干擾的概率。差分方式的數(shù)據(jù)傳輸，具有較強的抗干擾能力。另外，循環(huán)冗余校驗及其他檢錯措施，降低了總線中的漏檢率。CAN總線上任一節(jié)點都可以在任何時刻主動向總線請求發(fā)送報文。另外，節(jié)點還可以通過遠(yuǎn)程請求方式，要求某些節(jié)點發(fā)送相關(guān)報文。89CAN總線系統(tǒng)CAN總線的主要特點采用非破壞性的總線仲裁技術(shù)，當(dāng)多個節(jié)點同時向總線發(fā)送報文時，按照顯位（邏輯值為0）覆蓋隱位（邏輯值為1）的原則決定報文優(yōu)先級，優(yōu)先級低的節(jié)點自動退出發(fā)送，而優(yōu)先級最高的節(jié)點可不受影響繼續(xù)發(fā)送。通過報文濾波即可實現(xiàn)點對點、一點對多點甚至全局廣播的通信，不必專門“調(diào)度”。當(dāng)報文發(fā)送到總線上后，總線上所有節(jié)點通過報文濾波，均可選擇接收或拒絕。90CAN總線系統(tǒng)CAN總線的主要特點節(jié)點在錯誤嚴(yán)重的情況下具有自動關(guān)閉的功能，減小錯誤節(jié)點對總線上其他節(jié)點的影響。節(jié)點數(shù)取決于總線驅(qū)動電路，最多可達(dá)110個，報文標(biāo)識符可達(dá)2032種（CAN2.0A），而擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)（CAN2.0B）的報文標(biāo)識符幾乎不受限制。91CAN總線系統(tǒng)CAN總線系統(tǒng)的組成CAN總線系統(tǒng)包括控制單元、控制器、收發(fā)器、終端電阻?？刂茊卧荂AN總線主要的計算器，將控制器傳遞來的信息進(jìn)行運算，將運算數(shù)據(jù)傳輸給控制器。同時，控制單元還具有故障記憶功能?？刂茊卧?2CAN總線系統(tǒng)控制器控制器是CAN總線通信的控制單元，主要作用包括：接收來自傳感器的信號，形成要發(fā)送的指令。將總線通過接收器傳遞信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換傳遞給控制單元（CPU），再將控制單元傳來的信號形成發(fā)送指令通過發(fā)送器傳遞至總線。直接驅(qū)動執(zhí)行單元。微控制器按事先規(guī)定好的程序來處理輸入值，處理后的結(jié)果存入相應(yīng)的輸出存儲器內(nèi)，然后送達(dá)到各個執(zhí)行元件。為了能夠處理數(shù)據(jù)傳輸總線信息，各控制單元內(nèi)還有一個數(shù)據(jù)傳輸總線存儲區(qū)，用于容納接收到的和要發(fā)送的信息。93CAN總線系統(tǒng)CAN收發(fā)器由CAN發(fā)送器和接收器組成，其作用是將CAN控制器提供的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成CAN總線信號發(fā)送出去。同時，它也接收總線數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳送到CAN控制器。發(fā)送器：把數(shù)據(jù)傳輸總線構(gòu)件連續(xù)的比特流（邏輯電平）轉(zhuǎn)換成電壓值（線路傳輸電平），這個電壓值適合銅導(dǎo)線上的數(shù)據(jù)傳輸。接收器：把電壓信號轉(zhuǎn)換成接收的比特流，這種比特流適合CPU處理。狀態(tài)1：截止?fàn)顟B(tài)，晶體管截止（開關(guān)未閉合）。無源，總線電平=1，電阻高。狀態(tài)0：接通狀態(tài)，晶體管導(dǎo)通（開關(guān)閉合）。有源，總線電平=0，電阻低。收發(fā)器與TX線和RX線耦合收發(fā)器94CAN總線系統(tǒng)設(shè)有三個收發(fā)器收發(fā)耦合在同一條總線導(dǎo)線上，開關(guān)未閉合表示1（無源）；開關(guān)閉合表示0（有源）。如果某一開關(guān)已閉合，電阻就有電流通過，于是總線導(dǎo)線上的電壓就為0V。如果所有開關(guān)均未閉合，那么就沒有電流流過，電阻上就沒有壓降，于是總線導(dǎo)線上的電壓就為5V。收發(fā)器95CAN總線系統(tǒng)整個CAN總線系統(tǒng)共有兩個終端電阻，分別安裝在系統(tǒng)的兩個控制單元內(nèi)，其作用是阻止CAN總線信號產(chǎn)生變化電壓的反射。終端電阻若終端電阻出現(xiàn)故障，則是因為線路的反射影像，導(dǎo)致控制單元的信號無效。終端電阻的標(biāo)準(zhǔn)推薦值96CAN總線系統(tǒng)電控單元之間的所有信息都是通過兩根數(shù)據(jù)線CAN-Low（低位CAN）和CAN-High（高位CAN）來傳輸?shù)摹?/p>

數(shù)據(jù)傳輸形式原則上數(shù)據(jù)傳輸總線用一條導(dǎo)線就可以滿足功能要求了，使用第二條導(dǎo)線傳輸信號只不過是與第一條導(dǎo)線上傳輸信號形成鏡像關(guān)系，這樣就可以有效地抑制外部干擾。97CAN總線系統(tǒng)CAN總線中的數(shù)據(jù)傳遞就像一個電話會議。一個電話用戶（電控單元）將數(shù)據(jù)“講入”總線中，其他用戶通過總線“接聽”這個數(shù)據(jù)，對這個數(shù)據(jù)感興趣的用戶就會利用數(shù)據(jù)，而其他用戶則會選擇忽略。

數(shù)據(jù)傳輸原理981）開始域：標(biāo)志著數(shù)據(jù)列的開始，由1位構(gòu)成。帶有大約5V電壓（由系統(tǒng)決定）的1位被送入高位CAN線；帶有大約0V電壓的1位被送入低位CAN線。2）狀態(tài)域：判斷數(shù)據(jù)中的優(yōu)先權(quán)，由11位構(gòu)成。如果兩個控制單元都要發(fā)送各自的數(shù)據(jù)，那么具有較高優(yōu)先權(quán)的控制單元先發(fā)送。3）檢查域：用于顯示在數(shù)據(jù)域中所包含的信息項目數(shù)，由6位構(gòu)成。在本部分，允許任何接收器檢查是否已經(jīng)接收到所傳遞過來的所有信息。4）數(shù)據(jù)域：傳給其他電控單元的信息，最大由64位構(gòu)成。5）安全域：檢測傳遞數(shù)據(jù)中的錯誤，由16位構(gòu)成。6）確認(rèn)域：確認(rèn)域由2位構(gòu)成。在此，CAN接收器通知CAN發(fā)送器，確認(rèn)CAN接收器已經(jīng)收到傳輸數(shù)據(jù)。若檢查到錯誤，CAN接收器立即通知CAN發(fā)送器，CAN發(fā)送器將再重新發(fā)送一遍數(shù)據(jù)。7）結(jié)束域：結(jié)束域由7位構(gòu)成，標(biāo)志數(shù)據(jù)列的結(jié)束。車載總線系統(tǒng)簡介CAN總線傳遞數(shù)據(jù)的格式99在CAN總線中，每