王文濤， 李耿鎮(zhèn)， 胡鎮(zhèn)根

（廣州城市職業(yè)學(xué)院機(jī)電工程系， 廣東廣州 510405）

目前， 比亞迪電動(dòng)汽車均采用CAN總線局域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)控制其動(dòng)力系統(tǒng)、 舒適系統(tǒng)， 該系統(tǒng)的故障往往會(huì)導(dǎo)致車輛無法正常工作， 通常來說， 該類系統(tǒng)的工作原理、 故障診斷方法對維修一線人員具有一定難度是汽車維護(hù)行業(yè)的痛點(diǎn)所在。 因此， 本文以2020款比亞迪秦EV車型為例， 詳細(xì)介紹CAN總線局域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的基本組成、 工作原理以及故障診斷流程， 這對廣大車主、 電動(dòng)汽車從業(yè)人員具有較為現(xiàn)實(shí)的工程意義。

1 CAN總線的組成與功能

CAN總線一般由節(jié)點(diǎn)、 鏈路、 終端電阻和網(wǎng)關(guān)等組成，CAN 是控制器局域網(wǎng)絡(luò) （Controller Area Network， CAN）的簡稱， 其功能分別為如下。

1） 節(jié)點(diǎn)： 指能夠掛接在CAN總線上的單元， 并能通過CAN總線實(shí)現(xiàn)各個(gè)節(jié)點(diǎn)間的通信， 以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制過程，如純電動(dòng)汽車的CAN系統(tǒng)電池管理器、 車身控制器、 車載充電器等ECU模塊為典型網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。 節(jié)點(diǎn)通常具有三大功能： 一是采集信息并把各種信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號； 二是向總線發(fā)送自己的信息； 三是在總線上接收自己的信息。

2） 鏈路： 就是從一個(gè)節(jié)點(diǎn)到相鄰節(jié)點(diǎn)的一段物理連接線路， 中間沒有任何其他的交換節(jié)點(diǎn)， 是系統(tǒng)中數(shù)據(jù)傳遞的載體， 常用為雙絞線， 俗稱總線。 鏈路通常具有兩大功能： 一是把各節(jié)點(diǎn)連接起來； 二是把各節(jié)點(diǎn)發(fā)出的數(shù)字信號發(fā)送到別的節(jié)點(diǎn)上。

3） 終端電阻： 在線型網(wǎng)絡(luò)兩端 （相距最遠(yuǎn)的兩個(gè)通信端口上）， 并聯(lián)在一對通信線上的電阻。 根據(jù)傳輸線理論，終端電阻可以吸收網(wǎng)絡(luò)上的反射波， 有效增強(qiáng)信號強(qiáng)度。兩個(gè)終端電阻并聯(lián)后的值， 應(yīng)當(dāng)基本等于傳輸線在通信頻率上的特性阻抗， 常見車載網(wǎng)絡(luò)終端電阻取120Ω。

4） 網(wǎng)關(guān)： 亦為一個(gè)節(jié)點(diǎn)， 其主要功能是在不同速率CAN總線之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信交換。

2 BYD 2020款秦EV CAN總線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與原理

BYD 2020款秦EV CAN網(wǎng)絡(luò)屬于總線式串行通信網(wǎng)絡(luò)，其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如圖1所示， 主要由啟動(dòng)CAN、 舒適CAN1、舒適CAN2、 動(dòng)力CAN、 電池子網(wǎng)CAN、 ESC CAN、 網(wǎng)關(guān)等組成。

圖1 比亞迪全新秦EV CAN網(wǎng)絡(luò)

1） 啟動(dòng) CAN。 主要負(fù)責(zé)車輛啟動(dòng)的控制， 主要控制對象為： BCM （Body Control Module， 車身控制模塊）、 IKEY （intelligentkeysystem， 智能鑰匙系統(tǒng)）。 傳輸速率為125kbit/s， 屬于低速 CAN， 其終端電阻分別在BCM和智能鑰匙系統(tǒng)控制器中。

2） 舒適CAN1。 主要包含BCM車身控制模塊、 I-KEY智能鑰匙系統(tǒng)、 組合開關(guān)、 駐車輔助、 SRS安全氣囊、 診斷接口等。 其傳輸速率為125kbit/s， 屬于低速CAN， 其終端電阻分別在網(wǎng)關(guān)和線束中。

3） 動(dòng)力CAN。 主要負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)和控制車輛， 主要控制對象為： LBMS低壓電池管理系統(tǒng) （12V電源）、 OBC車載充電器、 整車控制器、 前驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器、 電池加熱器、 SCU擋位控制器、 動(dòng)力電池管理器、 通信轉(zhuǎn)換模塊、 電池信息采集器、 漏電傳感器、 組合儀表、 診斷接口等。 傳輸速率為 500kbit/s， 屬于高速CAN， 其終端電阻分別在網(wǎng)關(guān)和電池管理模塊中。

4） 電池子網(wǎng)CAN。 主要負(fù)責(zé)動(dòng)力電池內(nèi)部溫度、 電壓等信息的采集， 傳輸速率為250kbit/s， 屬于高速CAN， 其終端電阻分別在電池管理模塊和通信轉(zhuǎn)換模塊中。

5） ESC CAN。 該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主要包含TPMS胎壓監(jiān)測系統(tǒng)、 EPB電子駐車控制系統(tǒng)、 ESP車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)、 SAS半自動(dòng)懸架、 EPS電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、 診斷接口。 該系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)車身穩(wěn)定性控制， 側(cè)重于車輛安全， 傳輸速率為500kbit/s， 屬于高速CAN， 其終端電阻分別在網(wǎng)關(guān)和線束中。

