电动汽车CAN报文的解析及应用_钟文浩

新能源汽车 汽车电器 2017年 第6期 13 知识园地Popular Knowledge 电动汽车CAN报文的解析及应用 钟文浩 （惠州经济职业技术学院，广东 惠州 516057） 摘要：为了更准确地确定电动汽车有关充电部分的故障范围，熟练掌握电动汽车CAN报文非常重要。本文论述 CAN报文定义、接收CAN报文的方法以及CAN报文的组成与帧结构；通过实例解析电动汽车整车控制与电池管理系 统之间CAN通信报文的含义，并分析如何应用CAN报文的解析来诊断有关电动汽车的故障。 关键词：电动汽车；CAN报文；解析；应用 中图分类号：U463.6 文献标志码：B 文章编号：1003-8639（2017）06-0013-04 Analysis and Application of Electric Vehicle CAN Message ZHONG Wen-hao （Huizhou Economics and Polytechnic College， Huizhou 516057， China） Abstract： To accurately determine the fault area in electric vehicle charging part， familiarity with electric car CAN message is essential. This article introduces the definition of the electric car CAN message， its receiving method， composition and frame structure; analyzes the meaning of CAN message between electric vehicle controller and battery management system based on real cases， and discusses how to apply CAN message analysis to conduct fault diagnosis. Key words： electric vehicle; CAN message; analysis; application 1 CAN报文的定义 CAN报文是指发送单元向接受单元传送数据的 帧。我们通常所说的CAN报文是指在CAN线（内部 CAN、整车CAN、充电CAN）上利用ECU和CAN卡接 收到的十六进制报文。 2 如何接收CAN报文 1）所需的工具和软件：手提电脑；周立功 CAN卡；安装ZLGCANTest软件。 2）接收CAN报文的方法：找到需要的CAN线 （如果接收整车报文则要接整车CAN），连接CAN线 和CAN卡，确认CANH与CANL未接反；连接CAN 卡和电脑，确认USB接头与CAN卡连接可靠；打 开ZLGCANTest软件，点击打开设备设置波特率（常 用的波特率一般为250 kbit/s和 500 kbit/s2种）；点击启动CAN 接收报文；如需保存报文分 析，则点击保存。 3 CAN报文的组成 通常接收到的CAN报文由很多 部分组成（图1），解析报文时用 到的主要是帧ID和数据两部分。 3.1 帧ID的组成 接收到的十六进制的ID实际上是由29位标识符转 换而来，目前大多数的通信协议中都直接给出了相应 的帧ID，不需要换算。如表1所示。 表1 帧ID的组成 PRDPPFPSSA 311888 表1中，P为优先级，有3位，可以有8个优先级 （07）；R为保留位，有1位，固定为0；DP为数据 页，有1位，固定为0；PF为报文的代码，有8位； PS为报文的目标地址（也就是报文的接收方），有8 位；SA为报文的源地址（也就是报文的接收方），有 8位。 图1 CAN报文的组成 收稿日期：2017-02-23 作者简介：钟文浩（1971-），男，广东五华人，高级讲师，硕士，主要从事新能源汽车技术专业的教学与研究。 DOI:10.13273/ki.qcdq.2017.06.004 汽车电器 2017年 第6期 14 知识园地Popular Knowledge 3.2 数据段的组成 数据段一般由18个字节（Byte）组成，来代表 通信协议中相应的含义。每个字节有2个字符，分为 高4位和低4位。有的数据需要相邻的2个字节组合才 能表示，则需要分为高字节和低字节。 例如，收到表2所示通信协议中需要的报文 （ID：1818D0F3）：1818D0F3 ce 0d 00 7d 00 6d 11 00。