1、規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 1 頁7. 1電動汽車電氣系統的組成7. 2電動汽車整車網絡化控制系統7. 3整車網絡化控制系統設計實例7. 4車輛高低壓電氣系統規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 2 頁 7. 1. 1一般電動汽車電氣系統的組成 7. 1

2、. 2基于CAN總線技術的電動汽車電氣系統的組成 7. 1. 3電動汽車控制系統工作流程規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 3 頁 包括低壓電氣系統、高壓電氣系統和整車網絡化控制系統。 高壓電氣系統l由動力電池/燃料電池、驅動電機和功率轉換器等大功率、高電壓電氣設備組成；l 根據車輛行駛的功率需求完成從動力電池或燃料電池到驅動電機的能量變換與傳輸過程。 低壓電氣系統l采用直流12V或24V電源，一方面為燈光、刮水器等車輛的常規

3、低壓電器供電；l另一方面為整車控制器、高壓電氣設備的控制電路和輔助部件供電。 各種電氣設備的工作統一由整車控制系統協調控制。 7. 1. 1 一般電動汽車電氣系統的組成一般電動汽車電氣系統結構原理圖 規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 5 頁7. 1. 2 基于CAN總線技術的電動汽車電氣系統的組成如果電動汽車采用CAN總線控制技術，則可以 將各個分 系統（模塊）通過通信方式連接， 從而實現整車控制。采用CAN總線的電氣系統更

4、加簡潔，布置更加 簡單。 基于CAN總線的電氣系統結構原理圖規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 7 頁啟動過程l當鑰匙打到“ACC”擋位時，車輛部分電器如音響系統，視頻系統等娛樂系統啟動。l當鑰匙達到“ON”擋位時，此時需要對車輛的部分系統進行供電，此時多數車輛低壓輔助系統全部工作，為高壓啟動進行準備工作。l當鑰匙打到“ST”擋時，車輛高壓啟動系統開始工作，進行一系列預充電和自檢后將主接觸器接通，啟動高壓系統。l為了保證車輛安

5、全，還要進行一系列絕緣監測、電池系統檢測以及主電機控制器等檢測，這些檢測通過之后，車輛方能進入可行駛狀態。規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 8 頁行駛過程l為了保障安全，車輛在行駛中需要隨時監測各種參數，如電量參數、溫度參數、電壓參數、絕緣性能、車輛其它關鍵輔助系統的參數等，這些參數將影響車輛的行駛功能、行駛距離和行駛安全。l電動汽車尤其注重安全性能。為了安全行駛，電量參數、溫度參數、電壓參數及絕緣性能均設有兩級報警。 u電

6、量參數控制u溫度參數控制u絕緣性能控制 規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 9 頁充電過程l在充電時需要對電量參數、溫度參數、電壓參數及絕緣性能進行檢測。l一旦有部分系統參數出現故障，就會提示斷開充電系統，停止充電，避免出現安全隱患。 電動汽車控制系統工作流程圖返回規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工

7、程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 11 頁7. 2. 1整車控制器7. 2. 2能源管理系統7. 2. 3通信系統規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 12 頁組成l控制器主芯片，Flash存儲器和RAM儲存器及相關電路l控制器主芯片的輸出與Flash存儲器和RAM存儲器的輸入相連。l通過CAN總線接口連接到整車的CAN網絡上與整車其余控制節點進行信息交換和協調控制。l控制器硬件 微處理器、CAN通信模塊、BOM調試模塊

8、、串口通信模塊、電源及保護電路模塊等7. 2. 1整車控制器規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 13 頁功能l（1）接受、處理駕駛員的駕駛操作指令，并向各個部件控制器發送控制指令，使車輛按駕駛期望狀態行駛。l（2）與電機、DC/DC、蓄電池組等進行可靠通信，通過CAN總線進行狀態的采集輸入及控制指令的輸出。l（3）接收并處理各個零部件信息，結合能源管理單元提供當前的能源狀況信息。l（4）系統故障的判斷和存儲，動態檢查系統信息，

