汽车线束简述及电动汽车总线抗干扰设计优化

1、第十届河南省汽车工j r 技术研讨会表2 部分e c u 节点输出信号m c u 名称p fp sp整车控制器f 21 1 1 3 、1 53转发电机信息整车控制器f 22 6 2 76发给仪表和d v d 的显示信息整车控制器2 1 2 2d a3与电机控制器点对点通信整车控制器2 0d a2与b m s 的握手信号电机控制器1 0 1 5d a3与整车控制器点对点通信电机控制器e fd a6把m c u 软硬件版本号发送给v m s电池管理单元f 10 1 0 43电池的基本信息电池管理单元f l0 93单体电池电压温度信息电池管理单元f l0 a 0 b3与充电机通信，其他单元可能需要该

2、信息。例如整车控制器电池管理单元e fd a6把m c u 软硬件版本号发送给v m s4 可行性分析为验证协议的可行性，使用t e l l u sp r o 工具进行c a n 总线通信试验。试验中采用2 5 0 k b s 速率。物理连线时，建议c a n 线离动力线0 5 m 以上，1 2 v 控制线0 1 m 以上，可采用“十”字布线方式，根据具体情况可适当添加磁环等；如果使用单层双绞屏蔽层，c a n 线可输入端接地，另外一端悬空；如果使用双层双绞屏蔽层，可外层屏蔽层两端接地，内层屏蔽层接法同单层屏蔽层相同。其它物理层与数据链路层可参考相应的国际标准。通过对c a n 报文的测试结果

3、如图3 ：围2 部分c a n 网络构架= c a n lb u sl o a dp e a kl o a dt o t e ia 1 1 w 吐s3 7 2 4t o t a is e n 【h a m e s3 7 2 4to i 酬斟f o l $+ 圃fr a m et y p e s+ 国er r o rc o d e s一= c a n 2b u sl o a d- p e a kl o a dto i a ia i i e m t s5 4to l a ls e n i f r 砷e s5 呻4_ - to l 刊酋r o f s一7b 自fr u n et 心王囱er r o

4、rc o d e s图3 测试结果总线负载率为随机数。通过以上c a n 总线测试，各消息满足实时性要求，从而验证协议的有效性及正确性。5 结束语设计良好的c a n 通讯应用层协议能够提高车辆的安全性和舒适性，并且合理的分配能量。同时故障诊断的重要性日益显现，需要考虑协议的扩展性。参考文献 1 罗峰，孙泽昌汽车c a n 总线系统原理、设计与应用 m 北京：电子工业出版社，2 0 1 1 2 3 李芳，张俊智，王丽芳等电动汽车动力总成系统控制器局域网( c a n ) 总线通信协议e j 机械工程学报，2 0 0 8 ，4 4 ( 5 ) ：1 0 21 0 7 3 王丽芳，唐小泉，周超车用

5、c a n 总线测试平台的研究与应用e j 高技术通信，2 0 0 5 ，2 5 ( 1 ) ：5 8 6 1 4 陈曦，刘鲁源，吕伟杰等基于排队论的c a n 总线消息响应时间建模与分析 j 天津大学学报，2 0 1 2 ，4 5 ( 3 ) ：2 2 8 - - 2 3 5 - 5 j 1 9 3 9r e v f e b 2 0 0 7 作者简介龚军( 1 9 8 5 4 ) ，湖北于门人，硕士，助工，从事汽车电子电控设计。电话：1 3 2 5 5 0 3 7 2 1 ，e m a i l ：g o n g j u n 2 0 1 2 1 6 3 c o m 。h n s a e l 3

6、 1 7 9 汽车线束简述及电动汽车c a n 总线抗干扰设计优化周璞王智晶陈素梅郑州日产汽车有限公司河南郑州4 5 0 0 1 6【摘要】汽车线束是连接汽车各个电器与电子设备的重要部件，在电源、开关、电器和电子设备之间传递电信号，素有汽车神经之称，是对汽车进行电信号控制的载体。汽车线束是汽车电路的网络主体，没有线柬也就不存在汽车电路。c a n 总线是对汽车中标准的串行传输系统的一种简称，c a n 的英文全称是；c o n t r o l l e ra r e an e t w o r k ，即控制器局域网，属于工业现场总线的范畴，是现场总线的新一代局域通讯网络。本文主要简述了汽车线束系统

7、的组成和搭铁设计原则，及某款电动汽车c a n 总线抗干扰设计优化的过程。【关键词】线束，保险，继电器，c a n 总线，抗干扰2 9 3三竺j第十届河南省汽车工程技术研讨套a b s t r a c t ：a u t oh a r n e s si sa ni m p o r t a n ta c c e s s o r yf o ra u t o m o b i l e l ，w h i c hi sc a l l e d a u t o - - n e r v e i t se l e c t r i c i t ys i g n a lc o n t r o lc a r r i e

