新能源汽車電氣技術(shù)整車控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)PPT課件

1、新能源汽車電氣技術(shù)2018新能源汽車的高電壓組件采用了自安全設(shè)計結(jié)構(gòu)，其控制系統(tǒng)能夠可靠識別會給車主和技術(shù)人員帶來危險的故障，并立即關(guān)閉高電壓系統(tǒng)，確保工作部件上不再有危險電壓。即便只取下高電壓部件的一個蓋板，高電壓系統(tǒng)也會自動關(guān)閉。高電壓系統(tǒng)采用容錯設(shè)計結(jié)構(gòu)，因此僅出現(xiàn)一個故障時沒有直接危險。高電壓系統(tǒng)的自診斷功能確定故障后會將其記錄在故障碼存儲器內(nèi)，這種情況下可以無危險地繼續(xù)行駛。通過本任務(wù)的學習，熟悉新能源汽車國家高壓法規(guī)相關(guān)要求。項目2 整車控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)任務(wù)1 整車控制系統(tǒng)的功能和網(wǎng)關(guān)的測量相關(guān)知識整車控制系統(tǒng)概述整車控制系統(tǒng)功能整車控制策略整車動力輸出控制整車控制系統(tǒng)關(guān)聯(lián)圖1.整車控

2、制系統(tǒng)概述整車控制器是車輛控制系統(tǒng)的網(wǎng)關(guān)，所有信號都要經(jīng)它處理，如圖所示。1.1整車控制部分整車控制部分的功能主要是判斷操縱者意圖，根據(jù)車輛行駛狀態(tài)、電池和電機系統(tǒng)的狀態(tài)合理分配動力，使車輛運行在最佳狀態(tài)。行車控制模式分以下三級。正常模式：按照駕駛?cè)艘鈭D、車輛載荷、路面情況和氣候環(huán)境的變化，調(diào)節(jié)車輛的動力性、經(jīng)濟性和舒適性。跛行模式：當車輛的某個系統(tǒng)出現(xiàn)中度故障時，將不采納駕駛?cè)说募铀僬埱?，啟動跛行模式，最高車?9km/h。停機保護模式：當車輛的某個系統(tǒng)出現(xiàn)嚴重故障時，控制器將停止發(fā)出指令，進入停機狀態(tài)。1.2電機及電機驅(qū)動部分電機及其驅(qū)動部分是電能和機械能相互轉(zhuǎn)換的子系統(tǒng)，其功能是接收整車

3、控制器的轉(zhuǎn)矩信號，驅(qū)動車輛行駛、轉(zhuǎn)向和再生制動能量回收，同時監(jiān)控電機系統(tǒng)狀態(tài)，并進行故障警告和處理。1.3電池、電池管理和電壓轉(zhuǎn)化部分這部分的作用主要是進行能量的儲存及釋放、需要電壓的轉(zhuǎn)換和電池狀態(tài)的檢測等。1.4傳動裝置傳動系統(tǒng)在整車中起到動力傳遞的作用，驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)矩通過傳動系統(tǒng)傳遞到車輪，使車輛可以按照駕駛?cè)艘鈭D行駛。純電動汽車的傳動系統(tǒng)可采用單檔減速器，也可與傳統(tǒng)汽車一樣，采用多檔位、手動檔、自動檔等變速器。2. 整車控制系統(tǒng)功能新能源汽車整車控制器主要功能如下：自診斷整車控制系統(tǒng)自檢。故障警告車輛所有電控系統(tǒng)故障通過儀表顯示。通信全車控制器、診斷儀、充電樁（ CAN 線）。驅(qū)動控制轉(zhuǎn)

4、矩需求和旋轉(zhuǎn)方向。能量管理功能放電和能量回收。輔助系統(tǒng)控制電動空調(diào)、暖風和散熱風扇等。整車安全管理跛行、停機保護、防誤操作（不踩制動踏板選檔無效）。整車信息管理車載顯示（儀表或多媒體）和遠程監(jiān)控（數(shù)據(jù)采集終端）。3. 整車控制策略結(jié)合整車控制器控制功能，就以下方面介紹整車控制策略。3.1整車控制方案控制分級整車控制器為第一層，其他控制器為第二層，各控制器之間通過 CAN 網(wǎng)絡(luò)進行信息交換，共同實現(xiàn)整車的功能控制，如圖所示。整車控制方案3.2整車狀態(tài)獲?。?）整車狀態(tài)獲取方式整車狀態(tài)的獲?。和ㄟ^車速傳感器、檔位信號傳感器等，以不同的采樣周期檢測整車的運行狀態(tài)。通過 CAN 總線獲得原車功能模塊、

5、動力電池系統(tǒng)、電機驅(qū)動系統(tǒng)等狀態(tài)信息。（2）整車狀態(tài)獲取內(nèi)容點火開關(guān)狀態(tài)：OFF、ACC、ON、START。充電監(jiān)控狀態(tài)：充電喚醒、連接狀態(tài)、慢充門板（開 - 關(guān)）。檔位狀態(tài)：P、R、N、D。加速踏板位置：加速踏板深度（0100%）。制動踏板狀態(tài)：踩制動、未制動。BMS 狀態(tài)：繼電器、電壓、電流等。MCU 狀態(tài)：工作模式、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩等。EPS、PTC 信息。ABS 狀態(tài)、ICM 狀態(tài)。3.3整車工作模式整車分為兩個工作模式：充電模式、行駛模式。整車控制器由低壓喚醒后，周期執(zhí)行整車模式的判斷。其中，充電模式優(yōu)先于行駛模式。充電模式：充電喚醒信號、（快慢充）充電門板信號或連接確認信號。行駛模式：點

