整車(chē)控制系統(tǒng)的組成與功能

1、學(xué)習(xí)領(lǐng)域2 電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理與檢修學(xué)習(xí)情境1整車(chē)控制系統(tǒng)組成與功效整車(chē)控制系統(tǒng)的組成與功能第1頁(yè)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.熟悉整車(chē)控制系統(tǒng)組成和功用；2.了解北汽故障診療儀使用方法；3.會(huì)進(jìn)行常見(jiàn)經(jīng)典故障診療與排除。整車(chē)控制系統(tǒng)的組成與功能第2頁(yè)【任務(wù)描述】小李新入職一家電動(dòng)汽車(chē)4S 店，經(jīng)過(guò)2 周培訓(xùn)后。今天店里來(lái)了一輛故障車(chē)，師傅老王叫小李用專(zhuān)用故障診療儀讀取故障信息。小李使用故障診療儀去測(cè)試，卻發(fā)覺(jué)診療儀無(wú)法與車(chē)輛連接，小李該怎么來(lái)排除這一故障呢？客戶(hù)委托: 更換整車(chē)控制器整車(chē)控制系統(tǒng)的組成與功能第3頁(yè)整車(chē)控制系統(tǒng)的組成與功能第4頁(yè)一、整車(chē)控制系統(tǒng)組成 純電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)控制系統(tǒng)通常包含低

2、壓電氣子系統(tǒng) 、高壓電氣子系統(tǒng) 和 整車(chē)網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng) 三部分。整車(chē)控制系統(tǒng)的組成與功能第5頁(yè)一、整車(chē)控制系統(tǒng)組成純電動(dòng)汽車(chē)低壓電氣子系統(tǒng)：整車(chē)控制系統(tǒng)的組成與功能第6頁(yè)一、整車(chē)控制系統(tǒng)組成純電動(dòng)汽車(chē)高壓電氣子系統(tǒng)：整車(chē)控制系統(tǒng)的組成與功能第7頁(yè)一、整車(chē)控制系統(tǒng)組成純電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)：整車(chē)控制系統(tǒng)的組成與功能第8頁(yè)CAN 總線(xiàn)系統(tǒng)Controller（控制器）Area（局域）Network（網(wǎng)絡(luò)）CAN Bus-控制器局域網(wǎng)絡(luò)總線(xiàn)整車(chē)控制系統(tǒng)的組成與功能第9頁(yè)CAN 總線(xiàn)系統(tǒng)-歷史歷史:CAN是由 Bosch 和 Intel在八十年代末開(kāi)發(fā),用于連接客車(chē)和卡車(chē)ECU標(biāo)準(zhǔn)化總線(xiàn)系統(tǒng)。C

3、AN2.0標(biāo)準(zhǔn)在1991年公布，迄今沿用。在1992年首先應(yīng)用在Mercedes S-系列車(chē)中 (連接發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱 ECU) 。 1993年CAN 成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO11898(高速應(yīng)用)和ISO11519（低速應(yīng)用）。如今CAN總線(xiàn)在自動(dòng)化領(lǐng)域中作為現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)普遍使用。任何官方應(yīng)用需要向 Bosch 支付費(fèi)用。整車(chē)控制系統(tǒng)的組成與功能第10頁(yè)CAN 總線(xiàn)-應(yīng)用當(dāng)前世界上絕大多數(shù)汽車(chē)制造廠商都采取CAN總線(xiàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)汽車(chē)內(nèi)部控制系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)通信。整車(chē)控制系統(tǒng)的組成與功能第11頁(yè)CAN 總線(xiàn)為何在汽車(chē)上得到了如此廣泛應(yīng)用呢？CAN 總線(xiàn)-應(yīng)用整車(chē)控制系統(tǒng)的組成與功能第12頁(yè)CAN 總線(xiàn)-優(yōu)點(diǎn)在該例中

