車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)診斷與修復(fù) 課件 項(xiàng)目三 任務(wù)一 動(dòng)力CAN網(wǎng)絡(luò)框架及控制策略認(rèn)知

任務(wù)一動(dòng)力CAN網(wǎng)絡(luò)框架及控制策略認(rèn)知項(xiàng)目三動(dòng)力CAN總線的認(rèn)知與檢修1.掌握動(dòng)力CAN的網(wǎng)絡(luò)組成單元。2.了解控制單元節(jié)點(diǎn)的報(bào)文信息。3.掌握CAN波形檢測(cè)的過(guò)程。4.了解動(dòng)力CAN的控制方法。知識(shí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.能夠說(shuō)出動(dòng)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(biāo)1.培養(yǎng)學(xué)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(xué)生抽絲剝繭、精益求精和十年磨一劍的大國(guó)工匠精神。3.培養(yǎng)學(xué)生集思廣益、精誠(chéng)團(tuán)結(jié)和群策群力的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。素養(yǎng)目標(biāo)1現(xiàn)代新能源汽車車內(nèi)環(huán)境控制，如鎖、車窗、座椅、內(nèi)部和外部照明、后視鏡、雨刷，空調(diào)等系統(tǒng)，都可以通過(guò)基于CAN或LIN總線的車身網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)連接起來(lái)，逐步實(shí)現(xiàn)一套成熟的電控系統(tǒng)。當(dāng)連接解碼儀無(wú)法讀取故障碼，秦EV汽車無(wú)法與電腦連接通訊，初步懷疑汽車網(wǎng)絡(luò)故障，需要結(jié)合其網(wǎng)絡(luò)分布結(jié)構(gòu)與電氣圖進(jìn)行排查，請(qǐng)問(wèn)你了解新能源汽車的CAN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)嗎？任務(wù)導(dǎo)入目錄CONTENTCAN總線在BMS中的控制策略02動(dòng)力CAN網(wǎng)絡(luò)框架0103任務(wù)實(shí)施11101動(dòng)力CAN網(wǎng)絡(luò)框架一.動(dòng)力CAN網(wǎng)絡(luò)框架秦EV整車網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D一.動(dòng)力CAN網(wǎng)絡(luò)框架傳統(tǒng)車動(dòng)力CAN與舒適CAN一.動(dòng)力CAN網(wǎng)絡(luò)框架純電動(dòng)汽車動(dòng)力CAN網(wǎng)絡(luò)主要節(jié)點(diǎn)，即整車控制單元VCU、電機(jī)控制單元MCU、電池管理系統(tǒng)控制單元BMS、儀表顯示單元HEC、車身控制單元BCM。動(dòng)力CAN網(wǎng)絡(luò)中的通信主要存在于前三個(gè)節(jié)點(diǎn)之間，實(shí)現(xiàn)對(duì)整車運(yùn)行狀態(tài)的控制，其中HEC節(jié)點(diǎn)在CAN網(wǎng)絡(luò)上處于只接聽(tīng)不發(fā)送的狀態(tài)，接收網(wǎng)絡(luò)中的整車行駛信息，電機(jī)運(yùn)行信息以及電池狀態(tài)信息等并實(shí)時(shí)顯示。動(dòng)力CAN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)一.動(dòng)力CAN網(wǎng)絡(luò)框架1.1VCU(整車控制單元）VCU相當(dāng)于電動(dòng)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(guò)A/D轉(zhuǎn)換后計(jì)算，編碼為CAN報(bào)文，發(fā)送到總線上控制其他節(jié)點(diǎn)的工作。整車控制單元同時(shí)，將一些整車相關(guān)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(lái)。其中最核心的就是通過(guò)傳感器的輸入值與系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)及汽車工況等條件計(jì)算出合適的電機(jī)扭矩值，通過(guò)CAN總線發(fā)送到電機(jī)控制系統(tǒng)，指揮電機(jī)正確工作。另外，VCU還能控制主繼電器的開(kāi)關(guān)，使得整個(gè)系統(tǒng)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(dòng)力CAN網(wǎng)絡(luò)框架1.2電機(jī)控制單元&電池管理系統(tǒng)控制單元BMS等同于電動(dòng)汽車血液循環(huán)的心臟，電池為血液循環(huán)及能量系統(tǒng)。BMS可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電池狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，進(jìn)行電池的SOC估算，防止電池過(guò)充電或者過(guò)放電，提高電池利用率和使用壽命，并及時(shí)與VCU進(jìn)行通信，將電池狀態(tài)反饋給VCU。