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文档简介
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
、
、
、
。其中
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
;128~247留给
;248~253留给
。
属于新定义的节点,可以使用208~231预留地址;
和
可在231~247中进行安排。(3)请简单描述PCA82C250、TJA1050、SJA1000、MCU表示的含义及功能?谢谢观看THANKSFORWATCH任务二动力CAN总线典型故障检修项目三动力CAN总线的认知与检修1.掌握双通道检测动力CAN总线连接方式与界面设置。2.掌握单通道检测动力CAN总线连接方式与界面设置。3.掌握双通道检测动力网故障分析4.掌握通讯故障检测流程。知识目标学习目标1.能够独立完成BMS通讯故障检修。2.能够独立完成VCU通讯故障检修。3.能够独立完成电机通讯故障检修。技能目标1.培养学生勤于思考、敢于挑战和勇于攀登的创新精神。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1一辆20款秦EV电动车,出现整车不能上OK电,仪表无SOC等信息显示,仪表提示“请及时充电”“请检查动力系统”,使用诊断仪读取故障,出现无法读取故障,经分析需检查BMS所在的总线,找到总线故障点。如果你来排查,你会怎么做?任务导入目录CONTENT单通道检测动力CAN总线02双通道检测动力CAN总线0103CAN故障波形分析通讯故障检测流程0405任务实施11101双通道检测动力CAN总线一.双通道检测动力CAN总线双通道工作模式下用示波器实测电压波形进行分析,可以很容易地发现故障。测量时,将通道A的红色测量导线连接CAN-H导线,黑色测量导线接地(搭铁);通道B的红色测量导线连接CAN-L导线,黑色测量导线接地(搭铁)双通道检测动力CAN总线示波器连接图一.双通道检测动力CAN总线双通道检测CAN总线电压波形时,示波器界面如图所示:①黄色波是CAN-H信号②绿色波是CAN-L信号③将通道A和通道B的零线坐标置于等高。经验证明,在同一零坐标线下对电压值进行分析更为简洁方便④通道B的电压轴精度的设定⑤通道A的电压轴精度的设定双通道检测动力CAN总线示波器界面设置(双通道检测CAN总线电压波形)一.双通道检测动力CAN总线⑥触发点的设定。触发点应位于被测信号的幅值范围内⑦时间轴精度的设定。时间轴精度应尽可能选择得高一些,以利于发现电压波形短暂、细微的变化⑧具体的电压波形双通道检测动力CAN总线示波器界面设置(双通道检测CAN总线电压波形)11102单通道检测动力CAN总线二.单通道检测动力CAN总线利用示波器对单通道CAN总线的电压波形也可以进行检测,但这种检测方式在故障查询方面不如双通道的检测方式方便。单通道检测模式主要用于快速查看CAN总线是否处于激活状态。利用示波器的单通道对CAN总线的电压波形进行检测时,将示波器的红色测量导线连接CAN-H导线,黑色测量导线连接CAN-L导线,如图所示单通道检测动力CAN总线示波器连接图二.单通道检测动力CAN总线图是两个CAN信号用一个示波器通道检测时示波器屏幕上显示的CAN-H信号和CAN-L信号的电压差:①电压轴精度的设定②时间轴精度的设定③零线位置(逻辑值1)④显性电压电位(逻辑值0)⑤隐性电压电位(逻辑值1)单通道检测动力CAN总线示波器界面设置(单通道检测CAN总线电压波形)11103CAN故障波形分析三.双通道检测动力故障分析使用示波器测量的双通道检测动力网故障类型有7种:①CAN-H与CAN-L短路;②CAN-H对正极短路;③CAN-H对地短路;④CAN-L对地短路;⑤CAN-L对正极短路;⑥CAN-H断路;⑦CAN-L断路故障类型分类三.双通道检测动力故障分析三.双通道检测动力故障分析三.双通道检测动力故障分析11104通讯故障检测流程四.通讯故障检测流程四.通讯故障检测流程测量方法(1)测CAN总线对地电压为0V,再断开蓄电池负极测量CAN总线对地电阻为0Ω,说明CAN对地有短路。逐个断开CAN总线上的控制模块(节点)并测量CAN总线对地电阻,若断开某个模块CAN总线对地电阻从0Ω变为无穷大,则说明该模块内部短路。若断开所有模块,CAN总线对地电阻仍为0Ω,则说明CAN总线线路对地短路,需进一步排除具体线路短路位置。(2)测CAN总线对地电压为12V,说明CAN对正极有短路现象,断开模块的接插件后再测量CAN对地的电压,若仍为12V,说明模块内部无短路。继续检查CAN线束是否有串电现象。测量方法四.通讯故障检测流程测量方法(3)CAN-H与CAN-L之间的电压接近且电压值不变,说明CAN网络线路有短路。通过插拔CAN总线上的控制模块(节点),可以判断是由节点引起的短路还是导线连接引起的短路。逐个断开节点,若电压恢复正常,则说明该节点有问题。若断开所有节点后电压还没有变化,则说明线路短路。