6、火開關(guān)置于 ON 檔、無充電喚醒信號、無充電門板信號或連接確認信號。模式切換：充電模式不能切換到行駛模式。點火開關(guān)置于 ON 檔同時充電，此時關(guān)閉充電口，車輛不能上高壓，需駕駛?cè)藢Ⅻc火開關(guān)先置于非 ON 檔，再置于 ON 檔，方可上高壓。行駛模式可切換到充電模式。整車在行駛模式時，如果檢測到有充電需求，則整車控制器需先執(zhí)行高壓下電后，再進行正常的充電流程。4. 整車動力輸出控制整車動力輸出控制核心：工況判斷需求轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩限制轉(zhuǎn)矩輸出，如圖所示。整車動力輸出控制4.1工況判斷 - 反映駕駛?cè)说鸟{駛意圖通過整車狀態(tài)信息（加速 / 制動踏板位置、當前車速和整車是否有故障信息等）來判斷當前需要的整車駕駛

7、需求（如起步、加速、減速、勻速行駛、跛行、限車速、緊急斷高壓）。工況劃分為：緊急故障工況、怠速工況、加速工況、能量回收工況、零轉(zhuǎn)矩工況、跛行工況。4.2轉(zhuǎn)矩需求 - 駕駛?cè)笋{駛意圖的轉(zhuǎn)換根據(jù)判斷得出的整車工況、動力電池系統(tǒng)和電機驅(qū)動系統(tǒng)狀態(tài)，計算出當前車輛需要的轉(zhuǎn)矩。各工況的需求轉(zhuǎn)矩如下。緊急故障工況：零轉(zhuǎn)矩后切斷高壓。怠速工況：目標車速 7km/h。加速工況：加速踏板的跟隨。能量回收工況：發(fā)電。零轉(zhuǎn)矩工況：零轉(zhuǎn)矩。跛行工況：限功率、限車速。4.3轉(zhuǎn)矩限制與輸出 - 駕駛?cè)笋{駛意圖的實現(xiàn)根據(jù)整車當前的參數(shù)和狀態(tài)及前一段時間的參數(shù)及狀態(tài)，計算出當前車輛的轉(zhuǎn)矩輸出能力，根據(jù)當前車輛需要的轉(zhuǎn)矩，計算

8、出合理的最終需要實現(xiàn)的轉(zhuǎn)矩。限制因素主要有：動力電池的允許充放電功率：溫度、SOC。驅(qū)動電機的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩 / 制動轉(zhuǎn)矩：溫度。電輔助系統(tǒng)工作情況：放電、發(fā)電。最大車速限制：前進檔和倒車檔。1. 任務(wù)準備安全防護：做好車輛高壓安全防護與隔離。工具設(shè)備：數(shù)字萬用表、絕緣防護用品、絕緣工具套裝、常規(guī)工具套裝。臺架車輛：比亞迪 e5 主控制器實訓臺（行云新能 INW-EV-ZKE52）、比亞迪 e5 分控聯(lián)動系統(tǒng)（行云新能 INW-EV-E5-FL）、比亞迪 e5 教學版整車。輔助資料：汽車維修手冊、教材。任務(wù)實施比亞迪 e5 整車控制器2. 實施步驟2.1比亞迪 e5 網(wǎng)關(guān)控制器的更換比亞迪 e5 整

9、車控制器的安裝位置，如圖所示。先拆卸雜物盒，再拆卸整車控制器，安裝順序與拆卸順序相反，如圖所示。斷開接插件。用 10# 套筒拆卸 1 個螺栓。取下整車控制器。比亞迪 e5 整車控制器更換標準電壓2.2比亞迪 e5 網(wǎng)關(guān)信號測量比亞迪 e5 整車控制器（以下稱網(wǎng)關(guān)控制器）針腳定義及相關(guān)信號測量流程如下：標準電阻1）斷開網(wǎng)關(guān)控制器 G19 連接器。 2）檢查線束端各端子電壓和電阻，標準值見下表。（1）終端診斷檢查網(wǎng)關(guān)控制器（如圖）引腳。G19 連接器（2）全面診斷流程網(wǎng)關(guān)及外圍電路，如圖所示。檢查步驟：1）檢查電源。 斷開網(wǎng)關(guān)控制器 G19 連接器。 檢查線束端連接器各端子電壓和電阻，標準值見下表

10、，若正常進行下一步。標準電阻標準電壓2）檢查 CAN 通信線路。 斷開網(wǎng)關(guān)控制器 G19 連接器，斷開前艙配電盒 B11 連接器，檢查線束端連接器各端子間電阻，標準值見下表。標準電阻標準電阻若異常，則為舒適網(wǎng)主線斷路或短路，更換線束。 斷開網(wǎng)關(guān)控制器 G19 連接器，斷開 Keyless ECU G28（B）連接器，檢查線束端連接器各端子間電阻，標準值見下表。若異常，則為啟動網(wǎng)主線斷路或短路，更換線束。若正常，則更換網(wǎng)關(guān)控制器。新能源汽車的高電壓組件采用了自安全設(shè)計結(jié)構(gòu)，其控制系統(tǒng)能夠可靠識別會給車主和技術(shù)人員帶來危險的故障，并立即關(guān)閉高電壓系統(tǒng)，確保工作部件上不再有危險電壓。即便只取下高電壓

11、部件的一個蓋板，高電壓系統(tǒng)也會自動關(guān)閉。高電壓系統(tǒng)采用容錯設(shè)計結(jié)構(gòu)，因此僅出現(xiàn)一個故障時沒有直接危險。高電壓系統(tǒng)的自診斷功能確定故障后會將其記錄在故障碼存儲器內(nèi)，這種情況下可以無危險地繼續(xù)行駛。通過本任務(wù)的學習，熟悉新能源汽車國家高壓法規(guī)相關(guān)要求。項目2 整車控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)相關(guān)知識總線的概念常用術(shù)語CAN 車載網(wǎng)絡(luò)特性任務(wù)2 車載網(wǎng)絡(luò)框架結(jié)構(gòu)和總線測量1. 總線的概念1.1傳統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸方式的缺陷目前，在汽車上應用的數(shù)據(jù)傳輸形式有兩種：用獨立的數(shù)據(jù)線進行交換、并行數(shù)據(jù)傳輸。（1）獨立的數(shù)據(jù)線進行交換共需要 4 條數(shù)據(jù)線進行數(shù)據(jù)傳輸，即每項信息都需要一個獨立的數(shù)據(jù)線，隨著汽車控制系統(tǒng)越來越復雜，所需