8、r i tc a nt r a n s f e re l e c t r i cs i g n a lr e l i a b l y c a nb u si sah a b i t ，i ti sc a l l e das i m p l er e d u c t i o no ft h ea u t o m o t i v es t a n d a r ds e r i a lt r a n s m i s s i o ns y s t e m c a n e n g l i s hn a m e ：c o n t r o l l e ra r e an e t w o r k ，b o t

9、 hc o n t r o l l e ra r e an e t w o r k ，b e l o n g st ot h ec a t e g o r yo fi n d u s t r i a lf i l e d b u s i st h en e x t g e n e r a t i o nl o c a lc o m m u n i c a t i o n sn e t w o r ko ft h ef i e l d b u s t h i sa r t i c l em a i n l yd e s c r i b e st h ec o m p o s i t i o na

10、 n dd e s i g np r i n c i p l eo fe l e c t r i ca u t o m o b i l ew i r i n gh a r n e s sg r o u n ds y s t e m 。a n dam o d e lo fc a nb u sa n t i i n t e r f e r e n c ed e s i g no p t i m i z a t i o n k e yw o r d s ：h a r n e s s ，i n s u r a n c e ，r e l a y ，c a nb u s ，a n t i i n t e

11、r f e r e n c e1 前言线束系统设计是一个很复杂的过程，要考虑很多因素，例如：整车的空间布局，线束各个位置的环境情况，各用电器的功率，整车的安装空间等。以上因素都会制约线束系统的设计，也就是说影响线束性能和布置的好坏。 1 1随着汽车中使用的电子控制系统和通讯系统越来越多，若仍采用传统的点对点连线方式，则线柬将十分的庞杂，既占据了大量的空间也使系统的可靠性降低，为了解决这个问题，c a n 总线技术应运而生。c a n 总线是德国的博世公司于1 9 8 3 年开发的一种串行通讯协议，它以其突出的实时性、可靠性、灵活性和抗干扰性而备受青睐，目前已在许多著名的汽车厂商的车型上得到广泛

12、的应用。2 线束系统简述2 1 线束系统基本组成整车线束是分布在车体内，根据它所处位置的不同可分成各种线束。线束主要由导线、接插件、胶带、波纹管、固定卡扣、电器盒和固定支架等组成，目前线束内的电线常用规格有标称截面积0 5 、0 8 5 、1 2 5 、2 0 、3 0 、5 0 、8 0 等平方毫米的电线，它们各自都有允许负载电流值，配用于不同功率的用电设备。2 2 搭铁分配设计原则搭铁设计在汽车线束设计中是很重要的，搭铁设计的好坏直接影响用电器功能的实现，会造成信号干扰。根据车型不同设计成多个搭铁点，搭铁设计应满足以下几点：a 发动机e c u 、a b s 等对整车性能及安全影响大，且易

13、受其他用电设备干扰，所以这些电气部件的搭铁点一定要单设。b 对于安全气囊系统，它的搭铁点不仅应单设，而且为了确保其安全可靠，最好采用复式搭铁。其目的是其中一处搭铁失效，系统可以通过另一搭铁点搭铁，确保系统安全工作。e 无线电系统为避免干扰，也要单独搭铁。d 弱信号传感器的搭铁最好独立，搭铁点最好是在离传感器较近的位置，以保证信号的真实传递。e 其他电器件可根据具体布置情况相互组合共用搭铁点。原则是就近搭铁，避免搭铁线过长，造成不必要的电压降。f 蓄电池负极线、发动机搭铁线等因导线截面较大，因此一定要控制好线长和走向，减小电压降；为增加安全性，发动机、车身一般要单独连到蓄电池负极搭铁；3c a

14、n 线束布置原则c a n 总线作为汽车线束的重要组成部分，担负着各系统间实时进行通信的任务因此其抗干扰性显得尤为重要。c a n 总线布置应遵循以下原则：a 整车网络使用位时间为4 且s ，对应的传输速率为2 5 0 k b i t s 网络长度不超过4 0 m ；b 拓扑结构：网络的接线拓扑应该是一个尽量紧凑的线形结构以避免电缆反射。e c u 接入总线主干网的电缆要尽可能短。为使驻波最小化，节点不能在网络上等间距接入，接入线也不能等长，且接入线的最大长度应小于l m ；c 通信电缆应尽量离开动力线( o 5 m 以上) 、离开1 2 v 控制线( o 1 m 以上) ；d 每个零部件的c

15、 a n 线连接到总c a n 线不要相等；e 每个零部件的c a n 线在总线上的节点距离也应不相等。4 某款电动汽车c a n 总线抗干扰设计优化4 1 问题描述电动汽车c a n 总线布置如图1 ：出t 各v m s 、仪表使用原车上整车c a n 连接，车载充( 便衰上白带)电机未接，b m s 使用一体化插头上屏蔽平行线( 屏 2 0 -奠电阻( b s 上白)t蔽层接一体化电池箱地，一体化电池箱地为+ 1 2 v圈1 电动汽车c a n 总线布置低压供电地) 。其中，c a n 总线b m s 端有1 1 9 欧姆终端电阻一个，仪表端有1 2 0 欧姆终端电阻一个。故障表现：钥匙打

