項目3 新能源汽車CAN總線控制系統(tǒng)《新能源汽車總線控制技術》

《新能源汽車總線控制技術》?精品課件合集項目三新能源汽車CAN總線控制系統(tǒng)目

錄CONTENTS0102任務一

CAN總線控制系統(tǒng)任務二

新能源汽車CAN總線控制任務一

CAN總線控制系統(tǒng)CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)CAN-BUS的 個局域網(wǎng)（一）CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的構造CAN-BUS的 個局域網(wǎng)（一）CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的構造1．網(wǎng)關這5個子網(wǎng)通過網(wǎng)關并聯(lián)，但由于內(nèi)部數(shù)據(jù)通信的網(wǎng)絡特征不同，各個子網(wǎng)的速率也不相同，這時需要在子網(wǎng)和局域網(wǎng)之間完成一個轉(zhuǎn)換， 。根據(jù)車輛的不同，網(wǎng)關可能安裝在組合儀表內(nèi)、車上供電控制單元內(nèi)或在自己的網(wǎng)關控制單元內(nèi)。網(wǎng)關的原理示意圖2．診斷總線用于診斷儀器和相應控制單元之間的信息交換，它被用來代替原來的K線或者L線的功能（廢氣處理控制器除外）。如果CAN總線系統(tǒng)出現(xiàn)故障，故障就會存入相應的控制單元故障存儲器內(nèi)，控制單元擁有自診斷功能。，將CAN收發(fā)器安裝在控制器內(nèi)部，同時控制器傳來的數(shù)據(jù)化為電信號并將其送入數(shù)據(jù)傳輸線。CAN-BUS上的控制器發(fā)送信息的線路是。（二）CAN-BUS系統(tǒng)組成1．CAN收發(fā)器2．數(shù)據(jù)傳輸終端數(shù)據(jù)傳輸終端實際上是一個電阻器。：保護數(shù)據(jù)，避免數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇K端后產(chǎn)生反射波。（二）CAN-BUS系統(tǒng)組成3．CAN-BUS數(shù)據(jù)傳輸線各個CAN系統(tǒng)的所有控制單元都并聯(lián)在CAN數(shù)據(jù)總線上。CAN-BUS采用雙絞線自身校驗的結構，既可以防止電磁干擾對傳輸信息的影響，也可以防止本身對外界的干擾。1．報文接收CAN芯片將數(shù)據(jù)根據(jù)協(xié)議組織成一定的報文格式發(fā)出，這時網(wǎng)上的其他節(jié)點處于 。每個處于接收狀態(tài)的節(jié)點對接收到的報文進行檢測，判斷這些報文是否是發(fā)給自己的，以確定是否接收它。2．顯性狀態(tài)和隱性狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換：在靜止狀態(tài)時，兩條導線上作用有相同的預先設定值。（一）CAN數(shù)據(jù)總線3．CAN數(shù)據(jù)總線上的信號變化（一）CAN數(shù)據(jù)總線4．收發(fā)器內(nèi)的CAN-High線和CAN-Low線上的信號轉(zhuǎn)換控制單元是通過收發(fā)器連接到CAN驅(qū)動總線上的，在收發(fā)器內(nèi)有一個接收器，該接收器是安裝在接收一側的差動信號放大器。：用于處理來自CAN-High線和CAN-Low線的信號，將轉(zhuǎn)換后的信號（差動信號放大器的輸出電壓）傳至控制單元的CAN接收區(qū)。（一）CAN數(shù)據(jù)總線差動信號放大器5．CAN驅(qū)動數(shù)據(jù)總線差動信號放大器內(nèi)的信號轉(zhuǎn)換6．CAN驅(qū)動數(shù)據(jù)總線差動信號放大器內(nèi)的干擾過濾由于數(shù)據(jù)總線布置在發(fā)動機艙內(nèi)，所以會遭受各種干擾。由于CAN-High線和CAN-Low線是扭絞在一起的（雙絞線），所以干擾脈沖X總是有規(guī)律地作用在兩條線上。7．控制單元信號在收發(fā)器內(nèi)的放大:將控制單元內(nèi)的CAN控制器的較弱信號放大，使之達到CAN導線上的信號電平和控制單元輸入端的信號電平。1．CAN協(xié)議規(guī)范：主要為遠程數(shù)據(jù)請求以及數(shù)據(jù)傳輸提供服務，確定LLC子層接收哪一個報文，為恢復管理和過載通知提供手段。：主要是傳送規(guī)則，即控制幀結構、執(zhí)行仲裁、錯誤檢測、出錯標定、故障界定。：在不同節(jié)點之間根據(jù)所有的電氣屬性進行位的實際傳輸，同一網(wǎng)絡的物理層對于所有的節(jié)點都是相同的。（二）CAN協(xié)議與標準CAN協(xié)議分層結構和功能2．CAN通信中的基本術語報文CAN的報文包分為兩部分：。頭兩個字節(jié)為信息部分，其中前11位為標識符，標識符中的前8位用作接收判斷，包含本信息包的目的站地址。總線上的任意節(jié)點均可以作為發(fā)送器或接收器，其中發(fā)出報文的節(jié)點叫