12、傳輸?shù)男畔⒘恳苍絹碓酱?。因此，?shù)據(jù)線的數(shù)量和控制單元的針腳數(shù)量也會相應增加。這種數(shù)據(jù)傳輸形式只適用于有限信息的數(shù)據(jù)交換和傳輸。（2）并行數(shù)據(jù)傳輸并行（同時）傳輸數(shù)據(jù)可以提高傳輸速度，但需要大量的線纜。在并行傳輸中，每種信息單元都需要一根線纜。1.2總線的概念為盡可能減少這些不利因素，針對車載網(wǎng)絡(luò)使用了總線系統(tǒng)，將各控制單元聯(lián)網(wǎng)。將各控制單元原本獨立的處理過程通過雙絞線、光纜等相互聯(lián)系起來，即對所有處理過程進行分配，在整個車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)完成處理過程，并使這些過程共同發(fā)揮作用，從而增加車載網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的數(shù)據(jù)交換。以前使用的車載網(wǎng)絡(luò)已無法實現(xiàn)這些要求。此外，通過這種交換方式還能執(zhí)行很多新功能。其優(yōu)勢如下：

13、提高整個系統(tǒng)的可靠性。降低布線成本。減少各種電纜數(shù)量。減小電纜束橫截面積。靈活布線。多重使用傳感器。能夠傳輸復雜數(shù)據(jù)。進行系統(tǒng)變更時更具靈活性。隨時能夠擴展數(shù)據(jù)范圍。為客戶實現(xiàn)新型功能。有效診斷。降低硬件成本。模擬信號2. 常用術(shù)語“模擬”一詞源于希臘語“Analogos”，表示“類似于”。模擬顯示數(shù)據(jù)（信息）指通過直接與數(shù)據(jù)成比例的連續(xù)變化物理常量來表示。模擬信號的特點是可以采用 0100% 之間的任意值（如圖所示）。因此該信號為無級方式，例如指針式測量儀表、汞（水銀）溫度計、指針式時鐘。新能源汽車的高電壓組件采用了自安全設(shè)計結(jié)構(gòu)，其控制系統(tǒng)能夠可靠識別會給車主和技術(shù)人員帶來危險的故障，并立

14、即關(guān)閉高電壓系統(tǒng)，確保工作部件上不再有危險電壓。即便只取下高電壓部件的一個蓋板，高電壓系統(tǒng)也會自動關(guān)閉。高電壓系統(tǒng)采用容錯設(shè)計結(jié)構(gòu)，因此僅出現(xiàn)一個故障時沒有直接危險。高電壓系統(tǒng)的自診斷功能確定故障后會將其記錄在故障碼存儲器內(nèi)，這種情況下可以無危險地繼續(xù)行駛。通過本任務(wù)的學習，熟悉新能源汽車國家高壓法規(guī)相關(guān)要求。在聽音樂時，耳朵就會接收到模擬信號（聲波連續(xù)變化）。電氣設(shè)備（音響系統(tǒng)、收音機、電話等）以同樣的方式通過連續(xù)變化的電壓表示聲音。但當這種電信號由某一設(shè)備向另一設(shè)備傳輸時，接收裝置接收到的信息與發(fā)射裝置發(fā)送的信息并不完全相同。這是由下列干擾因素造成的：電纜長度。電纜的線性電阻。無線電波。移

15、動無線電信號。出于安全技術(shù)的原因，在車輛應用方面不會通過模擬方式傳輸信息。此外，電壓變化太小則無法顯示出可靠值（ABS、安全氣囊、發(fā)動機管理系統(tǒng)等）。數(shù)字信號“數(shù)字”一詞源于拉丁語“Digitus”，原表示手指或腳趾。因此，“數(shù)字”指可以用幾個手指就算清的所有事務(wù)，或更確切地說，是分為幾個獨立階段的所有事務(wù)。數(shù)字表示方式就是以數(shù)字形式表示不斷變化的常量（如圖所示）。尤其在計算機內(nèi)，所有數(shù)據(jù)都以“0”和“1”的序列形式表示出來（二進制）。因此，“數(shù)字”是“模擬”的對立形式，例如數(shù)字萬用表、數(shù)字時鐘、CD 和 DVD。信號電平2.2二進制信號與信號電平一個二進制信號只能識別兩種狀態(tài)：0 和 1 或

16、高和低（如下圖）。例如：車燈亮起 車燈未亮起。繼電器已斷開 繼電器已接通。供電 未供電。二進制信號每個符號、圖片和聲音都由特定順序的二進制字符構(gòu)成，例如 10010110。通過這些二進制編碼，計算機或控制單元可以處理信息或?qū)⑿畔l(fā)送給其他控制單元。為清楚區(qū)分車輛應用方面的高低兩種電平狀態(tài)，明確規(guī)定了每種狀態(tài)的對應范圍（如下圖）：高電平為 612V。低電平為 02V。26V 之間的范圍是所謂的禁止范圍，用于識別故障。1高電平范圍2禁止范圍3低電平范圍新能源汽車的高電壓組件采用了自安全設(shè)計結(jié)構(gòu)，其控制系統(tǒng)能夠可靠識別會給車主和技術(shù)人員帶來危險的故障，并立即關(guān)閉高電壓系統(tǒng)，確保工作部件上不再有危險電