9、記錄出現的故障。l（5）對整車具有保護功能，視故障的類別對整車進行分級保護，緊急情況下可以關掉發電機及切斷母線高壓系統。l（6）協調管理車上其它電器設備。7. 2. 1整車控制器規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 14 頁原理l整車控制器是一個多輸入、多輸出、模數電路共存的復雜系統，其各個功能電路相對獨立。l按照模塊化思想設計硬件系統的各個模塊 最小應用系統模塊、電源模塊CAN通信模塊、串口通信模塊、數/模輸入輸出模塊lMCU

10、是整車控制器的核心，它負責數據采集和處理、邏輯運算以及控制的實現等，MCU的選取是整個硬件設計過程中最重要的任務。7. 2. 1整車控制器豐田公司整車控制器原理圖 天津大學設計的整車控制器原理圖規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 17 頁能源管理系統的功用l對電動汽車動力系統能源轉換裝置的工作能量進行協調、分配和控制的軟、硬件系統統稱為能源管理系統。l能源管理系統的硬件由一系列傳感器、控制單元ECU和執行元件等組成，軟件系統的

11、功能主要是對傳感器的信號進行分析處理，對能源轉換裝置的工作能量進行優化分析，并向執行元件發出指令。l在滿足汽車基本技術性能和成本等要求的前提下，根據各部件的特性及汽車的運行工況，實現能量在能源轉換裝置之間按最佳路線流動，使整車的能源利用效率達到最高。規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 18 頁純電動汽車的能源管理系統組成規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL

12、OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 19 頁純電動汽車的能源管理系統電池荷（充）電狀態指示器u電動汽車蓄電池中儲存多少電能，是電動汽車行駛中必須知道的重要參數，滿足這一需要的儀表即電池荷（充）電狀態指示器。u電池充、放電時呈現明顯的非線性和非常小的動態內阻，并且隨著充電次數的增加，各特性參數均有變化。電池能夠放出電量的多少與充電狀態、放電方式等有關。u計算靜態剩余電量時，應考慮電池放電電流、溫度、電池老化和自放電等對容量的影響。剩余電量的預測可采用檢測電壓和內阻，進一步計算電量的方法。規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN

13、INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 20 頁純電動汽車的能源管理系統電池管理系統（1）防止蓄電池過充電。（2）防止蓄電池過放電。（3）溫度控制及平衡。（4）能源系統信息顯示。（5）電池狀態測試及顯示。一種標準的電池管理系統規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 22 頁KiK3Ki+1絕對值電路R3R4R1R2

14、UABK1K2Kn+1E1E2E3EiEnAB單號開關的一端依次接奇數號電池的負極單號開關的一端依次接奇數號電池的負極另一端接檢測總線另一端接檢測總線A點；點；雙號開關的一端依次接偶數電池的負極，雙號開關的一端依次接偶數電池的負極，另一端接檢測總線另一端接檢測總線B點點 單體電池電壓測量 規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 23 頁開關陣每次導通兩個，次序為：K1K2、K2K3、KiKi+1、Kn-1Kn、KnKn+1當第i和

15、i+1開關導通時，A、B上的電壓分別為：iiABEU) 1(繼電器切換提取電壓規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 24 頁制動能量回饋系統1.制動能量回饋系統組成 規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 25 頁制動能量回饋系統2.制動能量回饋發電系統的基本原理u

16、一般而言，制動能量回饋發電系統發電電壓總是低于蓄電池電壓。u因此為了使制動能量回饋發電系統發出的電能充入蓄電池，必須采用專門的控制系統，使電動機工作于再生制動模式。u工作時，將電動機電樞驅動電流斷開，電樞兩端接入一個開關電路。規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 26 頁再生制動、 能量回饋系統原理圖 再生制動能量回饋規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF

17、 AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 27 頁制動能量回饋系統l2.制動能量回饋發電系統的基本原理u當開關閉合時，電動機感應電勢引起的感應電流經開關K形成回路，感應電流 u當開關K斷開時，則回饋電流為制動電流 u于是，電機再生制動過程的電能便充入蓄電池儲存起來。1/iERR cb（+）2/cdiEURR規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 28 頁制動能量回饋的具體過程可分