第1个字节ce中的c为高4位，e为低4位。第1、2 字节表示总电压，而且注明Byte1为低字节，Byte2为 高字节，那么解析时就应该为：0dce。 4 CAN报文的解析 根据需要收到CAN报文之后，需要根据具体的 通信协议解析，然后分析解析出的数据是否正确。 下面进行报文实例解析。数据类型定义如表4所示。 表4 数据类型定义 数据类型 比例因子范围（实际量程）偏移量 字节数 总电压0.1 V/bit010000（01000）02BYTE 总电流0.1 A/bit065535（-32003353.5） -3200 2BYTE 温度1 /bit0250（-40210）-401BYTE 电池 （SOC） 0.4 %/bit0250（0100 %）01BYTE 单体最高 电池电压 0.01 V/bit 01500（015） 高4位为箱号（115，0 无效） 低12位电压：04 095 V 02BYTE 报文内容如表2所示。收到的报文为：1818D0F3 ce 0d 00 7d 00 6d 11 00。 1）协议中规定报文的第一、二字节表示总电 压，高字节在前，低字节在后。又总电压的单位为 0.1 V。所以在上面的数据中0dce代表总电压，转为十 进制为3 534，乘以0.1 V的单位，则得到总电压值为 353.4 V。 2）协议中规定报文的第三、四字节表示总电 流，又总电流的单位为0.1 A，偏移量为32 000。所 以在上面的数据中7d00代表总电流，转为十进制为 32 000，乘以0.1再减去3 200的偏移量等于0，则说明 此时电池组没有被充电或放电，电流为0。 3）协议中规定报文的第六、七字节表示最高电 池电压及位置。单体电池电压单位为0.01 V。最高4位 代表箱号。所以在上面的数据中116d 代表最高电池 电压及位置，其中1代表箱号，即最高电池电压在第 1箱。116d代表最高电池电压，转为十进制为365，乘 以0.01 A的单位，则得到最高电池电压为3.65 V。 5 解析CAN报文在处理电动汽车故障时的应用 5.1 案例1：江淮3代车仪表无SOC和电池总压 1）首先找到相应的通信协议，如表5所示。 2）然后通过整车CAN收到相应报文，如表6所 示。 表2 BMS与VCU之间的报文 OUTINID通信周期位置数据名SPN 电池管 理系统 整车控 制器 PGN=6352 100 ms 1Byte Ubus（电池系统测量总线电压值）低字节 注：两字节数据低字节在前，高字节在后；同一 字节中高位在前；低位在后 PR DP PF PSSA 60024 208 243 2Byte Ubus（电池系统测量总线电压值）高字节 3Byte Ibattery （-/+）（电池充/放电电流）低字节 4Byte Ibattery （-/+）（电池充/放电电流）高字节 5Byte SOC（电池模块SOC） 6Byte 最高电池模块电压低字节 7Byte 最高电池模块电压高字节 8Byte 保留 表3 BMS与VCU之间29位标识符 PRDPPFPSSA 311888 11000000110001101000011110011 根据通信协议换算一个帧ID。如表2所示。 表2中，P为优先级，6转为二进制110；R、 DP固定为0；PF为8位的报文代码，24转为二进制 00011000；PS为8位的目标地址，即整车控制器的 地址，在协议中它的地址定义为208，转化为二进制 11010000；SA为8位的源地址，即BMS的地址，在协 议中它的地址为243，转化为二进制11110011。 这些代码合起来为11000000110001101000011110011， 转化为十六进制为1818D0F3。以上就是29位标识符 （ID）的由来。其中，29位标识符，如表3所示。 新能源汽车 汽车电器 2017年 第6期 15 知识园地Popular Knowledge 3 ） 接 着 找 到 ID：180460F4的报文 （180460F4 数据帧 扩展帧 0 x08 60 5f 00 07 0c 76 07 d0）进行 解析。当前SOC= 95（5f转换为十进 制）1 %（分辨 率）+0（偏移量）=95 %。电池组电压=3190（0c76 转换为十进制）0.1（分辨率）+0（偏移量）=319。 最后得出结论：BMS已经正常发送SOC和电池总 压至整车CAN，仪表未显示可能是仪表本身问题或者 仪表连接整车CAN线路出了问题。 5.2 案例2：江淮4代车无法进行慢充 1）首先插上充电枪后确认充电回路已形成（充 电机直流输出端能测到电池电压）。 2）再找到通信协议中BMS的慢充部分，如表7所示。 