17、壓。即便只取下高電壓部件的一個蓋板，高電壓系統(tǒng)也會自動關(guān)閉。高電壓系統(tǒng)采用容錯設(shè)計結(jié)構(gòu)，因此僅出現(xiàn)一個故障時沒有直接危險。高電壓系統(tǒng)的自診斷功能確定故障后會將其記錄在故障碼存儲器內(nèi)，這種情況下可以無危險地繼續(xù)行駛。通過本任務(wù)的學習，熟悉新能源汽車國家高壓法規(guī)相關(guān)要求。2.3信號的傳輸方向根據(jù)發(fā)送裝置向接收裝置傳輸信息字節(jié)的方式，分為并行和串行傳輸形式。目前，車輛上并行數(shù)據(jù)傳輸方式多在控制單元內(nèi)部線路中使用，而在控制單元外部傳輸信息則大都以串行方式進行。進行并行數(shù)據(jù)傳輸時，發(fā)送裝置向接收裝置同時（并行）傳輸 78 位數(shù)據(jù)。以并行方式傳輸數(shù)據(jù)時，兩個設(shè)備之間的電纜必須包括 7 或 8 根平行排列的

18、導線（加搭鐵導線）。因此需要較高的傳輸速度時，通常使用這種傳輸方式。但是插接裝置和電纜的費用較高，因此只能在傳輸路徑較短時采用并行傳輸方式。串行接口主要用于在數(shù)據(jù)處理設(shè)備之間進行數(shù)字通信。在一根導線上以 Bit（比特）為單位依次（連續(xù)形式）傳輸所需數(shù)據(jù)。這種傳輸方式的優(yōu)點是降低了布線的時間和成本。串行數(shù)據(jù)傳輸可以是同步傳輸或異步傳輸。使用一個共同的時鐘脈沖發(fā)生器可保持發(fā)送裝置和接收裝置時間管理的同步性。這種方式就是同步傳輸方式。此時只需使用發(fā)送裝置的時鐘脈沖發(fā)生器。必須通過一根單獨的導線將其節(jié)拍頻率傳送給接收裝置。進行同步傳輸時，通常以信息組形式發(fā)送數(shù)據(jù)。為此必須使接收裝置與信息組傳輸同步化，

19、在信息組起始處發(fā)送一個起始符號，在停止處發(fā)送一個停止識別符號。發(fā)送和接收裝置之間最常用的時間管理方式是異步傳輸方式。進行異步數(shù)據(jù)傳輸時，發(fā)送和接收裝置之間沒有共同的系統(tǒng)節(jié)拍，通過起始位和停止位識別數(shù)據(jù)組的開始和結(jié)束。只有接收裝置確認已接收到之前的數(shù)據(jù)后，發(fā)送裝置才會傳輸下面的數(shù)據(jù)。這種方式相對較慢。此外，數(shù)據(jù)傳輸率還取決于總線長度。進行異步數(shù)據(jù)傳輸時，僅針對字符的持續(xù)時間建立并保持發(fā)送和接收裝置之間的同步性。這種方式又稱起止方式。根據(jù)每次達到同步所需的時間，此時的比特率低于同步數(shù)據(jù)傳輸時的比特率。進行異步傳輸時，每個字符起始處都有一個起始位。接收裝置可通過該起始位與發(fā)送裝置的節(jié)拍保持同步。隨后

20、發(fā)送 58 位數(shù)據(jù)位，并可能發(fā)送一個檢查位（校驗位）。在導線上發(fā)送數(shù)據(jù)位時首先發(fā)送最低值數(shù)位，最后發(fā)送最高值數(shù)位。此后還有一或兩個停止位。這些停止位用于傳輸兩個字符之間的最小停頓。停止位為接收裝置創(chuàng)造了接收下面字符的準備時間。這種由起始位、數(shù)據(jù)位和停止位構(gòu)成的單位又稱字符框架。發(fā)送和接收裝置的傳輸形式必須一致。單向總線線路的每個線路上，信息只向一個方向傳遞，如圖所示。雙向傳輸單向傳輸雙向總線線路的每個線路上信息向兩個方向傳遞，如圖所示。2.4拓撲結(jié)構(gòu)拓撲結(jié)構(gòu)指網(wǎng)絡(luò)中各站點相互連接的形式，在局域網(wǎng)中，就是文件服務(wù)器、工作站和電纜等的連接形式?，F(xiàn)在最主要的拓撲結(jié)構(gòu)有線形拓撲、星形拓撲、環(huán)形拓撲及混

21、合型拓撲。顧名思義，線形拓撲其實就是將文件服務(wù)器和工作站都連在稱為總線的一條公共電纜上，且總線兩端必須有終結(jié)器（如圖所示）。線形拓撲線形拓撲布局的特點：結(jié)構(gòu)簡單靈活，非常便于擴充；可靠性高，網(wǎng)絡(luò)響應速度快；設(shè)備量少、價格低、安裝使用方便；共享資源能力強，非常便于廣播式工作，即一個節(jié)點發(fā)送所有節(jié)點都可接收。在總線距離最遠兩端連接的元件稱為終端電阻（如圖所示），主要與總線進行阻抗匹配，最大限度地吸收傳送端部的能量，避免信號反射回總線產(chǎn)生不必要的干擾。終端電阻在總線上分別連接一個 120 的終端電阻。這兩個終端電阻并聯(lián)，構(gòu)成一個 60 的等效電阻。關(guān)閉供電電壓后，可在數(shù)據(jù)線之間測量該等效電阻。此外，

22、單個電阻可各自分開測量。通過 60 等效電阻進行測量，需要把一個便于拆裝的控制單元從總線上脫開。然后在插頭上測量CAN-L 導線和 CAN-H 導線之間的電阻。環(huán)形拓撲星形拓撲星形拓撲是以一臺設(shè)備作為中央連接點，各工作站都與它直接相連形成星形（如下圖）。各節(jié)點與中央節(jié)點通過點與點方式連接，中央節(jié)點執(zhí)行集中式通信控制策略，因此中央節(jié)點相當復雜，負擔也重。這種結(jié)構(gòu)適用于局域網(wǎng)，特別是近年來連接的局域網(wǎng)大都采用這種方式。這種連接方式以雙絞線或同軸電纜作連接線路。環(huán)形拓撲是將所有站點彼此串行連接，像鏈子一樣構(gòu)成一個環(huán)形回路（如下圖）。環(huán)形網(wǎng)中的數(shù)據(jù)可以是單向傳輸，也可是雙向傳輸。信息在每臺設(shè)備上的延時