18、為三個階段 規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 29 頁制動能量回饋系統制動能量回饋發電系統的基本原理u三個階段（1）續流階段 (/ )0/(/)R L tiERIER e （2）電流反向階段 1- R/ LtEEiIeRR （）（ +）（3）回饋能階段 (/ )LLon()R L tUEUEiIeRR充電電能 off0TE i dt 規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOG

19、YSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 30 頁制動能量回饋系統3.電動汽車制動能量回（收）饋系統u由于制動能量回收系統是和液壓制動系統一起工作的，因此經常把此二者合稱為制動能量回收液壓制動系統。u當儲能器被完全充滿時，制動能量回收則不能起到制動作用，制動力就只能由常規的液壓制動系統來提供。u制動能量回收液壓制動系統的功用是節約制動能源、回收部分制動動能。規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學

20、院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 31 頁制動能量回饋系統3.電動汽車制動能量回（收）饋系統u制動能量回收液壓制動系統一般應滿足四方面的要求 （1）液壓制動力矩應該可以根據制動能量回收力矩的變化進行控制，最終使駕駛員獲得所希望的總力矩。（2）為了使車輛能夠穩定的制動，前后輪上的制動力必須很好的平衡分配。（3）由于在電動汽車上沒有發動機驅動的液壓泵，所以需要有個電動泵來提高液壓。（4）為了防止汽車發生滑移，加在前后輪上的最大制動力應低于允許的最大值。規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGI

21、NEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 32 頁制動能量回收-液壓制動系統組成 單軸驅動 規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 33 頁制動能量回收-液壓制動系統組成 雙軸驅動 規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 34 頁電動汽車制動力矩的

22、分配比例 規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 35 頁制動能量回收時所損失的能量 規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 36 頁制動能量回收制動系統的協調系統 規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHO

23、OL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 37 頁7. 2. 3 通信系統1CAN總線l CAN ( Controller Area Network ) 控制器局域網絡。l CAN最初由德國BOSCH公司為汽車監測、控制系 統而設計。l 現代汽車越來越多采用電子控制裝置，需檢測及交 換大量數據，采用總線技術是必然途徑。規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 38 頁現代

24、汽車電子控制技術發展趨勢現代汽車電子控制技術發展趨勢l汽車電子技術的發展汽車電子技術的發展汽車上電子裝置越來越多汽車上電子裝置越來越多汽車的汽車的整體布置空間縮小；整體布置空間縮小； l傳統電器設備多為點到點通信傳統電器設備多為點到點通信導致了龐大的線束；導致了龐大的線束； l大量的連接器導致可靠性降低；大量的連接器導致可靠性降低；l存在冗余的傳感器。存在冗余的傳感器。規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 39 頁 現代汽車電子

25、控制系統分類現代汽車電子控制系統分類l單獨控制系統單獨控制系統 由一個電子控制單元控制一個工作裝置或系統的電子控制系由一個電子控制單元控制一個工作裝置或系統的電子控制系統，如發動機控制系統、自動變速器等。統，如發動機控制系統、自動變速器等。l集中控制系統集中控制系統 由一個電子控制單元同時控制多個工作裝置或系統的電子控由一個電子控制單元同時控制多個工作裝置或系統的電子控制系統，如汽車底盤控制系統。制系統，如汽車底盤控制系統。l控制器局域網絡系統控制器局域網絡系統 由多個電子控制單元同時控制多個工作裝置或系統，各控制由多個電子控制單元同時控制多個工作裝置或系統，各控制單元的共用信息通過總線互相傳

26、遞。單元的共用信息通過總線互相傳遞。規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 40 頁從中央控制單元到網絡系統從中央控制單元到網絡系統規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 41 頁從中央控制單元到網絡系統從中央控制單元到網絡系統規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HAR