3）然后通过整车CAN接收到报文，如表8所示。 4）接着找到ID：403（0 x00000403 数据帧 标准 帧 0 x08 03 00 3c 0d 8e 00 00 00）进行解析。控制 指令：03转换为二进制为11充电器开启，说明BMS 允许充电。充电电流需求=60（003c转换为十进 制）0.1（分辨率）+0（偏移量）=6 A。充电电压 需求=3470（0d8e转换为十进制）0.1（分辨率）+0 （偏移量）=347 V。 最后可以得出结论：在充电回路形成、BMS允许 充电、充电需求正常的情况下，充电机仍然无输出， 肯定是充电机本身有问题。 表5 江淮3代电动汽车BMS通信协议 字节位信号名称物理含义范围物理范围分辨率偏移量 0SOH电池组健康状态01000100 %1 %/bit0 1CAN_BMS_SOC电池电量01000100 %1 %/bit0 2High CAN_BMS_C电池组电流值0642550300 A0.1 A/bit0 3Low 4High CAN_BMS_V电池组电压值0642550400 V0.1 V/bit0 5Low 6High CAN_MAX_EN_C最大允许放电电流0642550300 A0.1 A/bit0 7Low 注：报文名称：FrmBMS_1；ID（hex）：180460F4；发送节点：BMS；接收节点：charger；波特率：250 kb/s；发送类型： 周期型；发送周期：100 ms；字节长度：8。 表7 江淮4代电动汽车BMS慢充部分通信协议 字节位信号名称物理含义范围物理范围分辨率偏移量 0 0 CAN_CHARGE_HV_ CTRL_CMD 充电器高压控制指令0011 11：充电器开启高压； 00：充电器关断高压； 其他：充电器关断高压 1 2 3 4 5 6 7 1High CAN_ CHARGECURRENT_CMD 充电电流指令010000100 A0.1 A/bit0 2Low 3High CAN_CHARGEVOLTAGE_ LIMIT 最高充许充电电压040000400 V0.1 V/bit0 4Low 注：报文名称：FrmBMS_CHR_CMD；ID（hex）：403；发送节点：BMS；接收节点：charger；波特率：500 kb/s；发送类型： 周期型；发送周期：200 ms，DLC：5。 表6 通过VCU收到的CAN报文 汽车电器 2017年 第6期 16 知识园地Popular Knowledge 参考文献： 1 刘永木，刘望生，李洪泽.SAE J1939标准下的汽车 CAN通信报文/帧格式J.长春工业大学学报（自然科 学版），2003（1）：53-55. 2 合肥国轩高科动力能源有限公司.正宇纯电动车电池管 理系统与整车系统CAN通信协议（GX-ZY-CAN-V1.00） Z . （编辑 凌 波） 表8 通过VCU收到的CAN报文 美国混合动力公司为San Pedro港提供新的8级燃料电池港口装卸卡车美国混合动力公司为San Pedro港提供新的8级燃料电池港口装卸卡车 美国混合动力公司在长滩会议中心举行的先进清洁运 输（ACT）博览会期间推出了一款零排放8级燃料电池港 口装卸卡车，该车将由总运输解决方案公司(TTSI)运行， 是两台燃料电池示范牵引车之一，计划在洛杉矶港口和长 滩港口进行货运。 该燃料电池牵引车是一辆Navistar国际的ProStar日间 驾驶室车型，配备了美国混合动力公司的FCe80,80kW PEM燃料电池系统和一台具有2900磅-英尺直接驱动扭矩 （3700Nm)的500马力牵引电机，其车辆总重量为8万磅， 在正常的装卸作业下预计的行驶范围为200英里，并且能 在不到9分钟的时间里加满燃料。 美国混合动力公司计划通过与基于中国江苏的德威先 进材料公司的合作伙伴关系扩大其在康涅狄格州的生产设 施。该美国燃料电池公司（USFC）工厂将专注于美国混 合动力公司的PEM燃料电池系统的生产，包括FCe80,一款 用于重型卡车和公共汽车的80kW燃料电池发动机，以及 FCe40,一款40kW用于6级和7级卡车以及中型公交车的燃料 电池发动机。 紧凑型和高效率的FCe80和FCe40已经被设计来成为 集成的受控的和像具有1939诊断传统发动机那样地维修， 并且可以轻松地访问关键部件从而最大限度地缩短维修时 间。该FC发动机正在利用美国混合动力公司先进的冷冻技 术，可以在低至-30的温度下起动，没有寒冷气候选项 的包装。 USFC预计在未来的36个月里将生产和交付1200多台 PEM燃料电池发动机，在美国和中国的生产设施的扩张将 使该公司每年在美国