4、，共需要5條數(shù)據(jù)線(xiàn)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞，也就是說(shuō)，每項(xiàng)信息都需要一個(gè)獨(dú)立數(shù)據(jù)線(xiàn)。面臨問(wèn)題：假如傳遞信號(hào)項(xiàng)目多，還需要更多信號(hào)傳輸線(xiàn)，這么會(huì)造成電控單元針腳數(shù)增加、線(xiàn)路復(fù)雜、故障率增多及維修困難。整車(chē)控制系統(tǒng)的組成與功能第13頁(yè)各控制單元之間全部信息都經(jīng)過(guò)兩根數(shù)據(jù)線(xiàn)進(jìn)行交換CAN數(shù)據(jù)總線(xiàn)經(jīng)過(guò)該種數(shù)據(jù)傳遞形式，全部信息，不論控制單元多少和信息容量大小，都能夠經(jīng)過(guò)這兩條數(shù)據(jù)線(xiàn)進(jìn)行傳遞，能大規(guī)模降低系統(tǒng)復(fù)雜性。CAN 總線(xiàn)-優(yōu)點(diǎn)整車(chē)控制系統(tǒng)的組成與功能第14頁(yè)?.5 個(gè)控制器原始網(wǎng)絡(luò)10 個(gè)連接線(xiàn)只是為了必要數(shù)據(jù)交換780-1000 個(gè)連接線(xiàn)還能以此來(lái)實(shí)現(xiàn)必要數(shù)據(jù)交換嗎？40-60 個(gè)控制器.經(jīng)過(guò)CANBUS

5、-技術(shù)找到了處理方法和可能性CAN 總線(xiàn)-優(yōu)點(diǎn)整車(chē)控制系統(tǒng)的組成與功能第15頁(yè)各控制單元之間全部信息都經(jīng)過(guò)兩根數(shù)據(jù)線(xiàn)進(jìn)行交換CAN數(shù)據(jù)總線(xiàn)CAN 總線(xiàn)-優(yōu)點(diǎn)整車(chē)控制系統(tǒng)的組成與功能第16頁(yè)（1）利用最少傳感器信號(hào)線(xiàn)來(lái)傳遞多用途傳感信號(hào)，車(chē)輛控 制愈加準(zhǔn)確、智能。CAN 總線(xiàn)-優(yōu)點(diǎn)（2）電控單元和電控單元插腳最小化應(yīng)用，節(jié)約有限空間。（3）線(xiàn)束與接頭更少，故障率低，檢修方便，系統(tǒng)穩(wěn)定性高。（4）假如系統(tǒng)需要增加新功效，僅需軟件升級(jí)即可。（5）各電控單元監(jiān)測(cè)器對(duì)所連接CAN總線(xiàn)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。 經(jīng)過(guò)控制單元和輔助安全辦法對(duì)傳遞信息連續(xù)檢驗(yàn)，可 以到達(dá)最低故障率。（6） CAN數(shù)據(jù)總線(xiàn)符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，方

6、便于一輛車(chē)上不一樣廠家 電控單元間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。整車(chē)控制系統(tǒng)的組成與功能第17頁(yè)CAN 總線(xiàn)系統(tǒng)-基礎(chǔ)概念數(shù)據(jù)總線(xiàn):各個(gè)節(jié)點(diǎn)間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信通道，即所謂信息高速公路。整車(chē)控制系統(tǒng)的組成與功能第18頁(yè)多路傳輸:在同一個(gè)通道上或線(xiàn)路上同時(shí)進(jìn)行多條信息傳輸。CAN總線(xiàn)使用“時(shí)分多路傳輸”CAN 總線(xiàn)系統(tǒng)-基礎(chǔ)概念整車(chē)控制系統(tǒng)的組成與功能第19頁(yè)二進(jìn)制:二進(jìn)制是計(jì)算技術(shù)中廣泛采取一個(gè)數(shù)制。二進(jìn)制數(shù)據(jù)是用0和1兩個(gè)數(shù)碼來(lái)表示數(shù)。0011110060 0101000080 CAN 總線(xiàn)系統(tǒng)-基礎(chǔ)概念整車(chē)控制系統(tǒng)的組成與功能第20頁(yè)CAN 總線(xiàn)組成CAN 總線(xiàn)硬件軟件數(shù)據(jù)傳輸線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸終端數(shù)據(jù)傳輸終端通信節(jié)點(diǎn)