27、BIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 42 頁l通過總線將汽車上的各種電子裝置與設備連成一個網絡，通過總線將汽車上的各種電子裝置與設備連成一個網絡，實現相互之間的信息共享；實現相互之間的信息共享；l減少了線束，可更好地控制和協調汽車的各個系統，使汽減少了線束，可更好地控制和協調汽車的各個系統，使汽車性能達到最佳。車性能達到最佳。車用網絡車用網絡CAN busCAN bus的發展的發展19971997年年, ,大眾公司大眾公司PASSATPASSAT舒適系統采用舒適系統

28、采用CAN busCAN bus，62.5Kbit/s62.5Kbit/s9898年年 PASSATPASSAT和和GOLFGOLF驅動系統增加驅動系統增加CAN busCAN bus，500Kbit/s500Kbit/s20002000年，年，PASSATPASSAT和和GOLFGOLF采用了采用了帶有網關的第二代帶有網關的第二代CAN busCAN bus20012001年，大眾舒適系統年，大眾舒適系統 CAN busCAN bus提高到提高到100Kbit/s100Kbit/s，驅動系統，驅動系統 500Kbit/s500Kbit/s20022002年，年，PQ24PQ24平臺使用帶有車

29、載網絡平臺使用帶有車載網絡控制單元的第三代控制單元的第三代CAN busCAN bus20032003年，年，PQ35PQ35平臺使用五重結構的平臺使用五重結構的CAN busCAN bus系統，出現了單線的系統，出現了單線的 LIN busLIN bus規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 44 頁主要采用主要采用2條條CAN。一條用于驅動系統高速一條用于驅動系統高速CAN，速率，速率500kb/s。 實時性要求較高的控制單元

30、，如發動機、電動機等實時性要求較高的控制單元，如發動機、電動機等一條用于車身系統低速一條用于車身系統低速CAN，速率，速率100kb/s。l針對車身控制，如車燈、車門、車窗等信號采集及反饋。針對車身控制，如車燈、車門、車窗等信號采集及反饋。l特征是信號多但實時性要求低，實現成本要求低。特征是信號多但實時性要求低，實現成本要求低。 汽車上的網絡連接方式汽車上的網絡連接方式發動機ECU自動變速器ECUABS/TCSECU安全氣囊ECU電控懸架ECU巡航控制ECU動力轉向ECU電機控制ECU電池管理ECU燈光控制ECU刮雨洗滌控制ECU電動座椅ECU門鎖防盜ECU電動車窗ECU后視鏡喇叭ECU氣候控

31、制ECU警告信號ECU儀表顯示ECU整車控制器ECU（網關）整車控制器ECU（網關）高速總線低速總線故障診斷ECU規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 46 頁規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 48 頁CAN 儀表CAN 驅動CAN 信息CAN 舒適 CAN

32、診斷規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 49 頁+1V-1V干擾同時作用于兩根導線干擾同時作用于兩根導線產生的電磁波輻射相互抵消產生的電磁波輻射相互抵消0 V數據傳輸線數據傳輸終端數據傳輸終端CAN收發器CAN收發器CAN-BUS系統組成系統組成控制單元在某一時間段只能進行發送或接受一項功能?？刂茊卧谀骋粫r間段只能進行發送或接受一項功能。邏輯邏輯“1”“1”：所有控制器開關斷開；總線電平為：所有控制器開關斷開；總線電平為5

33、5V V；CanbusCanbus未通訊未通訊。邏輯邏輯“0”“0”：某一控制器閉合；總線電平為：某一控制器閉合；總線電平為0 0伏；伏； CanbusCanbus進行通訊進行通訊。CAN bus收發器收發器規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 51 頁為了清楚起見為了清楚起見CAN導線分別用單顏色來表示，導線分別用單顏色來表示，CAN-High線線是黃色，是黃色，CAN-Low線是綠色線是綠色數據傳輸線數據傳輸線 CAN-Hi

