學習情境二

電池管理系統(tǒng)測試學習單元2.4動力電池信息管理課程內(nèi)容12345任務導入學習目標理論知識拓展閱讀實踐技能6單元小結任務導入小王在某新能源汽車4S店工作，有一天接了一輛車，師傅讓小王檢測總線終端電阻是否損壞，你知道如何進行規(guī)范的操作么？學習目標1．能通過與客戶交流、查閱相關維修技術資料等方式獲取車輛信息。2．能根據(jù)故障現(xiàn)象制定正確的維修計劃。3．能正確選擇診斷設備進行診斷。4．能正確記錄、分析各種檢測結果并做出故障判斷。5．能根據(jù)環(huán)保要求，正確處理對環(huán)境和人體有害的廢料和損壞的零部件。理論知識電池信息管理的作用CAN總線優(yōu)點CAN總線結構北汽EV160動力電池內(nèi)部總線理論知識電池管理系統(tǒng)需要對電池進行各類信息的監(jiān)測，如電池溫度、單體電池電壓、動力電池總電壓、動力電池總電流等，這些信息需要從低壓控制盒傳輸給主控盒、VCU等，動力電池信息管理系統(tǒng)的作用就是將動力電池監(jiān)測信號、動力電池執(zhí)行器信號（主要是接觸器狀態(tài)）等信息進行輸送、管理、共享等。這些功能主要通過新能源CAN總線實現(xiàn)。2.4.1電池信息管理的作用理論知識控制器局域網(wǎng)（CONTROLLERAREANETWORK，簡稱CAN總線）是BOSCH公司為現(xiàn)代汽車應用領域推出的一種多主機局部網(wǎng)，由于其高性能、高可靠性、實時性等優(yōu)點現(xiàn)已廣泛應用于工業(yè)自動化、多種控制設備、交通工具、醫(yī)療儀器以及建筑、環(huán)境控制等眾多部門。1.CAN總線的優(yōu)點與一般的通信總線相比，CAN總線數(shù)據(jù)通信具有突出的可靠性、實時性和靈活性。其性能特點可以概括如下：（1）CAN是到目前為止唯一具有國際標準的現(xiàn)場總線；（2）CAN為“多主”工作方式，網(wǎng)絡上任一節(jié)點均可在任意時刻主動的向網(wǎng)絡上的節(jié)點發(fā)送信息，不分主從。（3）在報文標識符上，CAN上的節(jié)點分成不同的優(yōu)先級，可滿足不同的實時要求，優(yōu)先級高的數(shù)據(jù)最多可在134us內(nèi)得到傳輸。2.4.2CAN總線優(yōu)點理論知識（4）CAN采用非破壞性總線仲裁技術。當多個節(jié)點同時向總線發(fā)送信息時，優(yōu)先級較低的節(jié)點會主動退出發(fā)送，而最高優(yōu)先級的節(jié)點可不受影響的繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)，從而大大的節(jié)省了總線沖突仲裁時間。（5）CAN節(jié)點只需要通過對報文的標識符濾波即可實現(xiàn)點對點，一點對多點及全局廣播等幾種方式傳送接收數(shù)據(jù)，無需專門的“調(diào)度”。（6）CAN上的節(jié)點的個數(shù)主要取決于總線驅動電路，目前可達110個。在標準“幀”報文標識符(CAN2.0A)可達2032種，而在擴展幀的報文標識符(CAN2.OB)幾乎不受限制。（7）CAN報文采用“短幀”結構，傳輸時間短，受干擾概率低，具有極好地檢錯效果。（8）CAN的每幀信息都有CRC校驗以及其他檢錯措施，具有很好的檢錯效果。2.4.2CAN總線優(yōu)點理論知識（9）CAN節(jié)點在錯誤嚴重的情況下具有自動關閉輸出功能，以使總線上的其它節(jié)點的操作不受影響。（10）CAN的最大通信速率為1Mbps(當總線長為40m時)，直接通信距離可達10km(而當通信速率為5Kbps時)。（11）CAN總線具有較高的性能價格比。它結構簡單，器件容易購置，每個節(jié)點的價格較低，而且開發(fā)技術容易掌握，能充分利用現(xiàn)有的單片機開發(fā)工具。