新能源汽车电气技术-整车控制网络系统-PPT

新能源汽车电气技术2018新能源汽车的高电压组件采用了自安全设计结构，其控制系统能够可靠识别会给车主和技术人员带来危险的故障，并立即关闭高电压系统，确保工作部件上不再有危险电压。即便只取下高电压部件的一个盖板，高电压系统也会自动关闭。高电压系统采用容错设计结构，因此仅出现一个故障时没有直接危险。高电压系统的自诊断功能确定故障后会将其记录在故障码存储器内，这种情况下可以无危险地继续行驶。通过本任务的学习，熟悉新能源汽车国家高压法规相关要求。任务1整车控制系统的功能和网关的测量相关知识整车控制系统概述整车控制系统功能整车控制策略整车动力输出控制整车控制系统关联图1.整车控制系统概述整车控制器是车辆控制系统的网关，所有信号都要经它处理，如图所示。1.1整车控制部分整车控制部分的功能主要是判断操纵者意图，根据车辆行驶状态、电池和电机系统的状态合理分配动力，使车辆运行在最佳状态。行车控制模式分以下三级。正常模式：按照驾驶人意图、车辆载荷、路面情况和气候环境的变化，调节车辆的动力性、经济性和舒适性。跛行模式：当车辆的某个系统出现中度故障时，将不采纳驾驶人的加速请求，启动跛行模式，最高车速9km/h。停机保护模式：当车辆的某个系统出现严重故障时，控制器将停止发出指令，进入停机状态。1.2电机及电机驱动部分电机及其驱动部分是电能和机械能相互转换的子系统，其功能是接收整车控制器的转矩信号，驱动车辆行驶、转向和再生制动能量回收，同时监控电机系统状态，并进行故障警告和处理。1.3电池、电池管理和电压转化部分这部分的作用主要是进行能量的储存及释放、需要电压的转换和电池状态的检测等。1.4传动装置传动系统在整车中起到动力传递的作用，驱动电机的转矩通过传动系统传递到车轮，使车辆可以按照驾驶人意图行驶。纯电动汽车的传动系统可采用单档减速器，也可与传统汽车一样，采用多档位、手动档、自动档等变速器。2.整车控制系统功能新能源汽车整车控制器主要功能如下：自诊断——整车控制系统自检。故障警告——车辆所有电控系统故障通过仪表显示。通信——全车控制器、诊断仪、充电桩（CAN线）。驱动控制——转矩需求和旋转方向。能量管理功能——放电和能量回收。辅助系统控制——电动空调、暖风和散热风扇等。整车安全管理——跛行、停机保护、防误操作（不踩制动踏板选档无效）。整车信息管理——车载显示（仪表或多媒体）和远程监控（数据采集终端）。3.整车控制策略结合整车控制器控制功能，就以下方面介绍整车控制策略。3.1整车控制方案——控制分级整车控制器为第一层，其他控制器为第二层，各控制器之间通过CAN网络进行信息交换，共同实现整车的功能控制，如图所示。整车控制方案3.2整车状态获取（1）整车状态获取方式整车状态的获取：通过车速传感器、档位信号传感器等，以不同的采样周期检测整车的运行状态。通过CAN总线获得原车功能模块、动力电池系统、电机驱动系统等状态信息。（2）整车状态获取内容点火开关状态：OFF、ACC、ON、START。充电监控状态：充电唤醒、连接状态、慢充门板（开-关）。档位状态：P、R、N、D。加速踏板位置：加速踏板深度（0~100%）。制动踏板状态：踩制动、未制动。BMS状态：继电器、电压、电流等。MCU状态：工作模式、转速、转矩等。EPS、PTC信息。ABS状态、ICM状态。3.3整车工作模式整车分为两个工作模式：充电模式、行驶模式。整车控制器由低压唤醒后，周期执行整车模式的判断。其中，充电模式优先于行驶模式。充电模式：充电唤醒信号、（快慢充）充电门板信号或连接确认信号。行驶模式：点火开关置于ON档、无充电唤醒信号、无充电门板信号或连接确认信号。模式切换：充电模式不能切换到行驶模式。点火开关置于ON档同时充电，此时关闭充电口，车辆不能上高压，需驾驶人将点火开关先置于非ON档，再置于ON档，方可上高压。行驶模式可切换到充电模式。