34、gh CAN-Low規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 52 頁不同區域不同區域CAN busCAN bus總線速率和識別代號不同，一個信號要從一總線速率和識別代號不同，一個信號要從一個總線進入另一個總線，必須把識別信號和速率進行改變，這個總線進入另一個總線，必須把識別信號和速率進行改變，這個任務由網關個任務由網關(Gateway)(Gateway)完成。完成。網關還具有改變信息優先級的功能。如車輛發生相撞事故，氣網關還具有改

35、變信息優先級的功能。如車輛發生相撞事故，氣囊控制單元會發出負加速度傳感器信號，信號優先級在驅動系囊控制單元會發出負加速度傳感器信號，信號優先級在驅動系統非常高，但轉到舒適系統后，網關調低了它的優先級。統非常高，但轉到舒適系統后，網關調低了它的優先級。網關網關 2002年年 Polo Gateway規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 53 頁CAN數據總線上的信號變化數據總線上的信號變化規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARB

36、IN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 54 頁CAN-High線和線和 CAN-Low線上的信號轉換線上的信號轉換差動信號放大器差動信號放大器處理來自處理來自CAN-High線和線和CAN-Low線信號，線信號，將轉換后的信號傳至控制單元的將轉換后的信號傳至控制單元的CAN接收區。接收區。差動信號放大器用差動信號放大器用CAN-High線上的電壓減去線上的電壓減去CAN-Low線上線上的電壓就得出了輸出電壓，用這種方法可以消除靜電平（對的電壓就得出了輸出電壓，用這種方法

37、可以消除靜電平（對于于CAN驅動數據總線來說是驅動數據總線來說是2.5V）或其它任何重疊的電壓。）或其它任何重疊的電壓。CAN數據總線差動信號放大器內的干擾過濾數據總線差動信號放大器內的干擾過濾由于由于CAN-High線和線和CAN-Low線是扭絞在一起的，干擾脈線是扭絞在一起的，干擾脈沖沖X就總是有規律地作用在兩條線上。就總是有規律地作用在兩條線上。由于差動信號放大器總是用由于差動信號放大器總是用CAN-High線上的電壓（線上的電壓（3.5V-X)減去減去CAN-Low線上的電壓線上的電壓(1.5V-X)，因此在經過處理后，因此在經過處理后,差動信號中就不再有干擾脈沖了差動信號中就不再有干

38、擾脈沖了.(3,5V - X) - (1,5V - X) = 2V規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 57 頁CAN總線上控制單元的作用就像是總線上控制單元的作用就像是CAN上一個負載電阻（因為上一個負載電阻（因為裝有電子元件）。取決于聯接的控制單元數量和其電阻。裝有電子元件）。取決于聯接的控制單元數量和其電阻。CAN導線負載電阻導線負載電阻規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNO

39、LOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 58 頁CAN總線拓撲結構圖規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 59 頁應用層（Application）數據鏈路層（Date link）物理層（Physical）物理層（Physical）數據鏈路層（Date link）應用層（Application）物理介質CAN ISO/OSI的三層模型MCUCAN控制器

40、CAN收發器CAN通訊接口CAN控制器耦合器CAN驅動器Canbus 的數據結構數據包有7個數據段: 開始區（1位），優先級別區（11位），檢驗區（6位）數據區（64位），安全區（16位），確認區（2位）和結束區（7位）開始區優先級別區未使用數據區確認區檢驗區數據量16位冗余校驗碼結束區規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 62 頁CAN總線主要特點（1）CAN采用多主機工作方式，網絡上任一節點都可以在任何時刻主動向網絡請求發送

41、報文。（2）采用非破壞性的總線仲裁技術。（3）通過報文濾波即可實現點對點、一點對多點甚至全局 廣播的通信，不必專門“調度”。（4）采用短幀結構，減小傳輸時間。差分方式的數據傳 輸，具有較強的抗干擾能力。（5）節點在錯誤嚴重的情況下具有自動關閉的功能。（6）節點數取決于總線驅動電路，最多可達110個，報文標 識符可達2032種（CAN2.0A）。 規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 63 頁2LIN總線7. 2. 3 通信系統L

