CAN总线控制原理

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任务4 CAN总线控制原理
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。
车身电器管理系统：新能源汽车的车窗控 制系统使用CAN总线系统，四个车门控制单元 将信息实现共享，如图5-4-5所示，更方便地 控制车窗。
《新能源汽车电力电子技术》
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任务4 CAN总线控制原理
建议课时：2学时
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任务4 CAN总线控制原理
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
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任务4 CAN总线控制原理
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。
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。
图5-4-3 CAN总线结构
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知识链接4：CAN总线的工作原理
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。
图5-4-1 CAN总线结构图
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知识链接2：应用CAN总线的优势
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 5-4-2 CAN总线速度图
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任务4 CAN总线控制原理 知识链接3：CAN总线的结构
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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。
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。
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知识链接1：CAN总线的认知
CAN总线，英文全称为“Controller Area Network”，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5-4-5 CAN总线车窗控制示意图
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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5-4-4 CAN总线位电平特点
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知识链接5：CAN总线在新能源汽车上的应用
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。