23、是固定的。 由于環(huán)線公用，一個節(jié)點發(fā)出的信息必須穿越環(huán)中所有的環(huán)路接口，信息流中目的地址與環(huán)上某節(jié)點地址相符時，信息被該結(jié)點的環(huán)路接口所接收，而后信息繼續(xù)流向下一環(huán)路接口，一直流回到發(fā)送該信息的環(huán)路接口節(jié)點為止。環(huán)形拓撲特別適合實時控制的局域網(wǎng)系統(tǒng)。2.5網(wǎng)關(guān)從一個房間走到另一個房間，必然要經(jīng)過一扇門。同樣，從一個網(wǎng)絡(luò)向另一個網(wǎng)絡(luò)發(fā)送信息，也必須經(jīng)過一道“關(guān)口”，這道關(guān)口就是網(wǎng)關(guān)（如圖所示）。網(wǎng)關(guān)用作總線系統(tǒng)之間的接口，使數(shù)據(jù)交換成為可能。網(wǎng)關(guān)普銳斯 CAN 網(wǎng)絡(luò)3. CAN 車載網(wǎng)絡(luò)特性CAN 是控制器局域網(wǎng)絡(luò)的簡稱，是由以研發(fā)和生產(chǎn)汽車電子產(chǎn)品著稱的德國博世（BOSCH）公司開發(fā)的，并最終

24、成為國際標準（ISO11898），目前是國際上應用最廣泛的現(xiàn)場總線之一。在美國和歐洲，CAN 總線協(xié)議已經(jīng)成為汽車計算機控制系統(tǒng)和嵌入式工業(yè)控制局域網(wǎng)的標準總線，并擁有以 CAN 為底層協(xié)議專為大型貨車和重工機械車輛設(shè)計的 J1939 協(xié)議。3.1普銳斯 CAN 網(wǎng)絡(luò)普銳斯 CAN 網(wǎng)絡(luò)屬于總線式串行通信網(wǎng)絡(luò)，如圖所示，總線的傳輸速率為 500kbit/s。比亞迪 e5CAN 網(wǎng)絡(luò)3.2比亞迪 e5CAN 網(wǎng)絡(luò)比亞迪 e5CAN 網(wǎng)絡(luò)也屬于總線式串行通信網(wǎng)絡(luò)，如圖所示。主要包括起動 CAN，傳輸速率為 125kbit/s，其終端電阻分別在網(wǎng)關(guān)和無鑰匙起動模塊中；舒適 CAN，傳輸速率為125k

25、bit/s，其終端電阻分別在網(wǎng)關(guān)和電機控制器模塊中；動力 CAN，傳輸速率為 250kbit/s，其終端電阻分別在網(wǎng)關(guān)和電池管理模塊中；底盤 CAN，傳輸速率為 500kbit/s，其終端電阻分別在網(wǎng)關(guān)和 ABS 模塊中。3.3 CAN 總線特性CAN 總線協(xié)議是建立在國際標準組織的開放系統(tǒng) OSI7 層參考模型基礎(chǔ)之上的。其模型結(jié)構(gòu)只有 3 層，即只取 OSI 底層的物理層、數(shù)據(jù)鏈層和應用層，保證了節(jié)點間無差錯的數(shù)據(jù)傳輸。CAN 總線上用“顯性”和“隱性”兩個互補的邏輯值表示“0”和“1”。如圖所示，CAN-H 和 CAN-L 為 CAN 總線收發(fā)器與總線之間的兩接口引腳，信號以兩線之間的“

26、差分”電壓形式出現(xiàn)。在隱性狀態(tài)，CAN-H 和 CAN-L 被固定在平均電壓電平附近。顯性位以大于最小閾值的差分電壓表示。CAN 總線的位數(shù)值傳輸方式目前，汽車上的網(wǎng)絡(luò)連接方式主要采用 2 根 CAN 總線，一根是用于驅(qū)動系統(tǒng)的高速CAN 總線，速率達到 500kbit/s，另一根是用于車身系統(tǒng)的低速 CAN 總線，速率是 100kbit/s。有些先進的轎車除上述 2 根 CAN 總線外，還有第 3 根 CAN 總線，它主要負責衛(wèi)星導航及智能通信系統(tǒng)。驅(qū)動系統(tǒng) CAN 總線的主要連接對象是發(fā)動機 ECU、ASR（驅(qū)動防滑系統(tǒng)）及 ABS（防抱死制動系統(tǒng)）ECU、SRS（安全氣囊系統(tǒng)）ECU、組

27、合儀表等。它們的基本特征相同，都是控制與汽車行駛直接相關(guān)的系統(tǒng)。車身系統(tǒng) CAN 總線的主要連接對象是 4 門以上的集控鎖、電動門窗、后視鏡和車廂內(nèi)照明燈等。高速動力 CAN 用于連接發(fā)動機管理系統(tǒng)和變速器控制系統(tǒng)，還負責安全和駕駛?cè)溯o助系統(tǒng)等各系統(tǒng)間的相互連接。高速動力 CAN 的數(shù)據(jù)傳輸率為 100 500kbit/s，并采用雙絞線結(jié)構(gòu)（兩根絞合的導線），通過中央網(wǎng)關(guān)模塊與其他總線系統(tǒng)相連，一般分成 2 條并聯(lián)電路。高速動力 CAN 不能單線運行，只要有一根 CAN 總線出現(xiàn)問題，相應線路上的所有模塊就都無法通信。低速舒適 CAN 用于車身控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸率較低的部件之間的通信。低速