2.4.2CAN總線優(yōu)點理論知識CAN總線系統(tǒng)的控制單元連接方式采用銅纜串行方式。由于控制器采用串行合用方式，因此不同控制器之間的信息傳送方式是廣播式傳輸。也就是說每個控制單元不指定接收者，把所有的信息都往外發(fā)送；由接收控制器自主選擇是否需要接收這些信息。1.北汽EV160動力總線結構北汽EV160動力電池內(nèi)部CAN總線結構如圖2.4.3北汽EV160動力電池內(nèi)部總線理論知識2.4.3北汽EV160動力電池內(nèi)部總線理論知識可以看出，EV160動力電池內(nèi)部的CAN節(jié)點包括低壓控制盒1、低壓控制盒2、主控盒、高壓盒以及和外部VCU進行通訊的通訊端口。低壓控制盒1和低壓控制盒2實現(xiàn)對十個電池模組的監(jiān)控，監(jiān)控信號發(fā)送到CAN總線上，其他控制器需要該信號可以從總線上自由獲取。同樣，主控盒對動力電池內(nèi)部的控制信號也發(fā)送到內(nèi)部總線上，被控對象收到信號后執(zhí)行被控動作。動力電池的總電壓、母線電流等信號通過高壓盒發(fā)送到總線上，以便于其他控制器獲取。外部VCU通過通訊端口和動力電池內(nèi)部進行通訊，以獲得各種信息，同時，也通過內(nèi)部CAN總線讓動力電池內(nèi)部的接觸器等執(zhí)行器進行動作。2.4.3北汽EV160動力電池內(nèi)部總線理論知識2.北汽EV160動力電池內(nèi)部CAN波形北汽EV160動力電池內(nèi)部CAN采用了雙絞線的結構，在雙絞線外部包裹有屏蔽線。CAN-H和CAN-L線兩個終點之間串聯(lián)有兩個60歐姆的電阻，如果進行開路測量，則電阻值應為120歐姆。北汽EV160動力電池內(nèi)部CAN總線采用CAN-H和CAN-L兩條線相互校驗的方式進行通訊，波形如圖2.4.3北汽EV160動力電池內(nèi)部總線理論知識當CAN-H和CAN-L線上電壓都為2.5V時，兩線間的電壓差為2V，為隱形電平，即靜電平；當CAN-H線上電壓升至約3.5V、CAN-L線上電壓降至1.5V時，兩線間的電壓差為2V，此時為顯性電平。CAN總線依靠電平的變化來傳送信息。2.4.3北汽EV160動力電池內(nèi)部總線拓展閱讀CAN總線結構拓展閱讀一般CAN總線包含以下結構：1.硬件硬件結構主要包括各個分布的ECU、控制器、收發(fā)器、CAN-H線、CAN-L線、終端電阻及網(wǎng)關等結構。具體結構如圖2.4.4CAN總線結構拓展閱讀CAN收發(fā)器：安裝在控制器內(nèi)部，同時兼具接受和發(fā)送的功能，將控制器傳來的數(shù)據(jù)化為電信號并將其送入數(shù)據(jù)傳輸線。數(shù)據(jù)傳輸終端：是一個電阻，防止數(shù)據(jù)在線端被反射，以回聲的形式返回，影響數(shù)據(jù)的傳輸。數(shù)據(jù)傳輸線：雙向數(shù)據(jù)線，CAN-H線和CAN-L線相互纏繞，為雙絞線的結構，采用雙絞線自身校驗的結構，既可以防止電磁干擾對傳輸信息的影響，也可以防止本身對外界的干擾。系統(tǒng)中采用高低電平兩根數(shù)據(jù)線，控制器輸出的信號同時向兩根通訊線發(fā)送，高低電平互為鏡像。并且每一個控制器都增加了終端電阻，已減少數(shù)據(jù)傳送時的過調(diào)效應。2.4.4CAN總線結構拓展閱讀網(wǎng)關：由于不同區(qū)域CAN總線的速率和識別代號不同，因此一個信號要從一個總線進入到另一個總線區(qū)域，必須把它的識別信號和速率進行改變，能夠讓另一個系統(tǒng)接受，這個任務由網(wǎng)關來完成。另外，網(wǎng)關還具有改變信息優(yōu)先級的功能。