7、通信節(jié)點(diǎn)整車(chē)控制系統(tǒng)的組成與功能第21頁(yè)CAN 總線(xiàn)組成-硬件（導(dǎo)線(xiàn)）傳輸線(xiàn):兩條扭絞在一起導(dǎo)線(xiàn)稱(chēng)為雙絞線(xiàn)，兩條導(dǎo)線(xiàn)分別叫CAN-High和CAN-Low線(xiàn)，或者簡(jiǎn)稱(chēng)CAN-H和CAN-L。整車(chē)控制系統(tǒng)的組成與功能第22頁(yè)為何要使用雙絞線(xiàn)呢？生產(chǎn)麻煩還浪費(fèi)材料。+1V-1V外界干擾同時(shí)作用于兩根導(dǎo)線(xiàn)產(chǎn)生電磁波輻射相互抵消0 VCAN 總線(xiàn)組成-硬件（導(dǎo)線(xiàn)）整車(chē)控制系統(tǒng)的組成與功能第23頁(yè)為了降低干擾， CAN-Bus傳輸線(xiàn)采取雙絞線(xiàn)，其絞距為20mm，截面積為0.35mm2或0.5mm2 。CAN 總線(xiàn)組成-硬件（導(dǎo)線(xiàn)）整車(chē)控制系統(tǒng)的組成與功能第24頁(yè)修理要求：修理時(shí)不能有大于50mm線(xiàn)段不絞

8、合。 修理點(diǎn)之間距離最少要相隔100 mm，以防止干擾。CAN 總線(xiàn)組成-硬件（導(dǎo)線(xiàn)）整車(chē)控制系統(tǒng)的組成與功能第25頁(yè)CAN 總線(xiàn)組成-硬件（導(dǎo)線(xiàn)信號(hào)）導(dǎo)線(xiàn)上詳細(xì)是什么樣電信號(hào)呢？CAN總線(xiàn)上應(yīng)該出現(xiàn)只有0和1信號(hào)。經(jīng)過(guò)兩條信號(hào)線(xiàn)上電壓差大小來(lái)表示0和1，即差分電壓傳輸。 信號(hào)= CAN_H - CAN_L整車(chē)控制系統(tǒng)的組成與功能第26頁(yè)CAN-H高電平為：3.5伏CAN-H低電平為：2.6伏CAN-L高電平為: 2.4伏CAN-L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

9、 =1.5V電壓差= 3.5V-1.5 =2.0V驅(qū)動(dòng)性CAN總線(xiàn)電壓信號(hào)（大眾）CAN 總線(xiàn)組成-硬件（導(dǎo)線(xiàn)信號(hào)）整車(chē)控制系統(tǒng)的組成與功能第27頁(yè)CAN 總線(xiàn)組成-硬件（數(shù)據(jù)傳輸終端）數(shù)據(jù)傳輸線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸終端數(shù)據(jù)傳輸終端通信節(jié)點(diǎn)通信節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸終端實(shí)際上就是兩個(gè)阻抗為120歐姆電阻，也稱(chēng)為終端電阻。總線(xiàn)上總阻抗大約是60-70歐姆左右。終端電阻大小和傳輸線(xiàn)相關(guān)。整車(chē)控制系統(tǒng)的組成與功能第28頁(yè)CAN 總線(xiàn)組成-硬件（分支線(xiàn)）數(shù)據(jù)傳輸線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸終端數(shù)據(jù)傳輸終端通信節(jié)點(diǎn)通信節(jié)點(diǎn)分支線(xiàn)長(zhǎng)度不能太長(zhǎng)，普通要去不要超出6M整車(chē)控制系統(tǒng)的組成與功能第29頁(yè)CAN 總線(xiàn)組成-硬件（通信節(jié)點(diǎn)）數(shù)據(jù)傳輸線(xiàn)數(shù)據(jù)傳

