車載網絡系統診斷與修復 課件 項目三 任務一 動力CAN網絡框架及控制策略認知

任務一動力CAN網絡框架及控制策略認知項目三動力CAN總線的認知與檢修1.掌握動力CAN的網絡組成單元。2.了解控制單元節(jié)點的報文信息。3.掌握CAN波形檢測的過程。4.了解動力CAN的控制方法。知識目標學習目標1.能夠說出動力CAN的主要控制單元的作用。2.能夠理解幾種CAN的核心控制方法。技能目標1.培養(yǎng)學生勤于思考、敢于挑戰(zhàn)和勇于攀登創(chuàng)新精神。2.培養(yǎng)學生抽絲剝繭、精益求精和十年磨一劍的大國工匠精神。3.培養(yǎng)學生集思廣益、精誠團結和群策群力的團隊協作能力。素養(yǎng)目標1現代新能源汽車車內環(huán)境控制，如鎖、車窗、座椅、內部和外部照明、后視鏡、雨刷，空調等系統，都可以通過基于CAN或LIN總線的車身網絡系統連接起來，逐步實現一套成熟的電控系統。當連接解碼儀無法讀取故障碼，秦EV汽車無法與電腦連接通訊，初步懷疑汽車網絡故障，需要結合其網絡分布結構與電氣圖進行排查，請問你了解新能源汽車的CAN網絡結構嗎？任務導入目錄CONTENTCAN總線在BMS中的控制策略02動力CAN網絡框架0103任務實施11101動力CAN網絡框架一.動力CAN網絡框架秦EV整車網絡拓撲圖一.動力CAN網絡框架傳統車動力CAN與舒適CAN一.動力CAN網絡框架純電動汽車動力CAN網絡主要節(jié)點，即整車控制單元VCU、電機控制單元MCU、電池管理系統控制單元BMS、儀表顯示單元HEC、車身控制單元BCM。動力CAN網絡中的通信主要存在于前三個節(jié)點之間，實現對整車運行狀態(tài)的控制，其中HEC節(jié)點在CAN網絡上處于只接聽不發(fā)送的狀態(tài)，接收網絡中的整車行駛信息，電機運行信息以及電池狀態(tài)信息等并實時顯示。動力CAN網絡結構一.動力CAN網絡框架1.1VCU(整車控制單元）VCU相當于電動汽車的大腦，它起到控制全局的作用，接受汽車上傳感器的信息，通過A/D轉換后計算，編碼為CAN報文，發(fā)送到總線上控制其他節(jié)點的工作。整車控制單元同時，將一些整車相關的信息（車速、電池SOC、電池狀態(tài)、門鎖信息）在組合儀表上顯示出來。其中最核心的就是通過傳感器的輸入值與系統當前狀態(tài)及汽車工況等條件計算出合適的電機扭矩值，通過CAN總線發(fā)送到電機控制系統，指揮電機正確工作。另外，VCU還能控制主繼電器的開關，使得整個系統上電和斷電（比亞迪秦EV主繼電器由BCM控制）。整車控制單元一.動力CAN網絡框架1.2電機控制單元&電池管理系統控制單元BMS等同于電動汽車血液循環(huán)的心臟，電池為血液循環(huán)及能量系統。BMS可以實現對電池狀態(tài)的監(jiān)測，進行電池的SOC估算，防止電池過充電或者過放電，提高電池利用率和使用壽命，并及時與VCU進行通信，將電池狀態(tài)反饋給VCU。電池管理系統控制單元MCU相當于控制電動汽車的四肢，它的主要工作是通過CAN總線將驅動電機的轉速、扭矩、功率、電流和工作模式等一些數據發(fā)送到總線。其他控制單元會自動獲取需要用到的信息，同時也會將各自的信息上傳到總線。另外，MCU也能實現將電池提供的直流電轉換為電機運行所需的高壓交流電以及將當前電機工作狀態(tài)反饋給VCU。電機控制單元一.動力CAN網絡框架1.3儀表控制單元HEC儀表控制單元用于顯示報警，里程，電壓，時間等信息。新型電動汽車顯示屏可以通過觸摸，進入菜單設置，駕駛員可以設置儀表實時時鐘查看電池艙溫，電動汽車故障碼等。儀表控制單元全數字—儀表控制流程圖一.動力CAN網絡框架1.3儀表控制單元BCM（bodycontrolmodule)車身控制模塊是車輛的電氣核心。用于監(jiān)視和控制與車身（例如車燈、車窗、門鎖）相關的功能并像CAN和LIN網絡的網關那樣工作。如圖3-1-5所示，車身控制模塊的功能包括：電動門窗控制、中控門鎖控制、遙控鑰匙、遙控防盜、燈光系統控制、電動后視鏡加熱控制、儀表背光調節(jié)、報警聲控制、內部和外部照明、安全功能、雨刮器、轉向指示器和電源管理、自動雨刮、發(fā)動機防盜（IMMO）、胎壓監(jiān)測（TPMS）等功能。如圖是BCM與電氣設備的連接。車身控制單元BCM與電氣設備的連接11102CAN總線在BMS中的控制策略二.CAN總線在BMS中的控制策略設計概述以某純電動物流車的電池管理系統為例。采用CAN總線傳輸數據的方式，可以實現BMS與其他控制器之間穩(wěn)定的數據通信功能。整個通信模塊的設計，包括通性模塊硬件電路的設計和底層軟件代碼的編寫。其中硬件電路的設計是整個通信模塊的骨架，是保證CAN通信功能得以實現的基礎。軟件的設計是整個通信模塊的靈魂，通過代碼的編寫可以實現不同的功能需求。