6） 舒適CAN2。 主要包含轉(zhuǎn)向盤開關(guān)、 空調(diào)控制器、PTC空調(diào)加熱器、 空調(diào)壓縮機(jī)、 收音機(jī)、 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)等。 其傳輸速率為125kbit/s， 屬于低速CAN， 其終端電阻分別在網(wǎng)關(guān)和線束中。

3 2020款秦EV網(wǎng)關(guān)信號檢測

BYD全新秦EV網(wǎng)關(guān)控制器連接器G19針腳定義見圖2，網(wǎng)關(guān)及外圍電路如圖3～圖6 所示。 相關(guān)信號的測量流程如下。

圖2 G19連接器

圖3 啟動(dòng)子網(wǎng)電路圖

圖4 網(wǎng)關(guān)控制器、 舒適網(wǎng)1電路圖

圖5 動(dòng)力網(wǎng)電路圖

圖6 電池子網(wǎng)電路圖

3.1 檢查電源

1） 斷開網(wǎng)關(guān)控制器G19連接器。

2） 檢查線束端連接器各端子電壓和電阻， 標(biāo)準(zhǔn)值見表1和表2， 若正常則進(jìn)行下一步。

表1 標(biāo)準(zhǔn)電壓

表2 標(biāo)準(zhǔn)電阻

若異常， 則為網(wǎng)關(guān)電源線斷路或短路， 更換線束， 正常則進(jìn)行搭鐵檢查。

若異常， 則為網(wǎng)關(guān)搭鐵線斷路或短路， 更換線束， 正常則進(jìn)行CAN通信檢查。若假設(shè)電源和搭鐵都只有一根在工作， 也是能使車輛上高壓電 （OK電）， 但I(xiàn)G1的電源線會(huì)使車輛難以下電。

3.2 檢查CAN通信線路

1） 斷開KJG01連接器， 斷開智能鑰匙系統(tǒng)控制器KG25（B） 連接器， 檢查線束端連接器各端子間電阻， 標(biāo)準(zhǔn)值見表3。

表3 標(biāo)準(zhǔn)電阻

若異常， 則為啟動(dòng)子網(wǎng)主線斷路或短路， 更換線束。啟動(dòng)子網(wǎng)線路故障會(huì)影響車輛解鎖和上高壓電。

2） 斷開網(wǎng)關(guān)控制器G19連接器， 斷開GJK02連接器，檢查線束端連接器各端子間電阻， 標(biāo)準(zhǔn)值見表4。

表4 標(biāo)準(zhǔn)電阻

若異常， 則為舒適網(wǎng)1主線斷路或短路， 更換線束。 舒適網(wǎng)線路故障不會(huì)影響車輛上高壓電， 但會(huì)影響其舒適功能的使用。

3） 斷開網(wǎng)關(guān)控制器G19連接器， 斷開GJB02連接器，檢查線束端連接器各端子間電阻， 標(biāo)準(zhǔn)值見表5。

表5 標(biāo)準(zhǔn)電阻

若異常， 則為動(dòng)力網(wǎng)主線斷路或短路， 更換線束。 動(dòng)力網(wǎng)線路故障會(huì)影響車輛上高壓電， 且診斷儀掃描不到動(dòng)力網(wǎng)相關(guān)的模塊。

4） 斷開電池管理器BK45 （A） 連接器， 斷開電池包BK51連接器， 檢查線束端連接器各端子間電阻， 標(biāo)準(zhǔn)值見表6。

表6 標(biāo)準(zhǔn)電阻

若異常， 則為電池子網(wǎng)主線斷路或短路， 更換線束。通常而言， 電池子網(wǎng)線路故障會(huì)影響電池管理器系統(tǒng)與電池包之間的通信， 使車輛上不了高壓電， 診斷儀讀取到P1A3400、 U20B000、 U20B100U、 20B200、 U20B300、U20B400、 U20B500、 U20B600、 U20B700等9個(gè)故障碼。

4 終端電阻的檢測

為避免信號反射， 在2個(gè)CAN總線用戶上 （在CAN網(wǎng)絡(luò)中的距離最遠(yuǎn)） 分別連接一個(gè)120Ω的終端電阻。 這2個(gè)終端電阻并聯(lián)， 并構(gòu)成一個(gè)60Ω的等效電阻。 關(guān)閉供電電壓后可在數(shù)據(jù)線之間測量該等效電阻。 此外， 單個(gè)電阻可各自分開測量。 通過60Ω等效電阻進(jìn)行測量， 需要把一個(gè)便于拆裝的控制單元從總線上脫開。 然后在插頭上測量CAN-L導(dǎo)線和CAN-H導(dǎo)線之間的電阻。

5 CAN總線的檢測

1） 動(dòng) 力CAN正常時(shí)， 萬用表測得CANH和CAN-L值分別 是 2.6V 和2.2V， 波形測得CAN-H 在2.5 ～3.5V 之間變化，CAN -L 在1.5 ～2.5V 之間變化，如圖7所示。

圖7 動(dòng)力CAN變化特性

2） 低速舒適CAN 正常時(shí)，萬用表測得CAN-H和CAN-L值分別是2.5V和2.2V； 波形測得CAN-H在2.5～3.5V之間變化， CAN-L在1.5～2.5V之間變化， 如圖8所示。

圖8 舒適CAN變化特性

6 結(jié)束語

正確理解總線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)、 工作原理、 故障診斷流程是廣大純電動(dòng)汽車從業(yè)人員的基本要求。 本文僅對2020款比亞迪秦EV工作原理和基本組成及診斷流程做出系統(tǒng)介紹， 擬供同行參考。