10、輸終端數(shù)據(jù)傳輸終端通信節(jié)點(diǎn)通信節(jié)點(diǎn)通信節(jié)點(diǎn)：總線(xiàn)上數(shù)據(jù)通信發(fā)起者和接收者。在汽車(chē)上CAN總線(xiàn)通信節(jié)點(diǎn)普通是各種電腦，比如：發(fā)動(dòng)機(jī)控制電腦、自動(dòng)變速器電腦、ESP電腦、燈光組合開(kāi)關(guān)電腦、儀表電腦等等。整車(chē)控制系統(tǒng)的組成與功能第30頁(yè)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(chē)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(chē)電腦CAN-HCAN-LCAN 總線(xiàn)組成-硬件（通信節(jié)點(diǎn)）整車(chē)控制系統(tǒng)的組成與功能第31頁(yè)二、整車(chē)控制器主要功效 整車(chē)控制器主要功效包含： 整車(chē)控制模式判斷和驅(qū)動(dòng)控制 、 整車(chē)能量?jī)?yōu)化管理 、 整車(chē)通信網(wǎng)絡(luò)管理 、制動(dòng)能量回饋控制 、 故障診療和

11、處理 、 車(chē)輛狀態(tài)監(jiān)測(cè)與顯示等。整車(chē)控制系統(tǒng)的組成與功能第32頁(yè)二、整車(chē)控制器主要功效： 1. 整車(chē)控制模式判斷和驅(qū)動(dòng)控制 整車(chē)控制器經(jīng)過(guò)各種狀態(tài)信息（開(kāi)啟鑰匙、充電信號(hào)、加速/ 制動(dòng)踏板位置、當(dāng)前車(chē)速和整車(chē)是否有故障信息等）來(lái)判斷當(dāng)前需要整車(chē)工作模式（充電模式和行駛模式）。然后依據(jù)當(dāng)前參數(shù)和狀態(tài)及前一段時(shí)間參數(shù)及狀態(tài)，算出當(dāng)前車(chē)輛扭矩能力，按當(dāng)前車(chē)輛需要扭矩，計(jì)算出合理最終實(shí)際輸出扭矩。比如，當(dāng)駕駛員踩下加速踏板時(shí)，整車(chē)控制器向電機(jī)控制單元發(fā)送電機(jī)輸出扭矩信號(hào)，電機(jī)控制系統(tǒng)控制電機(jī)按照駕駛員意圖輸出扭矩。整車(chē)控制系統(tǒng)的組成與功能第33頁(yè)整車(chē)控制系統(tǒng)的組成與功能第34頁(yè)二、整車(chē)控制器主要功效：

12、2.整車(chē)能量?jī)?yōu)化管理 純電動(dòng)汽車(chē)有很多用電設(shè)備，包含電機(jī)和空調(diào)設(shè)備等。整車(chē)控制器能夠?qū)δ芰窟M(jìn)行合理優(yōu)化來(lái)提升純電動(dòng)汽車(chē)?yán)m(xù)駛里程。比如當(dāng)動(dòng)力電池組電量較低時(shí)，整車(chē)控制器發(fā)送控制指令關(guān)閉部分起輔助作用電氣設(shè)備，將電能優(yōu)先確保車(chē)輛安全行駛。整車(chē)控制系統(tǒng)的組成與功能第35頁(yè)二、整車(chē)控制器主要功效：3. 整車(chē)通信網(wǎng)絡(luò)管理 在整車(chē)網(wǎng)絡(luò)管理中，整車(chē)控制器是信息控制中心，負(fù)責(zé)信息組織與傳輸，網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)控，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)管理, 信息優(yōu)先權(quán)動(dòng)態(tài)分配以及網(wǎng)絡(luò)故障診療與處理等功效。經(jīng)過(guò)CAN(EVBUS) 線(xiàn)協(xié)調(diào)電池管理系統(tǒng)、電機(jī)控制器、空調(diào)系統(tǒng)等模塊相互通信，如圖整車(chē)控制系統(tǒng)的組成與功能第36頁(yè)二、整車(chē)控制器主要功效：4

