纯电动汽车整车电气设计及整车CAN通讯培训资料.pptx

纯电动汽车整车电气设计及整车CAN通讯 2010-5-9发展概况 在全球提倡环境保护和石油能源紧缩的情况下，传统汽车已经不能适应人们的节能减排需求，新型汽车纷纷兴起。 纯电动车EV是未来汽车发展的目标，但受限于电池技术，安全性和性能得不到保障，成本高昂。 在这种情况下，混合动力微车HEV作为过渡模式具有很高的市场契合度，成本较低，受电池技术限制较小，性能与安全性都有很高的保障性，预计在未来十年内会占据适当的市场份额，加上国内新能源汽车市场处于萌芽状态，在此时介入是一个不错的选择，混合动力微车配备小排量发动机与小功率电动机，相关电力设备较为复杂，因此整车的电器保护与电气系统的设计是必不可少的。整车系统结构示意图发动机电气系统整体配置框图 整车以车辆管理单元（VMU）作为主控制单元，以电机驱动控制单元（PMU）、电池管理系统（BMU）、CVT和发动机ECU及相关控制电器作为从控制单元，以发动机、电动机和蓄电池组作为控制对象。 车辆管理单元是整车控制的核心，以整车的性能最优为目标，控制车辆的运行状态、能源分配，协调和发挥各部分的优势。其功能如下： （1）汽车驱动控制功能根据驾驶员的要求以及相应的车辆运行状态、工况，计算驱动转矩，控制电机驱动控制系统和发动机控制系统满足工况要求。 （2）制动能量回馈控制根据制动踏板的开度、车辆行驶状态、电池管理系统的信息，确定制动模式和制动力矩。 （3）整车能量管理控制能量消耗，对蓄电池、辅助动力源和车载其他动力系统统一管理，提高整车能量利用率，增加续驶里程。 （4）故障诊断及保障提供安全和诊断服务，充电和驱动时的安全保障，故障的诊断监控车辆温度、冷却系统、车辆的运行状态监视主要设备的过电流、过电压、欠电压、过热，必要时切断主断路器。 （5）车辆状态监视通过通讯网络采集车辆状态信息，通过人机界面显示给司机。 （6）通讯管理整车通讯的主节点，接收来自电机驱动控制单元、发动机控制单元、电池管理系统、人机界面的所有信息，发送电机设定转速、设定力矩、正反转信息，各个部件的启动停止命令，车辆的工作模式和整车的运行状况等。整车通信网络 对于混合动力汽车，很多部分都由独立的电子控制器进行控制。为了将整个电动汽车内各系统进行统一管理，实现数据共享和相互之间协同工作，我们采用CAN总线进行数据传递。 CAN网络是现场总线技术的一种，它是一种架构开放、广播式的新一代网络通信协议，称为控制器局域网现场总线。CAN网络原本是德国BOSCH公司为欧洲汽车市场所开发的。CAN推出之初是用于汽车内部测量和执行部件之间的数据通信。在现代轿车的设计中，CAN总线被广泛的采用，奔驰、宝马、大众等汽车都采用了CAN总线进行控制器的联网。 CAN总线的特点如下： （1）数据传输距离远，传输速率高 根据物理层实现的不同最远传输距离可达10km，最高传输速率可达1Mbit/s。 （2）多主、广播式通信 CAN通信网络没有网络地址之分，各个主设备的通信采用广播式通信。网络中各个节点都可以发送和接收报文，节点根据报文的标识符决定接收或屏蔽该报文。原理上网络可连接节点数量不限，但局限于物理层实现。 （3）CSMA/CD+AMP总线访问仲裁机制 CAN总线采用CSMA/CD+AMP总线访问仲裁机制。各个节点实时对总线信号进行监测，当总线出现空闲时，节点才允许发送数据。而当总线上同时有超过两个节点同时传送报文时，则采用“无损逐位仲裁”的方法来仲裁总线控制整车控制系统网络拓扑图如下所示：人机界面车辆管理单元CAN总线CVT与发动机ECU电机驱动控制单元电池管理系统HEVCAN总线节点分析表：节点发送信息接收信息电机驱动控制单元电机转速、扭矩、温度；电枢电流、电压、报警信号和错误代码等电机设定转速、加速、制动、正反转、启动停止命令等CVT与发动机ECU发动机转速、扭矩、功率；CVT当前速比、CVT极限位置发动机空燃比、点火系统等在各种工况下的控制电池管理系统电池电压、温度、充放电电流、功率强度、剩余电量、报警信息等启动停止命令等车辆管理单元电机设定转速、设定扭矩、正反转、发动机设定转速、设定扭矩；各个部件的启动停止命令；车辆工作模式和整车的运行状况等来自电机驱动控制单元、CVT与发动机ECU、电池管理系统、人机界面的所有信息人机界面自身的状态接收总线上所有信息加速踏板驾驶员加速指令——————制动踏板驾驶员制动指令——————CAN通信原理 现场总线是一种开放式实时系统，它只具有简化的网络结构，而与 OSI 不完全保持一致。按照 OSI 基准模型，CAN 结构划分为两层：数据链路层和物理层。 物理层应给出系统的电气规约：总线负载、传送速率（波特率）、物理信号定义、总线故障检测方法、电缆选择、系统的机械和电气接口等。 数据链路层需给出报文结构（帧格式）的定义，