(4)未断开模块接插件,用万用表测量CAN-H与CAN-L之间的电阻有120Ω,说明该CAN网络中另一个模块的终端电阻或线路有故障。先排除模块的终端电阻故障问题,若模块正常,则检查该网络断路故障。测量方法11105任务实施五.任务实施(一)安全要求及注意事项(1)实训开始前,提前准备好需要使用的个人防护用品,并检查是否符合使用标准。(2)实训开始前,提前做好场地防护,设置警告标识,操作位置布置好绝缘防护措施。(3)实训开始前,使用钳式数字万用表、绝缘测试仪和直流电阻测量仪前,都要先对其进行校零。(4)检测动力通讯故障,车内空间狭窄,注意保护手部安全。(5)断开线束插头时,请先车辆下电,拔掉负极,严格按照高压下电标准流程进行操作。(6)测量线路电压信号时,不允许刺破线束进行背插测量。(7)实训过程中,严禁嬉戏打闹,做好数据记录和结果记录。(8)实训结束后,必须清理场地和设备,撤除警示标识。五.任务实施(二)清点设备检查诊断设备及工具,检查工作场地和设备设施是否清洁及存在安全隐患,如不正常请及时汇报至老师进行处理。清点设备工具
名称
数量
清点万用表1口清点秦EV1口清点道通诊断仪1口清点示波器1口清点一体化量工具1口清点万用接线盒1口清点车内四件套1口清点车外三件套1口清点防护套装1口清点耐磨手套若干口清点绝缘工作台1口清点五.任务实施(三)实训一:动力CAN总线故障检修1.故障现象启动车辆,无法正常上电,OK灯未亮,显示“请检查动力系统,请检查车辆网络,检查电子驻车系统”。如图所示。故障现象五.任务实施2.故障诊断与分析(1)车辆点火,将组装好的解码仪VCI,连接位于车辆仪表下方的诊断接口OBD。VCI指示灯点亮,发出短暂的”哔哔”声音,连接成功。如图所示。(2)打开解码仪平板,点击VCI,进行搜索该设备,车辆和VCI进行蓝牙匹配连接。如图所示。连接VCI
(三)实训一:动力CAN总线故障检修VCI与车辆配对五.任务实施(3)车辆处于点火状态:诊断仪平板上点击Maxsys软件系统-点击诊断-点击比亚迪车型-点击比亚迪秦-点击诊断-进入自动扫描。读取故障码,发现无法读取整车故障。(4)初步分析:车辆动力CAN网络故障整车控制器故障。(5)可能故障原因:整车动力CAN网络断路或者短路。(6)使用双通道示波器测量BMS动力CAN-H与CAN-L波形,如图所示。BMS动力CAN-H和CAN-L波形(三)实训一:动力CAN总线故障检修五.任务实施(7)波形分析:通过示波器可以看到CAN-H、CAN-L波形完全重合,初步判断动力CAN-H、CAN-L互短。(8)确认互短:断开蓄电池负极,万用表欧姆档测量动力CAN-H、CAN-L之间电阻小于1Ω,说明动力CAN-H、CAN-L互短。如图所示。测量BK45(B)CAN-H与CAN-L之间电阻(三)实训一:动力CAN总线故障检修五.任务实施(9)确认短路位置:逐个断开动力CAN所搭载的电池管理器、网关控制器、驱动电机、充配电总成、电池加热器、蓄电池BMS等控制单元插头,发现动力CAN-H、CAN-L之间电阻仍小于1Ω,说明短路位置在CAN总线线路上。动力CAN所搭载模块如图所示。动力网电气图(三)实训一:动力CAN总线故障检修五.任务实施(10)确认短路具体位置:断开动力CAN总线中间插接器BJG02,发现插接器两端动力CAN-H、CAN-L之间电阻均为无穷大,重新接上中间插接器后动力CAN-H、CAN-L之间又存在短路,说明CAN总线中间插接器导致线路短路。如图所示。3.故障排除修复BJG02插头,清除故障码,重新启动车辆,仪表无故障显示,故障排除。动力网电气图(三)实训一:动力CAN总线故障检修五.任务实施(三)实训二:VCU通讯故障1.故障现象启动车辆,无法正常上电,OK灯未亮,显示“请检查电子驻车系统,请检查动力系统,请检查ESP系统”。如图所示。车辆上电不OK显示五.任务实施2.故障诊断与分析(1)车辆点火,将组装好的解码仪VCI,连接位于车辆仪表下方的诊断接口OBD。VCI指示灯点亮,发出短暂的”哔哔”声音,连接成功。如图3-2-15所示。VCI连接汽车诊断接口成功(三)实训二:VCU通讯故障五.任务实施(三)实训二:VCU通讯故障2.故障诊断与分析(2)打开解码仪平板,点击VCI,进行搜索该设备,车辆和VCI进行蓝牙匹配连接VCI连接汽车诊断接口成功五.任务实施(三)实训二:VCU通讯故障(3)车辆处于点火状态:诊断仪平板上点击Maxsys软件系统-点击诊断-点击比亚迪车型-点击比亚迪秦-点击诊断-进入自动扫描。读取故障码,发现整车故障码较多,可以筛选重点故障码,可以看到解码仪未读取到整车控制器模块。单独进入整车控制器模块确认是否丢失通讯。初步分析:整车控制器故障。可能故障原因:整车控制器电源故障,包括保险丝,线路检查;整车控制器搭铁故障;整车控制器CAN通讯故障;整车控制器元件损坏。如图所示。读取故障码
五.任务实施(三)实训二:VCU通讯故障(4)首先检
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