13、. 制動(dòng)能量回饋控制 電動(dòng)汽車(chē)電機(jī)能夠工作在再生制動(dòng)狀態(tài)，對(duì)制動(dòng)能量進(jìn)行回收利用是電動(dòng)汽車(chē)和傳統(tǒng)能源汽車(chē)主要區(qū)分。整車(chē)控制器依據(jù)行駛速度、駕駛員制動(dòng)意圖和動(dòng)力電池組狀態(tài)( 如電池荷電狀態(tài)SOC 值) 進(jìn)行綜合判斷后，對(duì)制動(dòng)能量回饋進(jìn)行控制。假如到達(dá)回收制動(dòng)能量條件，整車(chē)控制器向電機(jī)控制單元發(fā)送控制指令，使電機(jī)工作在發(fā)電狀態(tài)，將部分制動(dòng)能量?jī)?chǔ)存在動(dòng)力電池組中，提升車(chē)輛能量利用效率。整車(chē)控制系統(tǒng)的組成與功能第37頁(yè)二、整車(chē)控制器主要功效： 5. 故障診療和處理 連續(xù)監(jiān)視整車(chē)電控系統(tǒng) ， 進(jìn)行故障診療 ， 并及時(shí)進(jìn)行對(duì)應(yīng)安全保護(hù)處理。依據(jù)傳感器輸入及其它經(jīng)過(guò) CAN 總線(xiàn)通信得到電機(jī)、電池、充電機(jī)等

14、信息 ， 對(duì)各種故障進(jìn)行判斷、等級(jí)分類(lèi)、報(bào)警顯示 ； 存放故障碼 ， 供維修時(shí)查看。故障指示燈指示出故障類(lèi) 型 和部分故障碼。對(duì)于不太嚴(yán)重故障，能做到 “ 跛行回家 ”整車(chē)控制系統(tǒng)的組成與功能第38頁(yè)二、整車(chē)控制器主要功效： 6. 車(chē)輛狀態(tài)監(jiān)測(cè)和顯示 整車(chē)控制器應(yīng)該對(duì)車(chē)輛狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè), 而且將各個(gè)子系統(tǒng)信息發(fā)送給車(chē)載信息顯示系統(tǒng), 其過(guò)程是經(jīng)過(guò)傳感器和 CAN 總線(xiàn), 檢測(cè)車(chē)輛狀態(tài)及其動(dòng)力系統(tǒng)及相關(guān)電器附件相關(guān)各子系統(tǒng)狀態(tài)信息驅(qū)動(dòng)顯示儀表, 將狀態(tài)信息和故障診療信息經(jīng)過(guò)數(shù)字儀表顯示出來(lái)。顯示內(nèi)容包含：車(chē)速、里程、電機(jī)轉(zhuǎn)速、溫度、電池電量、電壓、電流、故障信息等。整車(chē)控制系統(tǒng)的組成與功能第3

15、9頁(yè)三、整車(chē)控制系統(tǒng)故障診療與處理- 1.故障分級(jí)整車(chē)控制系統(tǒng)的組成與功能第40頁(yè)三、整車(chē)控制系統(tǒng)故障診療與處理- 1.故障分級(jí)整車(chē)控制系統(tǒng)的組成與功能第41頁(yè)三、整車(chē)控制系統(tǒng)故障診療與處理- 2 報(bào)警指示燈符號(hào)解釋整車(chē)控制系統(tǒng)的組成與功能第42頁(yè)三、整車(chē)控制系統(tǒng)故障診療與處理- 2 報(bào)警指示燈符號(hào)解釋整車(chē)控制系統(tǒng)的組成與功能第43頁(yè)三、整車(chē)控制系統(tǒng)故障診療與處理： 3 電動(dòng)汽車(chē) OBD 接口定義圖2-4 OBD診療接口整車(chē)控制系統(tǒng)的組成與功能第44頁(yè)三、整車(chē)控制系統(tǒng)故障診療與處理：3 電動(dòng)汽車(chē)OBD 接口定義圖整車(chē)控制系統(tǒng)的組成與功能第45頁(yè)三、整車(chē)控制系統(tǒng)故障診療與處理： 4 北汽新能源