，該節(jié)點在總線空閑或丟失仲裁前始終為發(fā)送器。CAN報文結構2）數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)幀攜帶數(shù)據(jù)從發(fā)送器至接收器。：幀起始（Start

of

Frame）仲裁場（Arbitration

Frame）控制場（Control

Frame）數(shù)據(jù)場（Data

Frame）CRC場（CRC

Frame）應答場（ACK

Frame）幀結尾（End

of

Frame）數(shù)據(jù)幀的組成（1）幀起始。幀起始（SOF）標志數(shù)據(jù)幀和遠程幀的起始，僅由一個“ ”位組成。只在總線空閑時才允許站開始發(fā)送。所有站必須同步于首先開始發(fā)送報文的站的幀起始前沿。仲裁場。仲裁場包括仲裁場結構示意圖（3）控制場。數(shù)據(jù)場。數(shù)據(jù)場由數(shù)據(jù)幀里的發(fā)送數(shù)據(jù)組成。它可以為0～8個字節(jié)，每字節(jié)8位，首先發(fā)送MSB。CRC場。CRC場包括CRC序列（CRC

Sequence），和CRC界定符（CRCDelimiter）。CRC場示意圖（6）應答場。應答場示意圖幀結尾。每一個數(shù)據(jù)幀和遠程幀均由一標志序列定界，這個標志序列由7個“隱性”位組成。2）遠程幀遠程幀由總線單元發(fā)出，請求發(fā)送具有同一識別符的數(shù)據(jù)幀，數(shù)據(jù)幀（或遠程幀）通過幀間空間與其他各幀分開。遠程幀分為 ，都是由幀起始、仲裁場、控制場、CRC場、應答場、幀結尾等6個不同的位場組成。3）錯誤幀。錯誤幀由兩個不同的場組成：第一個場是不同站提供的錯誤標志（ERROR

FLAG）的疊加，第二個場是錯誤界定符。4）過載幀過載幀用于在先行的和后續(xù)的數(shù)據(jù)幀（或遠程幀）之間提供附加的延時。。（1）過載標志。過載標志由6個“顯性”的位組成。過載標志的所有形式和主動錯誤標志的一樣。過載界定符（Overload

Delimeter）。過載界定符包括8個“隱性”位。過載界定符的形式和錯誤界定符的形式一樣。幀間空間。是用于隔離數(shù)據(jù)幀（或遠程幀）與先行幀（數(shù)據(jù)幀、遠程幀、錯誤幀、過載幀）的。有三種過載的情況，這三種情況都會引發(fā)過載標志的傳送：接收器的內(nèi)部情況（接收器對于下一數(shù)據(jù)幀或遠程幀需要有一個延時）。在間歇的第一和第二字節(jié)檢測到一個“顯性”位。如果CAN節(jié)點在錯誤界定符或過載界定符的第8位（最后一位）采樣到一個顯性位，節(jié)點會發(fā)送一個過載幀（不是錯誤幀）。3．同步機制CAN總線的位同步只有在節(jié)點檢測到“隱性位”（邏輯1）到“顯性位”（邏輯0）的跳變時才會產(chǎn)生，當跳變沿不在位周期的同步段之內(nèi)時將會產(chǎn)生相位誤差。如果跳變沿發(fā)生在同步段之后，采樣點之前，為正的相位誤差；如果跳變沿位于同步段之前，采樣點之后，為負的相位誤差。相位誤差源于節(jié)點的振蕩器漂移，網(wǎng)絡節(jié)點之間的傳播延遲及噪聲干擾等。CAN協(xié)議規(guī)定了兩種類型的同步：硬同步和重同步。4．信息路由在CAN系統(tǒng)里，CAN的節(jié)點不使用任何關于系統(tǒng)配置的報文。位速率不同的系統(tǒng)里，CAN的速度不同。在一個給定的系統(tǒng)里，位速率是唯一的，并且是固定的。優(yōu)先權在總線訪問期間，識別符定義一個靜態(tài)的報文優(yōu)先權。遠程數(shù)據(jù)請求通過發(fā)送遠程幀，需要數(shù)據(jù)的節(jié)點可以請求另一節(jié)點發(fā)送相應的數(shù)據(jù)幀。8．仲裁只要總線空閑，任何單元都可以開始發(fā)送報文，但具有較高優(yōu)先權報文的單元才可以獲得 。錯誤檢測為了獲得最安全的數(shù)據(jù)發(fā)送，CAN的每一個節(jié)點均采取了強有力的措施以便于錯誤檢測、錯誤標定及錯誤自檢。進行錯誤檢測時，必須采取監(jiān)視（發(fā)送器對發(fā)送位的電平與被監(jiān)控的總線電平進行比較）、循環(huán)冗余檢查、位填充、報文格式檢查、錯誤檢測等措施。任何檢測到錯誤的節(jié)點會標志出損壞的報文，此報文會失效并自動重新傳送，直到不再出現(xiàn)錯誤。10．故障界定CAN節(jié)點能夠把永久故障和短暫擾動區(qū)別開來，故障節(jié)點會被關閉；對于故障界定，單元狀態(tài)可能為以下三種：的單元可以正常地參與總線通信并在檢測到錯誤時發(fā)（1）出主動錯誤標志。（2）的單元不允許發(fā)送錯誤標志。當其參與總線通信，在錯誤被檢測到時只發(fā)出認可錯誤標志。發(fā)送后，將在初始化下一個發(fā)送之前處于等待狀態(tài)。（3） 的單元不允許在總線上有任何影響（如關閉輸出驅(qū)動器）。（a）當接收器檢測到一個錯誤，接收錯誤計數(shù)加1。例外的情況：在發(fā)送“激活錯誤”標志或過載標志期間所檢測到的錯誤為位錯誤時，接收錯誤計數(shù)器值不改變。當錯誤標志發(fā)送以后，接收器檢測到的第一個位為“顯性”時，接收錯誤計數(shù)值加8，當發(fā)送器發(fā)送一個錯誤標志時，發(fā)送錯誤計數(shù)器值加

