详解纯电动汽车的CAN总线系统

CAN总线英文全称为ControllerAreaNetwork,即控制器局域网,是目前汽车上使用最广泛的总线之一。纯电动汽车一般装有7个CAN总线系统,各汽车制造公司的命名不一致,一般称作:新能源总线(EVBUS)、快充总线(FCBUS)、动力电池内部总线(BBUS)、远程监控总线(TBUS)、底盘总线(CBUS)、舒适总线(EBUS)、信息娱乐总线(IBUS)。前三个总线系统是电动汽车特有的,后四个总线系统来自燃油汽车。LIN总线英文全称为LocalInterconnectNetwork,即局域互联网络,是一种低成本的通信网络,是对CAN网络的一种补充,主控制单元可以通过LIN总线连接从控制单元。

电动汽车各车型设计的CAN子系统个数和控制单元组合不尽相同,某车型CAN网络如图1所示,具有动力CAN系统、底盘CAN系统、车身CAN系统。动力CAN系统、底盘CAN系统是高速CAN,传递速率为500kbit/s;车身CAN系统是中速CAN,传递速率为125kbit/s。

图1CAN网络

1)动力CAN系统,协调MCU(电机控制单元)、BMS(电池管理系统)、DC/DC(直流电压变换器)、压缩机控制器相互通信,BMS与OBC(车载充电机)之间设有慢充CAN总线。

2)底盘CAN系统,协调ABS/ESP(防抱死制动系统/电子稳定系统)、EPS(电动助力转向系统)、安全气囊ECU(电子控制单元)相互通信,ABS/ESP带有两个从控制单元,即转向盘转角传感器、偏航传感器,电子稳定系统利用这两个信号进行监控和计算。

3)车身CAN系统,协调BCU(车身控制单元)、仪表ECU、空调ECU、导航ECU相互通信,BCU作为主控制单元,通过LIN总线连接座椅加热模块、开关模块、倒车雷达模块、天窗模块四个从控制单元。导航ECU作为主控制单元,通过LIN总线连接DVD显示器。

2充电系统中的CAN总线

(1)快充CAN总线系统

快充CAN总线系统如图2所示,连接的模块有BMS、快充口(通往直流充电桩控制单元)、数据采集终端、故障诊断接口(可连接故障诊断仪)。终端电阻安装在BMS和数据采集终端内部的CAN-H和CAN-L之间,作用是吸收CAN信号反射回波。每个终端电阻为120Ω,CAN-H和CAN-L之间的电阻是两者的并联值,为60Ω。

图2快充CAN总线系统

(2)新能源CAN总线系统

新能源CAN总线系统传递慢充电信息,如图3所示,该系统连接的模块有VCU(整车控制单元)、压缩机控制器、BMS、充电机ECU、数据采集终端、驱动电机控制器、高压盒ECU、电动转向ECU、空调ECU。另外,由车身ECU、组合仪表ECU等组成原车CAN总线系统。

图3新能源CAN总线系统

3大众ID.4CAN网络拓扑

(1)网络拓扑

ID.4将上百个控制单元简化为3个域控制器,分别是ICAS1(车辆控制域)、ICAS2(智能驾驶域)、ICAS3(智能座舱域)。ID.4车载网络是与MEB平台并行开发的,ICAS的英文全称是In-CarApplication-Server,中文是车载应用服务。

ICAS1控制单元代码为J533,J533是燃油汽车的网关控制单元,可见ICAS1具有网关功能。如图4所示,J533连接三条总线系统:①动力总线系统,连接J623动力控制单元、J841电机控制单元、远程通信控制单元;②EV总线系统,连接J979空调控制单元、J840空调PTC控制单元、DC/DC变换器A19、J1050车载充电机控制单元;③显示和操作总线系统,连接R257发动机声浪模拟控制单元。

(2)网络传输速率

动力总线系统、EV总线系统传输速率为2Mbit/s,显示和操作总线系统传输速率500kbit/s。也就是说只有简单的执行器采用500kbit/s的速率,例如发动机声浪模拟模块R257(图5),其他均采用2Mbit/s速率。

(3)LIN总线

J623通过LIN控制散热器百叶窗控制单元V711,J623安装在仪表板下方右侧,原本是燃油汽车发动机控制单元的代码,在ID.4上用于动力控制;J979通过LIN控制空调PTC控制单元J848以及电动压缩机控制单元J842;J840通过LIN控制电池PTC加热器Z132以及分控盒J1208~J1210。

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