整车在行驶模式时，如果检测到有充电需求，则整车控制器需先执行高压下电后，再进行正常的充电流程。4.整车动力输出控制整车动力输出控制核心：工况判断—需求转矩—转矩限制—转矩输出，如图所示。整车动力输出控制4.1工况判断-反映驾驶人的驾驶意图通过整车状态信息（加速/制动踏板位置、当前车速和整车是否有故障信息等）来判断当前需要的整车驾驶需求（如起步、加速、减速、匀速行驶、跛行、限车速、紧急断高压）。工况划分为：紧急故障工况、怠速工况、加速工况、能量回收工况、零转矩工况、跛行工况。4.2转矩需求-驾驶人驾驶意图的转换根据判断得出的整车工况、动力电池系统和电机驱动系统状态，计算出当前车辆需要的转矩。各工况的需求转矩如下。紧急故障工况：零转矩后切断高压。怠速工况：目标车速7km/h。加速工况：加速踏板的跟随。能量回收工况：发电。零转矩工况：零转矩。跛行工况：限功率、限车速。4.3转矩限制与输出-驾驶人驾驶意图的实现根据整车当前的参数和状态及前一段时间的参数及状态，计算出当前车辆的转矩输出能力，根据当前车辆需要的转矩，计算出合理的最终需要实现的转矩。限制因素主要有：动力电池的允许充放电功率：温度、SOC。驱动电机的驱动转矩/制动转矩：温度。电辅助系统工作情况：放电、发电。最大车速限制：前进档和倒车档。1.任务准备安全防护：做好车辆高压安全防护与隔离。工具设备：数字万用表、绝缘防护用品、绝缘工具套装、常规工具套装。台架车辆：比亚迪e5主控制器实训台（行云新能INW-EV-ZKE52）、比亚迪e5分控联动系统（行云新能INW-EV-E5-FL）、比亚迪e5教学版整车。辅助资料：汽车维修手册、教材。任务实施比亚迪e5整车控制器2.实施步骤2.1比亚迪e5网关控制器的更换比亚迪e5整车控制器的安装位置，如图所示。先拆卸杂物盒，再拆卸整车控制器，安装顺序与拆卸顺序相反，如图所示。断开接插件。用10#套筒拆卸1个螺栓。取下整车控制器。比亚迪e5整车控制器更换标准电压2.2比亚迪e5网关信号测量比亚迪e5整车控制器（以下称网关控制器）针脚定义及相关信号测量流程如下：标准电阻1）断开网关控制器G19连接器。2）检查线束端各端子电压和电阻，标准值见下表。（1）终端诊断检查网关控制器（如图）引脚。G19连接器（2）全面诊断流程网关及外围电路，如图所示。检查步骤：1）检查电源。①断开网关控制器G19连接器。②检查线束端连接器各端子电压和电阻，标准值见下表，若正常进行下一步。标准电阻标准电压2）检查CAN通信线路。①断开网关控制器G19连接器，断开前舱配电盒B11连接器，检查线束端连接器各端子间电阻，标准值见下表。标准电阻标准电阻若异常，则为舒适网主线断路或短路，更换线束。②断开网关控制器G19连接器，断开KeylessECUG28（B）连接器，检查线束端连接器各端子间电阻，标准值见下表。若异常，则为启动网主线断路或短路，更换线束。若正常，则更换网关控制器。新能源汽车的高电压组件采用了自安全设计结构，其控制系统能够可靠识别会给车主和技术人员带来危险的故障，并立即关闭高电压系统，确保工作部件上不再有危险电压。即便只取下高电压部件的一个盖板，高电压系统也会自动关闭。高电压系统采用容错设计结构，因此仅出现一个故障时没有直接危险。高电压系统的自诊断功能确定故障后会将其记录在故障码存储器内，这种情况下可以无危险地继续行驶。通过本任务的学习，熟悉新能源汽车国家高压法规相关要求。相关知识总线的概念常用术语CAN车载网络特性任务2车载网络框架结构和总线测量1.总线的概念1.1传统数据传输方式的缺陷目前，在汽车上应用的数据传输形式有两种：用独立的数据线进行交换、并行数据传输。（1）独立的数据线进行交换共需要4条数据线进行数据传输，即每项信息都需要一个独立的数据线，随着汽车控制系统越来越复杂，所需传输的信息量也越来越大。因此，数据线的数量和控制单元的针脚数量也会相应增加。这种数据传输形式只适用于有限信息的数据交换和传输。