42、ocal Interconnect Network基于（UART）串行通信的格式，降低了硬件成本，在軟件和系統設計上也能更容易地兼容其它網絡協議。 LIN 的目標是為現有汽車網絡(如CAN 總線)提供輔助功能，因此LIN總線是一種輔助的總線網絡UART Universal Asynchronous Receiver transmitter 通用異步收發器 規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 64 頁2LIN總線7. 2. 3

43、通信系統主要特點（1）低成本。（2）極少的信號線即可實現國際標準ISO9141規定。（3）傳輸速率最高可達20kbit/s。（4）單主控器/多從設備模式，無需仲裁機制。（5）從節點不需要晶振或陶瓷振蕩器就能實現自同步。（6）保證信號傳輸的延遲時間。（7）不需要改變LIN從節點硬件和軟件就可增加節點。（8）一個LIN網絡上節點數目小于12個，共有64個標識符。規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 65 頁3TTCAN總線 7. 2

44、. 3 通信系統TTCAN（Time-Trigger Controller Area Network）TTCAN基于自己的時間控制器發送包含有全局時間參考幀，網絡中的其它節點都要求與此全局時間同步。每兩個參考幀之間的時間段稱為一個基本循環，它包含有多個時間窗口。獨占時間窗里只允許某個特定的消息發送;仲裁時間窗允許多個消息幀在這段時間內傳送;空閑時間窗用于以后系統的擴展。規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 66 頁3TTCAN總

45、線 7. 2. 3 通信系統主要特點 帶寬利用率高、通信延遲低以及消息傳輸可管理與可預測等特點。 對于解決分布式實時控制系統中的消息延遲與容錯具有重要的意義。規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 67 頁4FlexRay總線7. 2. 3 通信系統FlexRay是繼CAN和LIN之后的最新研究成果，非常適用于線控系統。FlexRay兩個信道上數據速率最大可達到10Mbit/s，總數據速率可達到20Mbit/s，網絡寬帶是CAN的

46、20多倍。FlexRay還能夠提供很多CAN網絡所不具有的可靠性特點。FlexRay可以進行同步（實時）和異步的數據傳輸，來滿足車輛中各種系統的需求。規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 68 頁4FlexRay總線7. 2. 3 通信系統主要特點（1）支持靜態時間和動態時間驅動的兩種信息機制。（2）高的數據傳輸傳輸率和網絡使用率。（3）靈活的容錯能力，支持單通道和雙通道操作。（4）可靠的錯誤檢錯功能。（5）滿足汽車環境要求和質

47、量要求的控制器和物理層。（6）可采用多種網絡拓撲結構。規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 69 頁規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 70 頁車載網絡的應用等級圖 返回規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOG

48、YSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 71 頁整車網絡化控制系統實現的功能l（1）實現系統協調控制。根據電池管理系統提供的能量信息，保證車輛在正常模式行駛、安全模式（能量低時提前報警）和強制停車。l（2）對整車各個系統進行監控。檢測整車各個系統信息，并進行報警。l（3）整車信息顯示及故障報警。對全車信息進行顯示并對故障進行分析、報警。l（4）實現對車身包括燈光、車門、殘疾人踏板等控制。7. 3 整車網絡化控制系統設計實例整車網絡化控制系統原理 返回規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF

49、 TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 73 頁7. 4. 1高低壓電氣系統組成7. 4. 2高壓電氣系統的安全性7. 4. 3電磁兼容設計的必要性和常用方法規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 74 頁 高壓電氣系統主要功用是：根據車輛行駛的功率需求完成從動力電池或燃料電池到驅動電機能量變換與傳輸過程。 在傳統燃油汽車中，電動助力轉向

50、系統、制動系統等主要由低壓電氣系統供電; 在電動汽車中，對于功率較大子系統如制動氣泵電機、電動助力轉向系統和電動空調等一般采用高壓供電。 燃油汽車與電動汽車低壓電氣系統二者主要區別: 燃油汽車輔助蓄電池由與發動機相連發電機充電; 電動汽車輔助蓄電池由動力電池通過DC/DC變換器充電。規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 75 頁組成l動力電池/燃料電池l驅動電機l功率轉換器 7. 4. 1 高低壓電氣系統組成整車高壓電氣系統原理