2.1CAN總線在BMS通信模塊中的設計概述二.CAN總線在BMS中的控制策略BMS中CAN通信模塊設計流程圖2.1CAN總線在BMS通信模塊中的設計概述二.CAN總線在BMS中的控制策略步驟1對BMS當中的CAN通信模塊進行設計，包括通信模塊的硬件電路設計以及軟件驅動程序的編寫，為數據的傳輸提供通信接口；步驟2依據J1939協議規(guī)范，對應用層的協議進行制定，為CAN網絡上的數據傳輸提供數據來源，并針對CAN網絡中出現的總線關閉與節(jié)點無響應故障，進行CAN網絡測試以及提出一種在線的故障診斷與恢復策略。保證數據在總線上傳輸的可靠性與穩(wěn)定性。2.1CAN總線在BMS通信模塊中的設計概述二.CAN總線在BMS中的控制策略步驟3在保證數據穩(wěn)定傳輸的前提下，采用虛擬儀器技術對動力電池的監(jiān)控平臺進行設計，實現對CAN網絡中的數據信息進行解析、處理、保存、顯示的功能；步驟4對整個數據通信系統進行實車測試，通過CAN總線數據的收發(fā)實驗驗證了硬件電路和底層驅動程序的正確性，通過對實際采集的報文與監(jiān)控平臺顯示的報文進行對比，驗證了監(jiān)控平臺的正確性。2.1CAN總線在BMS通信模塊中的設計概述二.CAN總線在BMS中的控制策略2.2BMS中的CAN拓撲結構CAN網絡結構BMS中采用了兩個CAN網絡結構：充電CAN網絡和整車CAN網絡：充電CAN：用于BMS與充電樁之間的通信，實現電池充放電管理的過程，使得電池的運行狀態(tài)維持穩(wěn)定、可靠，當電池出現過充或者過溫的故障信息時，BMS將會切斷與充電樁之間的通信，這里選用的充電CAN網絡的通信波特率為250kbps。整車CAN網絡：BMS與整車控制器，空調等ECU之間的通信，BMS將電池的單體電壓，單體溫度等信息發(fā)送到整車CAN網絡上，整車控制器根據電池狀態(tài)來決定車輛的運行狀態(tài)，整車CAN網絡的通信波特率選用500kbps。二.CAN總線在BMS中的控制策略BMS中的CAN拓撲結構BMS的網絡拓撲結構二.CAN總線在BMS中的控制策略2.3BMS與VCU通信協議的制定整車CAN網絡中每個節(jié)點都對應著一個地址，地址的作用就是用來明確數據的發(fā)送方與接收方，在對地址進行分配時需要遵循一定的規(guī)則，根據SAEJ1939-81來定義該電動汽車動力系統節(jié)點源地址。純電動車的分配地址如表所示整車CAN協議地址的分配節(jié)點名稱源地址（十六進制）縮寫整車控制器208（0xD0)VCU電機控制器239（0xEF）MCU電池管理系統243（0xF3）BMS充電機85（0x56H)OBC整車CAN節(jié)點地址分配二.CAN總線在BMS中的控制策略2.3BMS與VCU通信協議的制定優(yōu)先級P占3個字節(jié)（如圖所示），可以從最高0設置到最低7，所有控制消息的默認優(yōu)先級是3，請求和應答報文的默認優(yōu)先級為6?？偩€上通信量發(fā)生變化時優(yōu)先級可以發(fā)生改變。優(yōu)先級制定SAEJ1939協議中29位ID的對應關系PRDPPFPSSA數據場3118880-64協議數據單元（PDU）標示符（ID）二.CAN總線在BMS中的控制策略2.3BMS與VCU通信協議的制定根據BMS與VCU之間的通信流程，將BMS發(fā)送的數據大體可以分為以下4組：BMS與VCU之間的控制命令信息、通過采集板采集的單體電壓和單體溫度信息、整個電池組的電壓，電流，溫度，功率等信息、電池組的狀態(tài)和故障信息。將報文進行分包傳輸時，采用ID標識的方法可以很直觀的看到報文的發(fā)送方和接收方，這也是對報文解析的前提。因此給每一包信息分配一個報文ID，一方面節(jié)省PGN的資源，另一方面，方便對同一類型的報文進行過濾，可以提高CPU的處理效率。BMS與VCU的通信流程二.CAN總線在BMS中的控制策略2.3BMS與VCU通信協議的制定類別描述發(fā)送節(jié)點整車控制器VCU接收節(jié)點電池管理系統MCU報文ID0x0C01F3D0BMSPDUPRDPPFPSSA3001243208通信周期200ms二.CAN總線在BMS中的控制策略2.3BMS與VCU通信協議的制定字節(jié)字節(jié)位置數據名參數描述-整車控制器life循環(huán)計數，每次發(fā)送+1Byte0Bit2允許吸合總負繼電器不允許1：允許Byte6Bit3停機指令0：無效1：停機11103任務實施三.任務實施練一練，了解動力CAN相關知識（1）純電動汽車控制系統中動力CAN包括4個節(jié)點，即

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。其中

有可能分布在舒適CAN中。（2）CAN網絡中每個節(jié)點都對應著一個地址，地址的作用就是用來明確數據的發(fā)送方與接收方，在對地址進行分配時需要遵循一定的規(guī)則，根據SAEJ1939-81來定義該電動汽車動力系統節(jié)點源地址。0~127都不受產業(yè)類群和汽車系統的約束，可以分配給最常用的

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