28、舒適CAN 的數(shù)據(jù)傳輸率為 100kbit/s 以下，并采用雙絞線結(jié)構(gòu)（兩根絞合的導線），通過中央網(wǎng)關(guān)模塊與其他總線系統(tǒng)相連，一般分成 2 條并聯(lián)電路。1. 任務(wù)準備安全防護：做好車輛高壓安全防護與隔離。工具設(shè)備：數(shù)字萬用表、示波器、絕緣防護用品、絕緣工具套裝、常規(guī)工具套裝。臺架車輛：比亞迪 e5 主控制器實訓臺（行云新能 INW-EV-ZKE52）、比亞迪 e5 分控聯(lián)動系統(tǒng)（行云新能 INW-EV-E5-FL）、比亞迪 e5 教學版整車和普銳斯整車。輔助資料：汽車維修手冊、電路圖、教材。任務(wù)實施終端電阻的測量2. 實施步驟2.1 CAN 總線的故障形式CAN 總線的故障形式包括：CAN-L

29、 或 CAN-H 斷 路、CAN-L 或 CAN-H 對 搭 鐵 短 路、CAN-L 或 CAN-H 對電源短路、CAN-L 與 CAN-H 互短等 7 種故障形式。2.2終端電阻的測量為避免信號反射，在 2 個 CAN 總線用戶上（在 CAN 網(wǎng)絡(luò)中的距離最遠）分別連接一個120 的終端電阻。這 2 個終端電阻并聯(lián)，并構(gòu)成一個 60的等效電阻。關(guān)閉供電電壓后可在數(shù)據(jù)線之間測量該等效電阻。此外，單個電阻可各自分開測量，如圖所示。通過60等效電阻進行測量，需要把一個便于拆裝的控制單元從總線上脫開。然后在插頭上測量 CAN-L導線和CAN-H 導線之間的電阻。2.3 CAN 總線的測量高速動力CA

30、N正常時，萬用表測量CAN-H和CAN-L值分別是2.6V和2.3V，如圖所示。高速動力 CAN 變化特性波形測量 CAN-H 為 2.53.5V 變化，CAN-L 為 2.51.5V 變化，如圖所示。CAN 的萬用表測量低速舒適 CAN 正常時萬用表測量 CAN-H 和 CAN-L 值分別是 0.2V 和 4.8V ；波形測量CAN-H 為 04V 變化，CAN-L 為 15V 變化，如圖所示。低速舒適 CAN 變化特性新能源汽車的高電壓組件采用了自安全設(shè)計結(jié)構(gòu)，其控制系統(tǒng)能夠可靠識別會給車主和技術(shù)人員帶來危險的故障，并立即關(guān)閉高電壓系統(tǒng)，確保工作部件上不再有危險電壓。即便只取下高電壓部件的

31、一個蓋板，高電壓系統(tǒng)也會自動關(guān)閉。高電壓系統(tǒng)采用容錯設(shè)計結(jié)構(gòu)，因此僅出現(xiàn)一個故障時沒有直接危險。高電壓系統(tǒng)的自診斷功能確定故障后會將其記錄在故障碼存儲器內(nèi)，這種情況下可以無危險地繼續(xù)行駛。通過本任務(wù)的學習，熟悉新能源汽車國家高壓法規(guī)相關(guān)要求。項目2 整車控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)任務(wù)3 新能源汽車的智能網(wǎng)聯(lián)系統(tǒng)相關(guān)知識車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的應用1. 車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)1.1車聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)是一個以互聯(lián)網(wǎng)為主體，兼容各項信息技術(shù)，為社會不同領(lǐng)域提供可定制信息化服務(wù)的具有泛在化屬性的信息基礎(chǔ)平臺。隨著信息技術(shù)的發(fā)展和不同階段信息化需求的演進，因其接入對象的廣泛性、運用技術(shù)的復雜性、服務(wù)內(nèi)容的不確

32、定性以及不同社會群體理解和追求上的差異性，很難用已有概念和標準來準確完整地對物聯(lián)網(wǎng)的概念和內(nèi)涵進行權(quán)威定義。然而，車聯(lián)網(wǎng)概念的出現(xiàn)，因其服務(wù)對象和應用需求明確、運用技術(shù)和領(lǐng)域相對集中、實施和評價標準較為統(tǒng)一、社會應用和管理需求較為確定，引起了業(yè)界的普遍關(guān)注，已被認為是物聯(lián)網(wǎng)中可能率先突破應用領(lǐng)域的重要分支，并成為目前的研究重點和熱點。源于物聯(lián)網(wǎng)的車聯(lián)網(wǎng)，以車輛為基本信息單元，通過提高交通運輸效率、改善道路交通狀況、拓展信息交互方式，來實現(xiàn)智能交通管理，使物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)這一原本寬泛的概念在現(xiàn)代交通環(huán)境中得以具象化。新能源汽車的高電壓組件采用了自安全設(shè)計結(jié)構(gòu)，其控制系統(tǒng)能夠可靠識別會給車主和技術(shù)人員帶

33、來危險的故障，并立即關(guān)閉高電壓系統(tǒng)，確保工作部件上不再有危險電壓。即便只取下高電壓部件的一個蓋板，高電壓系統(tǒng)也會自動關(guān)閉。高電壓系統(tǒng)采用容錯設(shè)計結(jié)構(gòu)，因此僅出現(xiàn)一個故障時沒有直接危險。高電壓系統(tǒng)的自診斷功能確定故障后會將其記錄在故障碼存儲器內(nèi)，這種情況下可以無危險地繼續(xù)行駛。通過本任務(wù)的學習，熟悉新能源汽車國家高壓法規(guī)相關(guān)要求。1.2車聯(lián)網(wǎng)的概念和分類車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)指通過在車輛儀表臺安裝車載終端設(shè)備，實現(xiàn)對車輛所有工作情況和靜、動態(tài)信息的采集、存儲和發(fā)送。車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)一般具有實時實景功能，利用移動網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)人車交互。從技術(shù)角度區(qū)分，車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要有電子標簽技術(shù)、位置定位技術(shù)、無線傳輸技術(shù)、數(shù)字廣播技術(shù)