8。：發(fā)送器為“激活錯誤”，并檢測到一個應答錯誤：發(fā)送器因為填充錯誤而發(fā)送錯誤標志發(fā)送主動錯誤標志或過載標志時，如果發(fā)送器檢測到位錯誤，則發(fā)送錯誤計數(shù)器值加8，當發(fā)送“激活錯誤”標志或過載標志時，如果接收器檢測到位錯誤，則接收錯誤計數(shù)值加8。在發(fā)送“激活錯誤”標志、“認可錯誤”標志或“過載”標志以后，。若出現(xiàn)以下的情況，發(fā)送器會將它們的發(fā)送錯誤計數(shù)值加8，并且接收器的接收錯誤計數(shù)值將會加8。數(shù)據(jù)幀成功傳送后，發(fā)送錯誤計數(shù)器值減1，除非已經(jīng)是0。如果接收錯誤計數(shù)值介于1～127之間。在成功接收到報文后，接收錯誤計數(shù)器值減1。如果接收錯誤計數(shù)器值為0，則保持為0，如果大于127，則會設置一個119～127的值。當發(fā)送錯誤計數(shù)器值等于或超過128時，或當接收錯誤計數(shù)器值等于或超過128時，控制器為“錯誤認可”。（h）當發(fā)送錯誤計數(shù)器值大于或等于256時，控制器為“ ”。（i）當發(fā)送錯誤計數(shù)器值和接收錯誤計數(shù)器值都小于或等于127時，“錯誤認可”的控制器重新變?yōu)椤板e誤激活”；在總線監(jiān)視到128次出現(xiàn)11個連續(xù)“隱性”位之后，“總線關閉”的節(jié)點可以變成“錯誤激活”（不再是“總線關閉”），它的錯誤計數(shù)值也被設置為0。11．總線值總線有兩個互補的邏輯值：“顯性”或“隱性”?！帮@性”位和“隱性”位同時傳送時，總線的結果值為“顯性”。12．應答所有的接收器檢查報文的連貫性。對于連貫的報文，接收器應答；對于不連貫的報文，接收器做出標志。任務二

新能源汽車CAN總線控制CAN總線電動汽車典型控制網(wǎng)絡結構框圖整車系統(tǒng)結構示意圖:（1）汽車驅(qū)動控制功能根據(jù)駕駛員的要求，以及相應的車輛運行狀態(tài)、工況，計算驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，控制電機驅(qū)動控制系統(tǒng)和發(fā)動機控制系統(tǒng)滿足工況要求。制動能量回饋控制根據(jù)制動踏板的開度、車輛行駛狀態(tài)、電池管理系統(tǒng)的信息，確定制動模式和制動力矩。整車能量管理控制能量消耗，對蓄電池、輔助動力源和車載其他動力系統(tǒng)統(tǒng)一管理，提高整車能量利用率，增加續(xù)駛里程。（一）主控制器ECU故障診斷及保障提供安全和診斷服務，充電和驅(qū)動時的安全保障，故障的診斷監(jiān)控車輛溫度、冷卻系統(tǒng)、車輛的運行狀態(tài)監(jiān)視主要設備的過電流、過電壓、欠電壓、過熱，必要時切斷主斷路器。車輛狀態(tài)監(jiān)視通過通信網(wǎng)絡采集車輛狀態(tài)信息，通過人機界面呈現(xiàn)給司機。通信管理是整車通信的主節(jié)點，接收來自電機驅(qū)動控制單元、發(fā)動機控制單元、電池管理系統(tǒng)、人機界面的所有信息，發(fā)送電機設定轉(zhuǎn)速、設定力矩、正反轉(zhuǎn)信息，各個部件的啟動停止命令，車輛的工作模式和整車的運行狀況等。汽車驅(qū)動控制示意圖

電機控制ECU主要工作是以主控制器發(fā)送的扭矩值為輸入值，采用雙閉環(huán)控制來調(diào)速電機，使電機工作在需要的轉(zhuǎn)速下。（二）電機控制ECU純電動汽車的電池是由幾十塊單體電池成組供電的，并能保證在不供電時電池不成組，每塊電池的電壓不超過5

V。各個子系統(tǒng)依靠CA