16、EV 專(zhuān)用故障診療儀使用方法整車(chē)控制系統(tǒng)的組成與功能第46頁(yè)三、整車(chē)控制系統(tǒng)故障診療與處理： 4 北汽新能源 EV 專(zhuān)用故障診療儀使用方法整車(chē)控制系統(tǒng)的組成與功能第47頁(yè)三、整車(chē)控制系統(tǒng)故障診療與處理： 4 北汽新能源 EV 專(zhuān)用故障診療儀使用方法整車(chē)控制系統(tǒng)的組成與功能第48頁(yè)讀數(shù)據(jù)流及作用：三、整車(chē)控制系統(tǒng)故障診療與處理： 4 北汽新能源 EV 專(zhuān)用故障診療儀使用方法12V 低壓鉛酸電池電壓，能夠分析電池是否饋電、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(kāi)度，能夠分析當(dāng)前加速踏板開(kāi)度 加速油門(mén)踏板是否正常； 電機(jī)系統(tǒng)狀態(tài)：電機(jī)初始化、預(yù)充電狀態(tài)、電機(jī)

17、扭矩、電機(jī)本體溫度、電機(jī)控制器溫度、電機(jī)轉(zhuǎn)速、電機(jī)生命信號(hào)等 電機(jī)是否正常；整車(chē)控制系統(tǒng)的組成與功能第49頁(yè)讀數(shù)據(jù)流及作用：三、整車(chē)控制系統(tǒng)故障診療與處理： 4 北汽新能源 EV 專(zhuān)用故障診療儀使用方法 電池系統(tǒng)狀態(tài)：電池總電壓、電池當(dāng)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(hào)、電池繼電器閉合與斷開(kāi)狀態(tài)等 電池是否正常；整車(chē)信息：檔位狀態(tài)、加速踏板電壓值、低速和高速冷卻風(fēng)扇開(kāi)啟與閉合狀態(tài)檔位、加速油門(mén)踏板、高速風(fēng)扇、低速風(fēng)扇是否正常。整車(chē)控制系統(tǒng)的組成與功能第50頁(yè)故障凍結(jié)幀及作用：三、整車(chē)控制系統(tǒng)故障診療與處理： 4 北汽新能源 EV 專(zhuān)用故障診療儀使用方法 意義：當(dāng)車(chē)輛確認(rèn)有故障瞬間，由整車(chē)控制器存放車(chē)輛在“ 這個(gè)瞬間 ” 整車(chē)狀態(tài)信息，比如車(chē)輛發(fā)生故障時(shí)車(chē)輛車(chē)速是多少？高壓多少？檔位狀態(tài)？駕駛員踩加速踏板開(kāi)度？制動(dòng)狀態(tài) 這些信息，有利于分析故障時(shí)狀態(tài)和故障原因，為車(chē)輛檢修提供主要依據(jù)。整車(chē)控制系統(tǒng)的組成與功能第51頁(yè) 故障診療儀無(wú)法與車(chē)輛通訊診療與排除 診療儀無(wú)法與車(chē)輛通訊原因主要從整車(chē)控制器是否工作、 OBD診療接口是否正常、OBD診療接口與VCU CAN總線(xiàn)線(xiàn)束是否正常。整車(chē)控制系統(tǒng)的組成與功能第52頁(yè)整車(chē)控制器更換： 將車(chē)鑰匙置于OFF檔 斷