整車控制系統(tǒng)的組成與功能

整車控制系統(tǒng)的組成與功能第1頁/共57頁【學習目標】1.熟悉整車控制系統(tǒng)的組成和功用；2.了解北汽故障診斷儀的使用方法；3.會進行常見典型故障的診斷與排除。第2頁/共57頁【任務描述】小李新入職一家電動汽車4S店，經過2周的培訓后。今天店里來了一輛故障車，師傅老王叫小李用專用故障診斷儀讀取故障信息。小李使用故障診斷儀去測試，卻發(fā)現(xiàn)診斷儀無法與車輛連接，小李該怎么來排除這一故障呢？客戶委托:更換整車控制器第3頁/共57頁第4頁/共57頁一、整車控制系統(tǒng)的組成?純電動汽車的整車控制系統(tǒng)通常包含低壓電氣子系統(tǒng)、高壓電氣子系統(tǒng)和整車網絡化控制系統(tǒng)三部分。第5頁/共57頁一、整車控制系統(tǒng)的組成純電動汽車低壓電氣子系統(tǒng)：第6頁/共57頁一、整車控制系統(tǒng)的組成純電動汽車高壓電氣子系統(tǒng)：第7頁/共57頁一、整車控制系統(tǒng)的組成純電動汽車整車網絡化控制系統(tǒng)：第8頁/共57頁CAN總線系統(tǒng)Controller（控制器）Area（局域）Network（網絡）CANBus-控制器局域網絡總線第9頁/共57頁CAN總線系統(tǒng)-歷史歷史:CAN是由Bosch和Intel在八十年代末開發(fā),用于連接客車和卡車ECU的標準化的總線系統(tǒng)。CAN2.0標準在1991年發(fā)布，迄今沿用。在1992年首先應用在MercedesS-系列車中(連接發(fā)動機和變速箱ECU)。

1993年CAN成為國際標準ISO11898(高速應用)和ISO11519（低速應用）。如今CAN總線在自動化領域中作為現(xiàn)場總線普遍使用。任何官方應用需要向Bosch支付費用。第10頁/共57頁CAN總線-應用目前世界上絕大多數(shù)汽車制造廠商都采用CAN總線來實現(xiàn)汽車內部控制系統(tǒng)之間的數(shù)據通信。第11頁/共57頁CAN總線為什么在汽車上得到了如此廣泛的應用呢？CAN總線-應用第12頁/共57頁CAN總線-優(yōu)點在該例中，共需要5條數(shù)據線進行數(shù)據傳遞，也就是說，每項信息都需要一個獨立的數(shù)據線。面臨問題：如果傳遞信號項目多，還需要更多的信號傳輸線，這樣會導致電控單元針腳數(shù)增加、線路復雜、故障率增多及維修困難。第13頁/共57頁各控制單元之間的所有信息都通過兩根數(shù)據線進行交換——CAN數(shù)據總線通過該種數(shù)據傳遞形式，所有的信息，不管控制單元的多少和信息容量的大小，都可以通過這兩條數(shù)據線進行傳遞，能大規(guī)模的減少系統(tǒng)的復雜性。CAN總線-優(yōu)點第14頁/共57頁?................................................5個控制器原始網絡10個連接線只是為了必要的數(shù)據交換780-1000個連接線還能以此來實現(xiàn)必要的數(shù)據交換嗎？40-60個控制器...通過CANBUS-技術找到了解決辦法和可能性CAN總線-優(yōu)點第15頁/共57頁各控制單元之間的所有信息都通過兩根數(shù)據線進行交換——CAN數(shù)據總線CAN總線-優(yōu)點第16頁/共57頁（1）利用最少的傳感器信號線來傳遞多用途的傳感信號，車輛控

制更加精確、智能。CAN總線-優(yōu)點（2）電控單元和電控單元插腳最小化應用，節(jié)省有限空間。（3）線束與接頭更少，故障率低，檢修方便，系統(tǒng)穩(wěn)定性高。（4）如果系統(tǒng)需要增加新的功能，僅需軟件升級即可。（5）各電控單元的監(jiān)測器對所連接的CAN總線進行實時監(jiān)測。通過控制單元和輔助安全措施對傳遞信息的持續(xù)檢查，可

以達到最低的故障率。（6）CAN數(shù)據總線符合國際標準，以便于一輛車上不同廠家的電控單元間進行數(shù)據交換。第17頁/共57頁CAN總線系統(tǒng)-基礎概念數(shù)據總線:各個節(jié)點間進行數(shù)據通信的通道，即所謂的信息高速公路。第18頁/共57頁多路傳輸:在同一個通道上或線路上同時進行多條信息的傳輸。CAN總線使用的“時分多路傳輸”CAN總線系統(tǒng)-基礎概念第19頁/共57頁二進制:二進制是計算技術中廣泛采用的一種數(shù)制。二進制數(shù)據是用0和1兩個數(shù)碼來表示的數(shù)。0011110060