如車輛發(fā)生相撞事故，氣囊控制單元會發(fā)出負加速度傳感器的信號，這個信號的優(yōu)先級在驅動系統(tǒng)是非常高，但轉到舒適系統(tǒng)后，網(wǎng)關調(diào)低了它的優(yōu)先級，因為它在舒適系統(tǒng)功能只是打開門和燈。2.4.4CAN總線結構拓展閱讀2.CAN總線功能CAN總線上的信息：信息是以二進制形式出現(xiàn)的。也就是說控制單元將信息轉換成二進制，CAN總線用電平來模擬二進制，接受控制單元將電平轉換成二進制數(shù)據(jù)，再將二進制數(shù)據(jù)轉換成正常數(shù)據(jù)。2.4.4CAN總線結構拓展閱讀CAN總線上的邏輯信號：CAN-H和CAN-L線采用了相互校驗的方式，各自的信號如圖2.4.4CAN總線結構拓展閱讀3.CAN總線數(shù)據(jù)結構當控制器發(fā)送信息時，并不僅僅是數(shù)據(jù)本身，它同時還帶有屬性數(shù)據(jù)打成數(shù)據(jù)包一起傳送。該數(shù)據(jù)包共有7個數(shù)據(jù)段，分別儲存有開始區(qū)（1位），狀態(tài)區(qū)（11位），檢驗區(qū)（6位），數(shù)據(jù)區(qū)（64位），安全區(qū)（16位），確認區(qū)（2位）和結束區(qū)（7位）。如圖2.4.4CAN總線結構拓展閱讀因為CAN總線采用串行數(shù)據(jù)傳遞（單根數(shù)據(jù)線)方式，如果有多個控制器同時需要發(fā)出信號，那么在總線上一定會發(fā)生數(shù)據(jù)沖突。所有每一個數(shù)據(jù)列都有它的優(yōu)先級。當有多個控制器試圖發(fā)送信息時，它們自己的接收器為信息優(yōu)先級進行仲裁，當其他控制器發(fā)送的信息優(yōu)先級高于自己控制器發(fā)送信息時，通知自己發(fā)送器停止發(fā)送，整個控制器進入接收狀態(tài)。在信息數(shù)據(jù)列中有11位的狀態(tài)區(qū)，這11位二進制中前7位既是發(fā)送信息的控制器標識符，同時又表示了它的優(yōu)先級，即從前往后數(shù)，前面零越多，優(yōu)先級越高。而后4位則是這個控制器發(fā)送不同信息的編號，如發(fā)動機控制單元既要發(fā)送轉速信號，又要發(fā)送水溫等信號，則后4位就有所不同。為了實現(xiàn)發(fā)送和接受的同步，采用信號邊沿對齊和位填充的方式進行同步。2.4.4CAN總線結構實踐技能電池內(nèi)部總線認知實踐技能操作中，請嚴格按照安全規(guī)范進行操作安全提示實踐技能電池內(nèi)部CAN總線系統(tǒng)包括一個主控盒、一個高壓盒、兩個低壓控制盒及動力電池通訊接口，以上部件通過CAN總線連接。電池模組的電壓信號和溫度信號輸入低壓控制盒，低壓控制盒將電壓、溫度信號通過總線和主控盒、高壓盒及動力電池通訊接口進行通訊。2.4.5電池內(nèi)部總線認知實踐技能1.舉升車輛（1）佩戴安全防護套裝；（2）EV160動力電池安裝在汽車底部，通過10個螺栓與汽車底盤連接；（3）動力電池前部有兩個線束，其中一個是動力電池母線線束，當車輛工作時向外輸出高壓電，當充電時向動力電池充電；另一個是低壓通信線束，主要功能是：接觸器控制、通訊及為BMS供電等。2.4.5電池內(nèi)部總線認知實踐技能（1）主控盒，如圖2.4.5電池內(nèi)部總線認知實踐技能（2）高壓盒，如圖2.4.5電池內(nèi)部總線認知實踐技能（3）動力電池通訊接口，如圖2.4.5電池內(nèi)部總線認知實踐技能（4）低壓控制盒，低壓控制盒有兩個，分別控制左右兩側、各五個電池模組，如圖2.4.5電池內(nèi)部總線認知實踐技能（5）電壓測量端子，每個電池模組有11根紅色線纜，用來測量每個電池模塊的電壓，電壓信號通過插頭輸入低壓控制盒，如圖2.4.5電池內(nèi)部總線認知實