16、到o n 档，整车c a n 一切正常。钥匙打到s t a r t 档，电机开始转动不到1 分钟，高压配电盒内主接触器( 由v m s 直接控制) 和一体化电池箱内高压电极接触器( 由b m s 直接控制) 同时断开。多次实验，t e l l u s 监控，发现c a n 总线错误帧率 7 0 。最严重状况时，c a n 通信彻底被阻断，见图2 4 。图2o n 档时b m s 供电+ 1 2 v图3电动机转时b m s 供电+ 1 2 v图4t e l l u s 监控c a n 总线错帧率图5 供电+ 1 2 v 一个磁坏，c a n 线上套2 个磁环4 2 点对点通信实验验证电磁兼容问题

17、可包括电磁干扰辐射和电磁干扰防护两部分。根据现场直观感觉( 设备不全，暂无法进行量化检测) ，e m i 主要干扰源可基本确定为电机控制器和电机。电机控制器在启动i p m 模块产生p w m 波时或导致整车通信及笔记本触摸板等外围设备工作异常，且通过示波器可检测出低压+ 1 2 v 被干扰，整车c a n 通信被干扰阻断。通过实验验证，找到了抑制电磁干扰的方案，方案如下；2 9 4第十届河南省汽车工程技术研讨会不接仪表和车载充电机，断开v m s 与原车整车c a n 连接，使用一体化插头上屏蔽平行线直接接到v m s ，即使用一体化插头上屏蔽平行线实现b m s 与v m s 点对点通信。

18、一体化插头+ 1 2 v 端套磁环，c a n 线上套2 个磁环，在c a n 线靠近v m s 端串入一个1 0 m h 的共模电感。实验结果：电机开始转动后，互相发送1 5 4 8 帧报文。t e l l u s 未检测出任何错误，错误帧率为o ，如图7 所示。1 2 0 t -肆一电丑( 慢衰上自昔)图61 0 m h 共模电感串入v m s 端c a n圈7t e l l u s 对c a n 总线监控结果圈8 新整车c a n 网络结构示意圈总线。红色接c a n h 。青色接c a n l4 3 整改方案a 废除原车整车c a n 网络；b 依照国标，使用双层屏蔽网线重新布置整车c

19、 a n 网络；c 网线中单色线拧在一起作为c a n h ，杂白色线拧在一起作为a n l ，屏蔽层在v m s 端车身搭铁接地，b m s 端屏蔽层电池箱内接地；d 到各个c a n 节点的直线长度不超过1 0 厘米，且双绞并包铝箔屏蔽，如图9所示。5 结束语本文简述了线柬系统的组成及搭铁设计原则，重点介绍了某种电动汽车c a n 总线受电磁干扰导致c a n 通信彻底中断，通过实验验证采用共模电感和磁环能有效抑12 0 i i群麓电阻( b s 上自带)羲圈9 新整车c a n 总线。车载充电机节点支线熏胶布下为铝箔制电磁干扰，c a n 总线错帧率几乎为0 ，最终使c a n 通信恢复

20、正常，此方案为有效抑制电机的电磁干扰提供了一种有效的方法。参考文献e 1 白冰线束系统设计的简要河南省汽车工程学会论文集，2 0 1 3作者简介周璞，学士学位，郑州日产新能源汽车事业部从事线束设计工作。e m a i l ：4 7 2 0 9 7 0 5 8 q q c o r n 。王智晶，硕士学位，郑州日产新能源汽车事业部电控设计室主任。陈素梅，学士学位，郑州日产新能源汽车事业部从事线束设计工作。h n s a e l 3 1 8 0 纯电动汽车c a n 总线故障诊断方法的研究于丽娜袁建州王智晶刘娟娟郑州日产汽车有限公司河南郑州4 5 0 0 1 6【摘要】本文主要介绍了某纯电动汽车c

21、a n 通讯网络的结构和原理，并对纯电动汽车c a n 总线常见故障进行分析。设计并开发了基于纯电动汽车c a n 网络的故障诊断代码及故障诊断系统，并进行实车验证。【关键词】电动汽车，c a n 总线，故障诊断r e s e a r c h0 1 1f a u l td i a g n o s i sm e t h o df o rp u r ee l e c t r i cv e h i c l eb a s e do nc a nb u sy ul i n a ，y u a nj i a nz h o u ，w a n gz h i j i n g ，l i uj u a nj u a

22、n( z h e n g z h o u ，n i s s a na u t o m o b i l ec i ，l t d ，z h e n g z h o u ，4 5 0 0 16 )a b s t r a c t ：t h i sp a p e rd e s c r i b e sap u r ee l e c t r i cv e h i c l ec a nc o m m u n i c a t i o nn e t w o r ks t r u c t u r ea n dp r i n c i p l e ，a n dp u r ee l e c t r i cv e h i c l ec a nb u sc o m m o nf a u l ta n a l y s i s d e s i g n e da n dd e v e l o p e db a s