34、和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺技術(shù)。從系統(tǒng)交互角度，主要有車與車通信系統(tǒng)、車與人通信系統(tǒng)、車與路通信系統(tǒng)、車與綜合信息平臺通信系統(tǒng)、路與綜合信息平臺通信系統(tǒng)。車與車通信系統(tǒng)強調(diào)物與物之間的端到端通信。這種端到端的通信使任何一個車輛既可以成為服務(wù)器，也可以作為通信終端。車與路通信系統(tǒng)使車輛能夠提前獲取道路基礎(chǔ)設(shè)施的運行狀況，如某條道路是否在維修、某個橋洞是否積水過多等信息，以使車輛順暢通行。車與綜合信息平臺通信系統(tǒng)是匯集車輛行駛狀態(tài)等信息，提供路況、車輛監(jiān)控等綜合統(tǒng)計性信息及出行提醒、安全行駛等個性化信息的綜合性平臺。路與綜合信息平臺通信系統(tǒng)的作用是維護道路基礎(chǔ)設(shè)施的運行狀況，及時更換老化和運行狀況不佳的設(shè)備。

35、新能源汽車的高電壓組件采用了自安全設(shè)計結(jié)構(gòu)，其控制系統(tǒng)能夠可靠識別會給車主和技術(shù)人員帶來危險的故障，并立即關(guān)閉高電壓系統(tǒng)，確保工作部件上不再有危險電壓。即便只取下高電壓部件的一個蓋板，高電壓系統(tǒng)也會自動關(guān)閉。高電壓系統(tǒng)采用容錯設(shè)計結(jié)構(gòu)，因此僅出現(xiàn)一個故障時沒有直接危險。高電壓系統(tǒng)的自診斷功能確定故障后會將其記錄在故障碼存儲器內(nèi)，這種情況下可以無危險地繼續(xù)行駛。通過本任務(wù)的學習，熟悉新能源汽車國家高壓法規(guī)相關(guān)要求。從應用角度區(qū)分，車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可分為監(jiān)控應用系統(tǒng)、行車安全系統(tǒng)、動態(tài)路況信息系統(tǒng)和交通事件保障系統(tǒng)等。監(jiān)控應用系統(tǒng)主要用于政府部門或車輛管理部門的運營監(jiān)控和決策支持，主要分為兩類系統(tǒng)：道路

36、基礎(chǔ)設(shè)施安全情況監(jiān)控及車輛行駛狀況監(jiān)控。道路基礎(chǔ)設(shè)施安全情況監(jiān)控的作用主要是通過定時獲取道路、橋梁上安裝的監(jiān)控設(shè)備傳回的檢測信息，查看基礎(chǔ)設(shè)施的破壞程度、應用狀況等，為交通基礎(chǔ)設(shè)施的維護提供重要參考。車輛行駛狀況監(jiān)控主要是監(jiān)控車輛的行駛路線、行駛參數(shù)，如油耗、車況等信息，為城市車流量分布提供可視化服務(wù)，為擁堵緩解提供輔助決策信息。行車安全系統(tǒng)主要指車輛行駛過程安全監(jiān)測及分析車輛行駛行為后的安全建議。在車輛行駛過程中，通過車聯(lián)網(wǎng)信息的交互，可以獲取前方道路狀況，規(guī)避安全交通事故等。如在霧天高速公路上前方發(fā)生事故之后的主動規(guī)避等。另外，通過上傳和分析車輛的油耗、行駛狀態(tài)等參數(shù)，在服務(wù)器端進行車輛信

37、息挖掘，主動提供一些車輛行駛安全建議，例如是否需要去保養(yǎng)、是否需要更換某零部件。動態(tài)路況信息系統(tǒng)主要利用行駛車輛的運行速度和 GPS 定位技術(shù)，獲取道路行駛狀況信息，實現(xiàn)路況動態(tài)信息的發(fā)布。交通事件保障系統(tǒng)主要利用車輛事故檢測和報告機制，為事故的檢測、規(guī)避及疏導等提供支持?？傊?，車聯(lián)網(wǎng)以車、路、道路基礎(chǔ)設(shè)施為基本節(jié)點和信息源，通過無線通信技術(shù)實現(xiàn)信息交互，從而實現(xiàn)“車 - 人 - 路 - 城市”的和諧統(tǒng)一。伴隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，以及智能交通和智慧城市技術(shù)的發(fā)展，應用車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的新能源汽車、系統(tǒng)原型已應運而生。1.3車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的構(gòu)成車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)分為三大部分：車載終端、云計算處理平臺、數(shù)據(jù)分析平臺

38、，如圖所示。車載終端采集車輛實時運行數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對車輛所有工作信息和靜、動態(tài)信息的采集、存儲和發(fā)送。車載終端由傳感器、數(shù)據(jù)采集器和無線發(fā)送模塊組成，車輛實時運行工況包括駕駛?cè)说牟僮餍袨?、動力系統(tǒng)工作參數(shù)數(shù)據(jù)等。由云計算處理平臺處理海量車輛信息，對數(shù)據(jù)進行“過濾清洗”。數(shù)據(jù)分析平臺則負責對數(shù)據(jù)進行報表式處理，供管理人員查看。車聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)成中國物聯(lián)網(wǎng)校企聯(lián)盟認為：未來的車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)可以使感知更加透徹，除道路狀況外，還可以感知各種各樣的要素污染指數(shù)、紫外線強度、天氣狀況、加油站位置同時還可以感知駕駛?cè)说纳眢w狀況、駕駛水平、出行目的路線的規(guī)劃不再是“快速到達目的地”，而是“最適合駕駛?cè)?，最適合這次出行”，汽

