车载网络系统诊断与修复 课件 项目三 任务一 动力CAN网络框架及控制策略认知

任务一动力CAN网络框架及控制策略认知项目三动力CAN总线的认知与检修1.掌握动力CAN的网络组成单元。2.了解控制单元节点的报文信息。3.掌握CAN波形检测的过程。4.了解动力CAN的控制方法。知识目标学习目标1.能够说出动力CAN的主要控制单元的作用。2.能够理解几种CAN的核心控制方法。技能目标1.培养学生勤于思考、敢于挑战和勇于攀登创新精神。2.培养学生抽丝剥茧、精益求精和十年磨一剑的大国工匠精神。3.培养学生集思广益、精诚团结和群策群力的团队协作能力。素养目标1现代新能源汽车车内环境控制，如锁、车窗、座椅、内部和外部照明、后视镜、雨刷，空调等系统，都可以通过基于CAN或LIN总线的车身网络系统连接起来，逐步实现一套成熟的电控系统。当连接解码仪无法读取故障码，秦EV汽车无法与电脑连接通讯，初步怀疑汽车网络故障，需要结合其网络分布结构与电气图进行排查，请问你了解新能源汽车的CAN网络结构吗？任务导入目录CONTENTCAN总线在BMS中的控制策略02动力CAN网络框架0103任务实施11101动力CAN网络框架一.动力CAN网络框架秦EV整车网络拓扑图一.动力CAN网络框架传统车动力CAN与舒适CAN一.动力CAN网络框架纯电动汽车动力CAN网络主要节点，即整车控制单元VCU、电机控制单元MCU、电池管理系统控制单元BMS、仪表显示单元HEC、车身控制单元BCM。动力CAN网络中的通信主要存在于前三个节点之间，实现对整车运行状态的控制，其中HEC节点在CAN网络上处于只接听不发送的状态，接收网络中的整车行驶信息，电机运行信息以及电池状态信息等并实时显示。动力CAN网络结构一.动力CAN网络框架1.1VCU(整车控制单元）VCU相当于电动汽车的大脑，它起到控制全局的作用，接受汽车上传感器的信息，通过A/D转换后计算，编码为CAN报文，发送到总线上控制其他节点的工作。整车控制单元同时，将一些整车相关的信息（车速、电池SOC、电池状态、门锁信息）在组合仪表上显示出来。其中最核心的就是通过传感器的输入值与系统当前状态及汽车工况等条件计算出合适的电机扭矩值，通过CAN总线发送到电机控制系统，指挥电机正确工作。另外，VCU还能控制主继电器的开关，使得整个系统上电和断电（比亚迪秦EV主继电器由BCM控制）。整车控制单元一.动力CAN网络框架1.2电机控制单元&电池管理系统控制单元BMS等同于电动汽车血液循环的心脏，电池为血液循环及能量系统。BMS可以实现对电池状态的监测，进行电池的SOC估算，防止电池过充电或者过放电，提高电池利用率和使用寿命，并及时与VCU进行通信，将电池状态反馈给VCU。电池管理系统控制单元MCU相当于控制电动汽车的四肢，它的主要工作是通过CAN总线将驱动电机的转速、扭矩、功率、电流和工作模式等一些数据发送到总线。其他控制单元会自动获取需要用到的信息，同时也会将各自的信息上传到总线。另外，MCU也能实现将电池提供的直流电转换为电机运行所需的高压交流电以及将当前电机工作状态反馈给VCU。电机控制单元一.动力CAN网络框架1.3仪表控制单元HEC仪表控制单元用于显示报警，里程，电压，时间等信息。新型电动汽车显示屏可以通过触摸，进入菜单设置，驾驶员可以设置仪表实时时钟查看电池舱温，电动汽车故障码等。仪表控制单元全数字—仪表控制流程图一.动力CAN网络框架1.3仪表控制单元BCM（bodycontrolmodule)车身控制模块是车辆的电气核心。用于监视和控制与车身（例如车灯、车窗、门锁）相关的功能并像CAN和LIN网络的网关那样工作。如图3-1-5所示，车身控制模块的功能包括：电动门窗控制、中控门锁控制、遥控钥匙、遥控防盗、灯光系统控制、电动后视镜加热控制、仪表背光调节、报警声控制、内部和外部照明、安全功能、雨刮器、转向指示器和电源管理、自动雨刮、发动机防盗（IMMO）、胎压监测（TPMS）等功能。如图是BCM与电气设备的连接。车身控制单元BCM与电气设备的连接11102CAN总线在BMS中的控制策略二.CAN总线在BMS中的控制策略设计概述以某纯电动物流车的电池管理系统为例。采用CAN总线传输数据的方式，可以实现BMS与其他控制器之间稳定的数据通信功能。整个通信模块的设计，包括通性模块硬件电路的设计和底层软件代码的编写。其中硬件电路的设计是整个通信模块的骨架，是保证CAN通信功能得以实现的基础。软件的设计是整个通信模块的灵魂，通过代码的编写可以实现不同的功能需求。