（2）并行数据传输并行（同时）传输数据可以提高传输速度，但需要大量的线缆。在并行传输中，每种信息单元都需要一根线缆。1.2总线的概念为尽可能减少这些不利因素，针对车载网络使用了总线系统，将各控制单元联网。将各控制单元原本独立的处理过程通过双绞线、光缆等相互联系起来，即对所有处理过程进行分配，在整个车载网络系统内完成处理过程，并使这些过程共同发挥作用，从而增加车载网络内的数据交换。以前使用的车载网络已无法实现这些要求。此外，通过这种交换方式还能执行很多新功能。其优势如下：提高整个系统的可靠性。降低布线成本。减少各种电缆数量。减小电缆束横截面积。灵活布线。多重使用传感器。能够传输复杂数据。进行系统变更时更具灵活性。随时能够扩展数据范围。为客户实现新型功能。有效诊断。降低硬件成本。模拟信号2.常用术语“模拟”一词源于希腊语“Analogos”，表示“类似于”。模拟显示数据（信息）指通过直接与数据成比例的连续变化物理常量来表示。模拟信号的特点是可以采用0~100%之间的任意值（如图所示）。因此该信号为无级方式，例如指针式测量仪表、汞（水银）温度计、指针式时钟。新能源汽车的高电压组件采用了自安全设计结构，其控制系统能够可靠识别会给车主和技术人员带来危险的故障，并立即关闭高电压系统，确保工作部件上不再有危险电压。即便只取下高电压部件的一个盖板，高电压系统也会自动关闭。高电压系统采用容错设计结构，因此仅出现一个故障时没有直接危险。高电压系统的自诊断功能确定故障后会将其记录在故障码存储器内，这种情况下可以无危险地继续行驶。通过本任务的学习，熟悉新能源汽车国家高压法规相关要求。在听音乐时，耳朵就会接收到模拟信号（声波连续变化）。电气设备（音响系统、收音机、电话等）以同样的方式通过连续变化的电压表示声音。但当这种电信号由某一设备向另一设备传输时，接收装置接收到的信息与发射装置发送的信息并不完全相同。这是由下列干扰因素造成的：电缆长度。电缆的线性电阻。无线电波。移动无线电信号。出于安全技术的原因，在车辆应用方面不会通过模拟方式传输信息。此外，电压变化太小则无法显示出可靠值（ABS、安全气囊、发动机管理系统等）。数字信号“数字”一词源于拉丁语“Digitus”，原表示手指或脚趾。因此，“数字”指可以用几个手指就算清的所有事务，或更确切地说，是分为几个独立阶段的所有事务。数字表示方式就是以数字形式表示不断变化的常量（如图所示）。尤其在计算机内，所有数据都以“0”和“1”的序列形式表示出来（二进制）。因此，“数字”是“模拟”的对立形式，例如数字万用表、数字时钟、CD和DVD。信号电平2.2二进制信号与信号电平一个二进制信号只能识别两种状态：0和1或高和低（如下图）。例如：车灯亮起–车灯未亮起。继电器已断开–继电器已接通。供电–未供电。二进制信号每个符号、图片和声音都由特定顺序的二进制字符构成，例如10010110。通过这些二进制编码，计算机或控制单元可以处理信息或将信息发送给其他控制单元。为清楚区分车辆应用方面的高低两种电平状态，明确规定了每种状态的对应范围（如下图）：高电平为6~12V。低电平为0~2V。2~6V之间的范围是所谓的禁止范围，用于识别故障。1—高电平范围2—禁止范围3—低电平范围新能源汽车的高电压组件采用了自安全设计结构，其控制系统能够可靠识别会给车主和技术人员带来危险的故障，并立即关闭高电压系统，确保工作部件上不再有危险电压。即便只取下高电压部件的一个盖板，高电压系统也会自动关闭。高电压系统采用容错设计结构，因此仅出现一个故障时没有直接危险。高电压系统的自诊断功能确定故障后会将其记录在故障码存储器内，这种情况下可以无危险地继续行驶。通过本任务的学习，熟悉新能源汽车国家高压法规相关要求。2.3信号的传输方向根据发送装置向接收装置传输信息字节的方式，分为并行和串行传输形式。目前，车辆上并行数据传输方式多在控制单元内部线路中使用，而在控制单元外部传输信息则大都以串行方式