任务4 CAN总线控制原理

新能源汽车电力电子技术,任务4CAN总线控制原理,建议课时：2学时,知识目标（1）能描述CAN总线系统及CAN总线的优点；（2）能够掌握CAN总线的结构组成与工作原理；（3）能使用示波器测量CAN总线数据的波形；（4）能根据波形分析出CAN总线工作状态；（5）正确规范的使用实训板，养成良好的新能源汽车维修职业素养。,教学目标,学习目录,内容结构,任务导入,新能源汽车逐步朝智能化转变，汽车电子化的程度越来越高，电子控制模块之间交换的数据也越来越大。目前新能源汽车上普遍采用CAN总线系统交换数据，实现各电子系统的数据信息能够实时共享，同时减少线束的使用数量。本实训通过搭建电路，学习CAN总线系统的组成及控制原理，并通过规范的操作，养成良好的职业素养。,知识链接1：CAN总线的认知,知识准备,CAN总线，英文全称为“ControllerAreaNetwork”，是电脑控制器局域网，也是目前汽车上使用最广泛的总线之一。CAN总线最早应用在汽车的动力控制系统中，用于动力系统电子控制装置ECU之间交换信息，如图5-4-1所示。一个由CAN总线构成的网络单元，理论上可以接出无数个节点。而在实际的应用中，节点数目会受到硬件的物理特性限制。CAN可提供速度高达1Mbit/s的数据传输速率，这使汽车的电子控制更加优化，效率更加的突出。,图5-4-1CAN总线结构图,知识链接2：应用CAN总线的优势,知识准备,由于汽车各个系统要实现数据互通，就需要非常多的线束连接，而使用大量的线束会造成成本升高和故障率增加。理论上使用CAN总线可以在两条线上面挂接无数个控制单元，这就可以直接实现控制单元之间数据互通，减少了线束的使用，降低了故障率的发生。为了满足各控制单元的信息及时传递，更好地控制车辆，所以对数据的传输速度有很高的要求。目前新能源汽车使用的CAN总线系统数据传输速度非常高，可达到1Mbit/s，如图5-4-2所示。,图5-4-2CAN总线速度图,知识链接3：CAN总线的结构,知识准备,CAN总线系统的组成，如图5-4-3所示：收发器:具有接受和发送信息的功能，将控制器上传的二进制数据转变为高低电平信号，并将信号送到数据传输线。终端电阻：防止数据在线的尽头端被反射，影响数据的正常传输。传输线：双向数据线，由高低双绞线组成。,图5-4-3CAN总线结构,知识链接4：CAN总线的工作原理,知识准备,当某一个控制单元在CAN总线上发送数据时，它的数据会传送给CAN网络系统中所有的控制单元。对于其它控制单元来说，如果判断该数据有用，则会接收并处理。如果判断该数据无用，则会忽略。而且不同的控制单元中有不同优先的等级，其中动力系统和安全系统的优先级最高。如果几个控制单元同时发送数据，优先级高的控制单元发出的数据优先被其它控制单元接收的。CAN总线的数据特征：两根信号线电压差为0V时，表示逻辑1；两根信号线电压差为2V时，表示逻辑0。,图5-4-4CAN总线位电平特点,知识链接5：CAN总线在新能源汽车上的应用,知识准备,新能源电动汽车的主要控制单元有：车辆控制单元，整车网关、电池管理BMS、驱动电机控制单元、转向控制控制单元、充电系统控制单元、故障诊断控制单元、车身电器控制单元系统连接。车身动力系统：电机驱动控制单元通过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。充电管理系统：在给汽车动力电池充电时，必须对充电系统有良好的控制，充电系统会通过CAN总线将充电过程中的电压、频率、电流、电量和时长等信息上传给电池管理系统BMS。,知识准备,电池管理系统：由电池管理模块BMS和数据采集控制单元组成。BMS会将温度传感器和电压传感器收集到的信号进行汇总分析，然后通过控制单元上传到CAN总线系统。车辆控制系统结合实际的电池状态，对车辆的行进行相应控制。车