電池管理系統(tǒng)控制單元MCU相當(dāng)于控制電動(dòng)汽車的四肢，它的主要工作是通過(guò)CAN總線將驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速、扭矩、功率、電流和工作模式等一些數(shù)據(jù)發(fā)送到總線。其他控制單元會(huì)自動(dòng)獲取需要用到的信息，同時(shí)也會(huì)將各自的信息上傳到總線。另外，MCU也能實(shí)現(xiàn)將電池提供的直流電轉(zhuǎn)換為電機(jī)運(yùn)行所需的高壓交流電以及將當(dāng)前電機(jī)工作狀態(tài)反饋給VCU。電機(jī)控制單元一.動(dòng)力CAN網(wǎng)絡(luò)框架1.3儀表控制單元HEC儀表控制單元用于顯示報(bào)警，里程，電壓，時(shí)間等信息。新型電動(dòng)汽車顯示屏可以通過(guò)觸摸，進(jìn)入菜單設(shè)置，駕駛員可以設(shè)置儀表實(shí)時(shí)時(shí)鐘查看電池艙溫，電動(dòng)汽車故障碼等。儀表控制單元全數(shù)字—儀表控制流程圖一.動(dòng)力CAN網(wǎng)絡(luò)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(guān)的功能并像CAN和LIN網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)那樣工作。如圖3-1-5所示，車身控制模塊的功能包括：電動(dòng)門窗控制、中控門鎖控制、遙控鑰匙、遙控防盜、燈光系統(tǒng)控制、電動(dòng)后視鏡加熱控制、儀表背光調(diào)節(jié)、報(bào)警聲控制、內(nèi)部和外部照明、安全功能、雨刮器、轉(zhuǎn)向指示器和電源管理、自動(dòng)雨刮、發(fā)動(dòng)機(jī)防盜（IMMO）、胎壓監(jiān)測(cè)（TPMS）等功能。如圖是BCM與電氣設(shè)備的連接。車身控制單元BCM與電氣設(shè)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(shè)計(jì)概述以某純電動(dòng)物流車的電池管理系統(tǒng)為例。采用CAN總線傳輸數(shù)據(jù)的方式，可以實(shí)現(xiàn)BMS與其他控制器之間穩(wěn)定的數(shù)據(jù)通信功能。整個(gè)通信模塊的設(shè)計(jì)，包括通性模塊硬件電路的設(shè)計(jì)和底層軟件代碼的編寫(xiě)。其中硬件電路的設(shè)計(jì)是整個(gè)通信模塊的骨架，是保證CAN通信功能得以實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。軟件的設(shè)計(jì)是整個(gè)通信模塊的靈魂，通過(guò)代碼的編寫(xiě)可以實(shí)現(xiàn)不同的功能需求。2.1CAN總線在BMS通信模塊中的設(shè)計(jì)概述二.CAN總線在BMS中的控制策略BMS中CAN通信模塊設(shè)計(jì)流程圖2.1CAN總線在BMS通信模塊中的設(shè)計(jì)概述二.CAN總線在BMS中的控制策略步驟1對(duì)BMS當(dāng)中的CAN通信模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括通信模塊的硬件電路設(shè)計(jì)以及軟件驅(qū)動(dòng)程序的編寫(xiě)，為數(shù)據(jù)的傳輸提供通信接口；步驟2依據(jù)J1939協(xié)議規(guī)范，對(duì)應(yīng)用層的協(xié)議進(jìn)行制定，為CAN網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)傳輸提供數(shù)據(jù)來(lái)源，并針對(duì)CAN網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)的總線關(guān)閉與節(jié)點(diǎn)無(wú)響應(yīng)故障，進(jìn)行CAN網(wǎng)絡(luò)測(cè)試以及提出一種在線的故障診斷與恢復(fù)策略。保證數(shù)據(jù)在總線上傳輸?shù)目煽啃耘c穩(wěn)定性。2.1CAN總線在BMS通信模塊中的設(shè)計(jì)概述二.CAN總線在BMS中的控制策略步驟3在保證數(shù)據(jù)穩(wěn)定傳輸?shù)那疤嵯?，采用虛擬儀器技術(shù)對(duì)動(dòng)力電池的監(jiān)控平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)CAN網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行解析、處理、保存、顯示的功能；步驟4對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)車測(cè)試，通過(guò)CAN總線數(shù)據(jù)的收發(fā)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了硬件電路和底層驅(qū)動(dòng)程序的正確性，通過(guò)對(duì)實(shí)際采集的報(bào)文與監(jiān)控平臺(tái)顯示的報(bào)文進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了監(jiān)控平臺(tái)的正確性。