0101000080

CAN總線系統(tǒng)-基礎概念第20頁/共57頁CAN總線組成CAN總線硬件軟件數(shù)據傳輸線數(shù)據傳輸終端數(shù)據傳輸終端通信節(jié)點通信節(jié)點第21頁/共57頁CAN總線組成-硬件（導線）傳輸線:兩條扭絞在一起的導線稱為雙絞線，兩條導線分別叫CAN-High和CAN-Low線，或者簡稱CAN-H和CAN-L。第22頁/共57頁為什么要使用雙絞線呢？生產麻煩還浪費材料。+1V-1V外界的干擾同時作用于兩根導線產生的電磁波輻射相互抵消~0VCAN總線組成-硬件（導線）第23頁/共57頁為了減少干擾，CAN-Bus的傳輸線采用雙絞線，其絞距為20mm，截面積為0.35mm2或0.5mm2

。CAN總線組成-硬件（導線）第24頁/共57頁修理要求：修理時不能有大于50mm的線段不絞合。

修理點之間的距離至少要相隔100mm，以避免干擾。CAN總線組成-硬件（導線）第25頁/共57頁CAN總線組成-硬件（導線信號）導線上的具體是什么樣的電信號呢？CAN總線上應該出現(xiàn)的只有0和1信號。通過兩條信號線上電壓差的大小來表示0和1，即差分電壓傳輸。