51、 規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 77 頁功率轉換器 l功率轉換器可分為直流/直流（DC/DC）變換和直流/交流（DC/AC）變換兩類。l電動汽車電氣系統中的功率轉換器主要是DC/DC變換器，它是實現電氣系統電能變換和傳輸的重要電氣設備。l電動汽車的DC/DC變換器主要功能 給車燈、ECU、小型電器等車輛附屬設備供給電力； 向附屬設備電源充電。7. 4. 1 高低壓電氣系統組成規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN

52、 INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 78 頁直流電源DC-DC主電路負載控制電路duouDC/DC變換器一般結構規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 79 頁功率轉換器 lDC/DC功率變換電路主要類型正激型反激型升壓型降壓型升/降壓型反相型推挽式正激型半橋式正激型全橋式正激型7. 4. 1 高低壓電氣系統

53、組成規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 80 頁絕緣型DC/DC變換器 負極與車身絕緣規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 81 頁非絕緣型 DC/DC變換器 負極與車身相連規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOL

54、OGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 82 頁123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:5-Aug-2000 Sheet of File:D:licircuitlihong.ddbDrawn By:QDLCZVducaQDLCZVduccQDLCZVducbQDLCZVducdiCioioioioQ導通Q關斷Q關斷時電感電流為零Buck電路圖LiLiLi123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:5-Aug

55、-2000 Sheet of File:D:licircuitlihong.ddbDrawn By:QDLCZVducaQDLCZVduccQDLCZVducbQDLCZVducdiCioioioioQ導通Q關斷Q關斷時電感電流為零Buck電路圖LiLiLiTtVVondoBuck 降壓變換器123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:5-Aug-2000 Sheet of File:D:licircuitlihong.ddbDrawn By:QDLCZVducaQDLCZVduccQDLCZVducbQDLCZVducdiCioioioi

56、oQ導通Q關斷Q關斷時電感電流為零Buck電路圖LiLiLi規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 83 頁開關管導通,電感激磁,電流線性上升開關管關斷,電感去磁, 電流線性下降odLVVdtdiLSodLLfVVi)()(升oLVdtdiLSoLLfVi)1 ()(降123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:5-Aug-2000 Sheet of File:D:licirc

57、uitlihong.ddbDrawn By:QDLCZVducaQDLCZVduccQDLCZVducbQDLCZVducdiCioioioioQ導通Q關斷Q關斷時電感電流為零Buck電路圖LiLiLi123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:5-Aug-2000 Sheet of File:D:licircuitlihong.ddbDrawn By:QDLCZVducaQDLCZVduccQDLCZVducbQDLCZVducdiCioioioioQ導通Q關斷Q關斷時電感電流為零Buck電路圖LiLiLiBuck 降壓變換器規格嚴格 功

58、夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 84 頁Boost升壓變換器123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:27-Jul-2000Sheet of File:D:licircuitlihong.ddbDrawn By:QDLCZVduciCioBoost電路圖iLQDLCZVduciCioiLQDLCZVduciCioiLQDLCZVduciCioiLbQ導通Q關斷Q關斷時電感電流為零

59、adc123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:27-Jul-2000Sheet of File:D:licircuitlihong.ddbDrawn By:QDLCZVduciCioBoost電路圖iLQDLCZVduciCioiLQDLCZVduciCioiLQDLCZVduciCioiLbQ導通Q關斷Q關斷時電感電流為零adc123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:27-Jul-2000Sheet of File:D:licircuitlihong.ddbDrawn By:Q

60、DLCZVduciCioBoost電路圖iLQDLCZVduciCioiLQDLCZVduciCioiLQDLCZVduciCioiLbQ導通Q關斷Q關斷時電感電流為零adc1doVVBoost 升壓變換器規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 85 頁123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:27-Jul-2000Sheet of File:D:licircuitlihon