2.1CAN總線在BMS通信模塊中的設(shè)計(jì)概述二.CAN總線在BMS中的控制策略2.2BMS中的CAN拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)CAN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)BMS中采用了兩個(gè)CAN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：充電CAN網(wǎng)絡(luò)和整車CAN網(wǎng)絡(luò)：充電CAN：用于BMS與充電樁之間的通信，實(shí)現(xiàn)電池充放電管理的過(guò)程，使得電池的運(yùn)行狀態(tài)維持穩(wěn)定、可靠，當(dāng)電池出現(xiàn)過(guò)充或者過(guò)溫的故障信息時(shí)，BMS將會(huì)切斷與充電樁之間的通信，這里選用的充電CAN網(wǎng)絡(luò)的通信波特率為250kbps。整車CAN網(wǎng)絡(luò)：BMS與整車控制器，空調(diào)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(wǎng)絡(luò)上，整車控制器根據(jù)電池狀態(tài)來(lái)決定車輛的運(yùn)行狀態(tài)，整車CAN網(wǎng)絡(luò)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?fù)浣Y(jié)構(gòu)BMS的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)二.CAN總線在BMS中的控制策略2.3BMS與VCU通信協(xié)議的制定整車CAN網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)都對(duì)應(yīng)著一個(gè)地址，地址的作用就是用來(lái)明確數(shù)據(jù)的發(fā)送方與接收方，在對(duì)地址進(jìn)行分配時(shí)需要遵循一定的規(guī)則，根據(jù)SAEJ1939-81來(lái)定義該電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)源地址。純電動(dòng)車的分配地址如表所示整車CAN協(xié)議地址的分配節(jié)點(diǎn)名稱源地址（十六進(jìn)制）縮寫(xiě)整車控制器208（0xD0)VCU電機(jī)控制器239（0xEF）MCU電池管理系統(tǒng)243（0xF3）BMS充電機(jī)85（0x56H)OBC整車CAN節(jié)點(diǎn)地址分配二.CAN總線在BMS中的控制策略2.3BMS與VCU通信協(xié)議的制定優(yōu)先級(jí)P占3個(gè)字節(jié)（如圖所示），可以從最高0設(shè)置到最低7，所有控制消息的默認(rèn)優(yōu)先級(jí)是3，請(qǐng)求和應(yīng)答報(bào)文的默認(rèn)優(yōu)先級(jí)為6?？偩€上通信量發(fā)生變化時(shí)優(yōu)先級(jí)可以發(fā)生改變。優(yōu)先級(jí)制定SAEJ1939協(xié)議中29位ID的對(duì)應(yīng)關(guān)系PRDPPFPSSA數(shù)據(jù)場(chǎng)3118880-64協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU）標(biāo)示符（ID）二.CAN總線在BMS中的控制策略2.3BMS與VCU通信協(xié)議的制定根據(jù)BMS與VCU之間的通信流程，將BMS發(fā)送的數(shù)據(jù)大體可以分為以下4組：BMS與VCU之間的控制命令信息、通過(guò)采集板采集的單體電壓和單體溫度信息、整個(gè)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(bào)文進(jìn)行分包傳輸時(shí)，采用ID標(biāo)識(shí)的方法可以很直觀的看到報(bào)文的發(fā)送方和接收方，這也是對(duì)報(bào)文解析的前提。因此給每一包信息分配一個(gè)報(bào)文ID，一方面節(jié)省PGN的資源，另一方面，方便對(duì)同一類型的報(bào)文進(jìn)行過(guò)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(xié)議的制定類別描述發(fā)送節(jié)點(diǎn)整車控制器VCU接收節(jié)點(diǎn)電池管理系統(tǒng)MCU報(bào)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(xié)議的制定字節(jié)字節(jié)位置數(shù)據(jù)名參數(shù)描述-整車控制器life循環(huán)計(jì)數(shù)，每次發(fā)送+1Byte0Bit2允許吸合總負(fù)繼電器不允許1：允許Byte6Bit3停機(jī)指令0：無(wú)效1：停機(jī)11103任務(wù)實(shí)施三.任務(wù)實(shí)施練一練，了解動(dòng)力CAN相關(guān)知識(shí)（1）純電動(dòng)汽車控制系統(tǒng)中動(dòng)力CAN包括4個(gè)節(jié)點(diǎn)，即

、

、

、

。其中

有可能分布在舒適CAN中。（2）CAN網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)都對(duì)應(yīng)著一個(gè)地址，地址的作用就是用來(lái)明確數(shù)據(jù)的發(fā)送方與接收方，在對(duì)地址進(jìn)行分配時(shí)需要遵循一定的規(guī)則，根據(jù)SAEJ1939-81來(lái)定義該電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)源地址。0~127都不受產(chǎn)業(yè)類群和汽車系統(tǒng)的約束，可以分配給最常用的

；128