2.1CAN总线在BMS通信模块中的设计概述二.CAN总线在BMS中的控制策略BMS中CAN通信模块设计流程图2.1CAN总线在BMS通信模块中的设计概述二.CAN总线在BMS中的控制策略步骤1对BMS当中的CAN通信模块进行设计，包括通信模块的硬件电路设计以及软件驱动程序的编写，为数据的传输提供通信接口；步骤2依据J1939协议规范，对应用层的协议进行制定，为CAN网络上的数据传输提供数据来源，并针对CAN网络中出现的总线关闭与节点无响应故障，进行CAN网络测试以及提出一种在线的故障诊断与恢复策略。保证数据在总线上传输的可靠性与稳定性。2.1CAN总线在BMS通信模块中的设计概述二.CAN总线在BMS中的控制策略步骤3在保证数据稳定传输的前提下，采用虚拟仪器技术对动力电池的监控平台进行设计，实现对CAN网络中的数据信息进行解析、处理、保存、显示的功能；步骤4对整个数据通信系统进行实车测试，通过CAN总线数据的收发实验验证了硬件电路和底层驱动程序的正确性，通过对实际采集的报文与监控平台显示的报文进行对比，验证了监控平台的正确性。2.1CAN总线在BMS通信模块中的设计概述二.CAN总线在BMS中的控制策略2.2BMS中的CAN拓扑结构CAN网络结构BMS中采用了两个CAN网络结构：充电CAN网络和整车CAN网络：充电CAN：用于BMS与充电桩之间的通信，实现电池充放电管理的过程，使得电池的运行状态维持稳定、可靠，当电池出现过充或者过温的故障信息时，BMS将会切断与充电桩之间的通信，这里选用的充电CAN网络的通信波特率为250kbps。整车CAN网络：BMS与整车控制器，空调等ECU之间的通信，BMS将电池的单体电压，单体温度等信息发送到整车CAN网络上，整车控制器根据电池状态来决定车辆的运行状态，整车CAN网络的通信波特率选用500kbps。二.CAN总线在BMS中的控制策略BMS中的CAN拓扑结构BMS的网络拓扑结构二.CAN总线在BMS中的控制策略2.3BMS与VCU通信协议的制定整车CAN网络中每个节点都对应着一个地址，地址的作用就是用来明确数据的发送方与接收方，在对地址进行分配时需要遵循一定的规则，根据SAEJ1939-81来定义该电动汽车动力系统节点源地址。纯电动车的分配地址如表所示整车CAN协议地址的分配节点名称源地址（十六进制）缩写整车控制器208（0xD0)VCU电机控制器239（0xEF）MCU电池管理系统243（0xF3）BMS充电机85（0x56H)OBC整车CAN节点地址分配二.CAN总线在BMS中的控制策略2.3BMS与VCU通信协议的制定优先级P占3个字节（如图所示），可以从最高0设置到最低7，所有控制消息的默认优先级是3，请求和应答报文的默认优先级为6。总线上通信量发生变化时优先级可以发生改变。优先级制定SAEJ1939协议中29位ID的对应关系PRDPPFPSSA数据场3118880-64协议数据单元（PDU）标示符（ID）二.CAN总线在BMS中的控制策略2.3BMS与VCU通信协议的制定根据BMS与VCU之间的通信流程，将BMS发送的数据大体可以分为以下4组：BMS与VCU之间的控制命令信息、通过采集板采集的单体电压和单体温度信息、整个电池组的电压，电流，温度，功率等信息、电池组的状态和故障信息。将报文进行分包传输时，采用ID标识的方法可以很直观的看到报文的发送方和接收方，这也是对报文解析的前提。因此给每一包信息分配一个报文ID，一方面节省PGN的资源，另一方面，方便对同一类型的报文进行过滤，可以提高CPU的处理效率。BMS与VCU的通信流程二.CAN总线在BMS中的控制策略2.3BMS与VCU通信协议的制定类别描述发送节点整车控制器VCU接收节点电池管理系统MCU报文ID0x0C01F3D0BMSPDUPRDPPFPSSA3001243208通信周期200ms二.CAN总线在BMS中的控制策略2.3BMS与VCU通信协议的制定字节字节位置数据名参数描述-整车控制器life循环计数，每次发送+1Byte0Bit2允许吸合总负继电器不允许1：允许Byte6Bit3停机指令0：无效1：停机11103任务实施三.任务实施练一练，了解动力CAN相关知识（1）纯电动汽车控制系统中动力CAN包括4个节点，即

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有可能分布在舒适CAN中。（2）CAN网络中每个节点都对应着一个地址，地址的作用就是用来明确数据的发送方与接收方，在对地址进行分配时需要遵循一定的规则，根据SAEJ1939-81来定义该电动汽车动力系统节点源地址。0~127都不受产业类群和汽车系统的约束，可以分配给最常用的

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