信號=CAN_H-CAN_L第26頁/共57頁CAN-H的高電平為：3.5伏CAN-H的低電平為：2.6伏CAN-L的高電平為:2.4伏CAN-L的低電平為：1.5伏邏輯“1”:CAN-H=2.6V CAN-L=2.4V電壓差=2.6V-2.4V=0.2V邏輯“0”：CAN-H=3.5V CAN-L=1.5V電壓差=3.5V-1.5=2.0V驅動性CAN總線電壓信號（大眾）CAN總線組成-硬件（導線信號）第27頁/共57頁CAN總線組成-硬件（數(shù)據傳輸終端）數(shù)據傳輸線數(shù)據傳輸終端數(shù)據傳輸終端通信節(jié)點通信節(jié)點數(shù)據傳輸終端實際上就是兩個阻抗為120歐姆的電阻，也稱為終端電阻?？偩€上的總阻抗大概是60-70歐姆左右。終端電阻的大小和傳輸線相關。第28頁/共57頁CAN總線組成-硬件（分支線）數(shù)據傳輸線數(shù)據傳輸終端數(shù)據傳輸終端通信節(jié)點通信節(jié)點分支線的長度不能太長，一般要去不要超過6M第29頁/共57頁CAN總線組成-硬件（通信節(jié)點）數(shù)據傳輸線數(shù)據傳輸終端數(shù)據傳輸終端通信節(jié)點通信節(jié)點通信節(jié)點：總線上數(shù)據通信的發(fā)起者和接受者。在汽車上CAN總線的通信節(jié)點一般是各種電腦，例如：發(fā)動機控制電腦、自動變速器電腦、ESP電腦、燈光組合開關電腦、儀表電腦等等。第30頁/共57頁傳感器執(zhí)行元件模塊控制器CAN控制器CAN收發(fā)器TXRX汽車電腦傳感器執(zhí)行元件模塊控制器CAN控制器CAN收發(fā)器TXRX汽車電腦CAN-HCAN-LCAN總線組成-硬件（通信節(jié)點）第31頁/共57頁二、整車控制器的主要功能?整車控制器的主要功能包括：整車控制模式判斷和驅動控制、整車能量優(yōu)化管理、整車通信網絡管理、制動能量回饋控制、故障診斷和處理、車輛狀態(tài)監(jiān)測與顯示等。第32頁/共57頁二、整車控制器的主要功能：1.整車控制模式判斷和驅動控制?整車控制器通過各種狀態(tài)信息（啟動鑰匙、充電信號、加速/制動踏板位置、當前車速和整車是否有故障信息等）來判斷當前需要的整車工作模式（充電模式和行駛模式）。然后根據當前的參數(shù)和狀態(tài)及前一段時間的參數(shù)及狀態(tài)，算出當前車輛的扭矩能力，按當前車輛需要的扭矩，計算出合理的最終實際輸出的扭矩。例如，當駕駛員踩下加速踏板時，整車控制器向電機控制單元發(fā)送電機輸出扭矩信號，電機控制系統(tǒng)控制電機按照駕駛員的意圖輸出扭矩。第33頁/共57頁第34頁/共57頁二、整車控制器的主要功能：2.整車能量優(yōu)化管理?純電動汽車有很多用電設備，包括電機和空調設備等。整車控制器可以對能量進行合理優(yōu)化來提高純電動汽車的續(xù)駛里程。例如當動力電池組電量較低時，整車控制器發(fā)送控制指令關閉部分起輔助作用的電氣設備，將電能優(yōu)先保證車輛的安全行駛。第35頁/共57頁二、整車控制器的主要功能：3.整車通信網絡管理?在整車的網絡管理中，整車控制器是信息控制的中心，負責信息的組織與傳輸，網絡狀態(tài)的監(jiān)控，網絡節(jié)點的管理,信息優(yōu)先權的動態(tài)分配以及網絡故障的診斷與處理等功能。通過CAN(EVBUS)線協(xié)調電池管理系統(tǒng)、電機控制器、空調系統(tǒng)等模塊相互通信，如圖第36頁/共57頁二、整車控制器的主要功能：4.制動能量回饋控制?電動汽車的電機可以工作在再生制動狀態(tài)，對制動能量進行回收利用是電動汽車和傳統(tǒng)能源汽車的重要區(qū)別。整車控制器根據行駛速度、駕駛員制動意圖和動力電池組狀態(tài)(如電池荷電狀態(tài)SOC值)進行綜合判斷后，對制動能量回饋進行控制。如果達到回收制動能量的條件，整車控制器向電機控制單元發(fā)送控制指令，使電機工作在發(fā)電狀態(tài)，將部分制動能量儲存在動力電池組中，提高車輛能量利用效率。第37頁/共57頁二、整車控制器的主要功能：5.故障診斷和處理?連續(xù)監(jiān)視整車電控系統(tǒng)，進行故障診斷，并及時進行相應安全保護處理。根據傳感器的輸入及其他通過CAN總線通信得到的電機、電池、充電機等的信息，對各種故障進行判斷、等級分類、報警顯示；存儲故障碼，供維修時查看。故障指示燈指示出故障類型和部分故障碼。對于不太嚴重的故障，能做到“跛行回家”第38頁/共57頁二、整車控制器的主要功能：6.車輛狀態(tài)監(jiān)測和顯示?整車控制器應該對車輛的狀態(tài)進行實時檢測,并且將各個子系統(tǒng)的信息發(fā)送給車載信息顯示系統(tǒng),其過程是通過傳感器和CAN總線,檢測車輛狀態(tài)及其動力系統(tǒng)及相關電器附件相關各子系統(tǒng)狀態(tài)信息驅動顯示儀表,將狀態(tài)信息和故障診斷信息通過數(shù)字儀表顯示出來。顯示內容包括：車速、里程、電機的轉速、溫度、電池的電量、電壓、電流、故障信息等。第39頁/共57頁三、整車控制系統(tǒng)故障診斷與處理---1.故障分級第40頁/共57頁三、整車控制系統(tǒng)故障診斷與處理---1.故障分級第41頁/共57頁三、整車控制系統(tǒng)故障診斷與處理---2．報警指示燈符號解釋第42頁/共57頁三、整車控制系統(tǒng)故障診斷與處理---2．報警指示燈符號解釋第43頁/共57頁三、整車控制系統(tǒng)故障診斷與處理：3．電動汽車OBD接口定義圖2-4OBD診斷接口第44頁/共57頁三、整車控制系統(tǒng)故障診斷與處理：3．電動汽車OBD接口定義圖第45頁/共57頁三、整車控制系統(tǒng)故障診斷與處理：4．北汽新能源EV專用故障診斷儀的使用方法第46頁/共57頁三、整車控制系統(tǒng)故障診斷與處理：4．北汽新能源EV專用故障診斷儀的使用方法第47頁/共57頁三、整車控制系統(tǒng)故障診斷與處理：4．北汽新能源EV專用故障診斷儀的使用方法第48頁/共57頁讀數(shù)據流及作用：三、整車控制系統(tǒng)故障診斷與處理：4．北汽新能源EV專用故障診斷儀的使用方法?12V低壓鉛酸電池電壓，可以分析電池是否饋電、是否DC/DC正在充電等——低壓鉛酸電池是否饋電、DC/DC是否正常；?加速踏板開度，可以分析當前加速踏板的開度——加速油門踏板是否正常；?電機系統(tǒng)狀態(tài)：電機初始化、預充電狀態(tài)、電機扭矩、電機本體溫度、電機控制器溫度、電機轉速、電機生命信號等——電機是否正常；第49頁/共57頁讀數(shù)據流及作用：三、整車控制系統(tǒng)故障診斷與處理：4．北汽新能源EV專用故障診斷儀的使用方法?電池系統(tǒng)狀態(tài)：電池總電壓、電池當前放電電流、電池電量SOC、單體電池最低電壓、單體電池最高電壓、單體電池最高溫度、單體電池最低溫度、電池系統(tǒng)生命信號、電池繼電器閉合與斷開狀態(tài)等——電池是否正常；?整車信息：檔位狀態(tài)、加速踏板電壓值、低速和高速冷卻風扇開啟與閉合狀態(tài)——檔位、加速油門踏板、高速風扇、低速風扇是否正常。第50頁/共57頁故障凍結幀及作用：三、整車控制