39、車導航將由“以路為本”變?yōu)椤耙匀藶楸尽薄?. 車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)2.1 RFID 射頻識別技術(shù)RFID 是 Radio Frequency Identification 的縮寫，意為射頻識別，如圖所示。它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識別工作無須人工干預，可在各種惡劣環(huán)境中工作。RFID 技術(shù)可識別高速運動物體并可同時識別多個標簽，操作快捷方便?；镜?RFID 系統(tǒng)由標簽（Tag）、閱讀器（Reader）和天線（Antenna）組成。RFID 技術(shù)有廣闊的應用前景，物流倉儲、零售、制造業(yè)和醫(yī)療等領(lǐng)域都是 RFID 的潛在應用領(lǐng)域。另外，RFID 具有快速讀取與難以偽造的特性，

40、一些國家正在開展的電子護照項目就采用了 RFID 技術(shù)。RFID 具有車輛通信、自動識別、定位及遠距離監(jiān)控等功能，在移動車輛的識別和管理系統(tǒng)方面有非常廣泛的應用。車聯(lián)網(wǎng)使用 RFID 技術(shù)結(jié)合已有的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)及中間件技術(shù)等，構(gòu)建一個由大量聯(lián)網(wǎng)的 RFID 終端組成的，比互聯(lián)網(wǎng)更為龐大的物聯(lián)網(wǎng)，因此 RFID 技術(shù)是實現(xiàn)車聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)技術(shù)。我國的 RFID 缺乏核心技術(shù)，特別是在超高頻 RFID 方面。RFID 射頻識別技術(shù)2.2 ITS 智能交通技術(shù)將先進的傳感器技術(shù)、無線通信技術(shù)、云計算技術(shù)、定位技術(shù)、自動控制技術(shù)和信息發(fā)布技術(shù)等有機運用于整個交通運輸管理體系而建立起的一種實時的、準

41、確的、高效的交通運輸綜合管理和控制系統(tǒng)。（1）傳感技術(shù)利用傳感器及汽車總線采集車輛、道路等交通基礎(chǔ)設(shè)施的運行參數(shù)等，傳感技術(shù)需要根據(jù)不同物體的運行參數(shù)進行定制。如車需要油耗、制動力等運行參數(shù)，而橋梁需要壓力、老化程度等參數(shù)。傳感技術(shù)是實現(xiàn)車聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集的關(guān)鍵技術(shù)。（2）無線通信技術(shù)無線通信技術(shù)將傳感器采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送至服務(wù)器或其他終端，或接收控制指令完成物體遠程控制。只有通過無線通信技術(shù)，才能實現(xiàn)信息的交換和共享。（3）云計算技術(shù)對采集獲取的物體數(shù)據(jù)進行綜合加工分析，并提供各類綜合服務(wù)。車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴展的方式獲得云計算所提供的服務(wù)。（4）車聯(lián)網(wǎng)標準體系標準是一個產(chǎn)業(yè)興起的重要標

42、志。車聯(lián)網(wǎng)只有建立一套易用、統(tǒng)一的標準體系，才能實現(xiàn)不同物體之間的相互通信，不同車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的融合，才能帶動汽車、交通產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。（5）車聯(lián)網(wǎng)安全體系包括車聯(lián)網(wǎng)物體信息化之后的安全度、傳輸器安全度、傳輸技術(shù)安全以及服務(wù)端安全。安全是保障車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)快速推廣的前提。（6）定位技術(shù)通過 GPS、無線定位技術(shù)等提高當前車聯(lián)網(wǎng)中物體的位置精度。定位精度的提高，使所獲取的車輛行駛位置更準確，提高了實時路況精準度和交通事件定位精確度。3. 車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的應用3.1國際車聯(lián)網(wǎng)應用現(xiàn)狀車輛運行監(jiān)控系統(tǒng)長久以來都是智能交通發(fā)展的重點領(lǐng)域。在國際上，美國的 IVHS、日本的 VICS 等系統(tǒng)通過在車輛與道路之間建立

43、有效的信息通信，已經(jīng)實現(xiàn)了智能交通的管理和信息服務(wù)。而 Wi-Fi、RFID 等無線技術(shù)近年來也在交通運輸領(lǐng)域智能化管理中得到了應用，如在智能公交定位管理和信號優(yōu)先、智能停車場管理、車輛類型及流量信息采集、路橋電子不停車收費及車輛速度計算分析等方面取得了一定的成效。當今，車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)展主要通過傳感器技術(shù)、無線傳輸技術(shù)、海量數(shù)據(jù)處理技術(shù)和數(shù)據(jù)整合技術(shù)配合實現(xiàn)。車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)將會向系統(tǒng)功能集成化、數(shù)據(jù)海量化、高傳輸速率方向發(fā)展。車載終端集成車輛儀表臺電子設(shè)備，如硬盤播放器、收音機等，數(shù)據(jù)采集會面臨多路視頻輸出要求，因此對于影像數(shù)據(jù)的傳輸，需要廣泛運用當今流行的 4G 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。3.2國內(nèi)車聯(lián)網(wǎng)應用現(xiàn)狀據(jù)統(tǒng)計，目前國內(nèi)至少有以上汽集團為首的 7 家自主品牌企業(yè)推出了自主研發(fā)的車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)和產(chǎn)品。自主車企當中，上汽集團一直走在開發(fā)車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的前列，其 inkaNet 系統(tǒng)廣泛搭載在榮威 350、榮威 550、W5 及 MG5 等車型上，如圖所示。經(jīng)過 4 年時間積累，已有超過 10萬車主選擇，位居中國市場占有率第二位。inkaNet 系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展到第三代，在智能互聯(lián)和操作體驗等方面均有顯著提升，特別是在中文語音識別的準確率和易用度上，超越了不少國際知名車企的同類產(chǎn)品。上汽 inkaNet 系統(tǒng)（1）手機客戶端 APP1）油耗管理：自動統(tǒng)計車輛用油量，并可自動獲取所在地