整车电气设计架构ppt课件

电机设定转速、加速、制 动、正反转、启动停止命 令等
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
电池电压、温度、充放电电流、 启动停止命令等 功率强度、剩余电量、报警信 息等
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
CN2004B DATA定义格式与ID定义
输出点 接受点
字节1
字节2
VCU
MCU
电机期望转速
VCU
ECU
发动机期望转速
VCU
TCU 期望油门开度 最速指令
VCU
BCU
电池状态指令
最大放电 电流指令
VCU
ACU
ACU状态指令
字节3
字节4
电机期望转矩
发动机期望转矩
最大充电 电流指令
SOC上限
字节5
电机状态 指令
（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、
（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。
PDU SPECIFIC
1
8
8
SAE J1939中，信息优先级顺序：
报文内容 严重故障信息 关键传感器信息 高速控制信息 中速控制信息 低速控制信息 状态反馈信息 多字节信息
远程帧
优先级 0 1 2 3 4 5 6 7
.
SOURCE ADDRESS
8
DATA FIELD 0～64
对应P值 0H 1H 2H 3H 4H 5H 6H 7H
（2）仲裁场：标准格式帧的 RTR 位为远程请求位， 可用于要求数据。扩展格式帧的 SRR位为替代远程请求 位，IDE 为扩展标识位；
.
（3) 控制场：共 6 位，DLC 告知随后的数据域的长 度。
（4）数据场：共 0～64 位，即 8 个字节，包含将要 传输的数据。
（5）校验场：共 16 位，包含一个检测字，用于自 动检测传输错误。
（3）仅对整车电气系统有个整体的了解，
具体到各子系统所需的电压、电流、功率
范围、工作状态、信息交换的概念还比较
模糊；
.
（6）应答场：共 2 位，当其它节点接收正确时，给 出信号。
（7）EOF（帧结束）：共 7 位，标志通信结束。
.
CAN的分层结构：
.
标准格式和扩展格式数据帧：
.
CAN报文格式：
CAN扩展 帧格式
SOF
11位标识符
SRR
IDE
18位扩展标识符
J1939格 式
帧起始 位
优先权3 位
R位（保）
数据页 DP
（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
.
权，优先级高的报文拥有最高优先权，没有来得及发送的 报文则等待并重新发送。报文的优先级由报文的标识符决 定。这样拥有较高优先级的报文会赢得仲裁并能够保证在 一定时间内发送成功，从而保证了通讯的实时性。 （4）高安全性，可靠的错误检测和处理机制
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
自身的状态
接收总线上所有信息
驾驶员加速指令
——————
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
因出错帧和超载帧由硬件（集成芯片）自动发送，设 计员直接面临的是数据帧和远程帧，而汽车控制通信网络 中远程帧的使用甚少，因此我们只要研究与设计数据帧结 构。
1DH
0
04H
11H
00H
0
02H
10H
00H
0
03H
14H
00H
0
14H
12H
00H
0
84H
14H
00H
0
0AH
13H
00H
0
1DH
E6H
00H
.
总结与展望
近期做了很多关于整车电气系统设计的 工作，但还有很多不足：
（1）整车电气设计的合理性，与各位同事 所作部分的兼容性；
（2）CAN总线通信刚刚上手，节点分配与 协议部分都比较生涩；
PF格式6 位
SRR位
扩展标 识
PF PS格式8 源地址AN
1
2～4
5
6
7～12
13
14
15 16 17～24 25～32
帧位置
28～26 25
24 23～18
17 16 15～8 7～0
.
优先级(P) : 3位，它共分为8级(即0到7)， 其中0最高，7最低。一般面向控制的信息优 先级为3，面向数据的信息优先级为6。在系 统中，要求响应速度越快的控制子系统其控 制信息优先级越高。
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。.
数据帧由 7 个不同的位场组成：即帧起始、仲裁场、 控制场、数据场、CRC 场、应答场、帧结束。数据场长 度可为 0。CAN 协议具有标准信息帧和扩展信息帧两种 格式，区别在于标准帧采用 11 位标识符（ID）,而扩展帧 采用 29 位标识符。标准格式和扩展格式数据帧如图所示。
各个位场定义如下：
（1） SOF（帧起始）：标志总线空闲状态，并使所 有站点同步；
（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
发动机状 态指令
SOC下限
字节6
电机期望 速比
发动机期 望速比
D6
字节7
字节8
CAN200B _ID 定义
0C8000004H
0C8000002H
0C8000203H
0C8000214H
0D0000284H
VCU
CCU
期望传动比 最速指令
0C800010AH
VCU
DCU
当前车速
SOC
车辆当前工作模式
.
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：
0D4031400H
BCU
VCU
电池当前状 态
电池当前电 流
电池当前 电压
电池充放 电请求
温度最高 点值
温度最低 点值
电池故障 信息
0D4141200H
ACU
VCU
ACU当前状态
ACU故障信息
0D4841400H
CCU
VCU
CVT当前速比
CVT极限位 CVT极限位
置信息
置信息
DCU
VCU
DCU当前状态
.
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 电机驱动控制单元
CVT与发动机ECU 电池管理系统
车辆管理单元
人机界面 加速踏板 制动踏板
发送信息
接收信息
电机转速、扭矩、温度；电枢 电流、电压、报警信号和错误 代码等
保留位(R) :1位，此位清零，留待SAE将 来使用。
数据页(DP) : 1位，分为0页和1页。DP用 来做数据页的选择，目前参数群编号PGN(包 括保留位、数据页、PDU格式和特定PDU四 个部分)大部分定义在0页，1页供将来扩展使 用。
.
一个J1939协议报文单元
PRIORITY
R
3
1
DP
PDU FORMAT
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。
CAN总线通信网络节点发送的报文遭到破坏后，可自 动重发。节点在错误严重的情况下具有自动切断的功能。
整车控制系统主要由6个部分7个节点构成，6个部分 是：车辆管理单元、电池管理系统、电机驱动控制单元、 CVT与发动机控制单元、人机界面和状态传感器。7个节 点是：车辆管理单元、电池管理系统、电机驱动控制单元、 CVT与发动机控制单元、加速踏板、制动踏板和人机界面。 其中车辆控制单元是主节点，其他节点为从节点。
车辆状态
0D000E71DH
MCU
VCU
电机实际转速
电机实际转矩
电机当前 速比
电机状态
电机电压
电机故障 信息
0D4041100H
ECU
VCU
发动机实际转速
发动机实际转矩
发动机当 前速比
发动机状 态
发动机故 障信息
0D4021000H
TCU
VCU
发动机实际 电子油门极 油门开度 限位置信息
电子油门 故障信息
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
.
CVT故障 信息
DCU故障信息
0D40A1300H
0D41DE60 0H
ID解析：
P
R
2
0
2
0
2
0
2
0
4
0
2
0
4
0
5
0
5
0
5
0
5
0
5
0
5
0
5
0
ID解析
DP
SA
PF
PS
0
00H
00H
04H
0
00H
00H
02H
0
00H
02H
03H
0
00H
02H
14H
0
00H
02H
84H
0
00H
01H
0AH
0
00H
E7H