匯總新能源汽車(chē)CAN總線(xiàn)故障

時(shí)間：2024-08-20 10:18:39

關(guān)鍵字： CAN總線(xiàn) 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/a>

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[導(dǎo)讀]當(dāng)CAN總線(xiàn)出現(xiàn)故障或數(shù)據(jù)傳輸異常時(shí)，往往會(huì)出現(xiàn)多種奇怪的故障現(xiàn)象，如儀表板顯示異常，車(chē)輛無(wú)法啟動(dòng)，啟動(dòng)后無(wú)法熄滅，車(chē)輛動(dòng)力性能下降，某些電控系統(tǒng)功能失等。這是因?yàn)橄嚓P(guān)數(shù)據(jù)或信息是通過(guò)CAN總線(xiàn)傳輸?shù)?，如果傳輸失敗，那么?huì)產(chǎn)生多種連帶故障，甚至造成整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)癱瘓。

CAN總線(xiàn)是當(dāng)今汽車(chē)各電控單元間通信的總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)，并廣泛應(yīng)用在新能源車(chē)中。新能源車(chē)的CAN總線(xiàn)故障和隱患將影響駕駛體驗(yàn)甚至行車(chē)安全，如何進(jìn)行CAN總線(xiàn)故障定位及干擾排除呢?本文為設(shè)計(jì)師們提供幾點(diǎn)建議。

當(dāng)CAN總線(xiàn)出現(xiàn)故障或數(shù)據(jù)傳輸異常時(shí)，往往會(huì)出現(xiàn)多種奇怪的故障現(xiàn)象，如儀表板顯示異常，車(chē)輛無(wú)法啟動(dòng)，啟動(dòng)后無(wú)法熄滅，車(chē)輛動(dòng)力性能下降，某些電控系統(tǒng)功能失等。這是因?yàn)橄嚓P(guān)數(shù)據(jù)或信息是通過(guò)CAN總線(xiàn)傳輸?shù)?，如果傳輸失敗，那么?huì)產(chǎn)生多種連帶故障，甚至造成整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)癱瘓。

行業(yè)現(xiàn)狀

目前，國(guó)內(nèi)機(jī)動(dòng)車(chē)保有量已經(jīng)突破三億大關(guān)。由于大量的燃油車(chē)帶來(lái)嚴(yán)峻的環(huán)境問(wèn)題，因此全面禁售燃油車(chē)的日程在全世界范圍內(nèi)被提起。國(guó)內(nèi)新能源汽車(chē)動(dòng)力以鋰電池為主，整個(gè)行業(yè)已經(jīng)進(jìn)入高速發(fā)展階段。我們注意到，除新能源車(chē)、充電樁之外無(wú)人駕駛、智慧停車(chē)等延伸行業(yè)也步入快速發(fā)展期。上述行業(yè)都有一個(gè)共同點(diǎn)——使用CAN總線(xiàn)，因此，CAN總線(xiàn)的應(yīng)用問(wèn)題始終貫穿在新能源行業(yè)的發(fā)展中。

圖1 CAN總線(xiàn)應(yīng)用行業(yè)

新能源車(chē)常見(jiàn)故障

新能源汽車(chē)中的CAN總線(xiàn)故障可從兩個(gè)方面考慮，即通信應(yīng)用層和物理層。應(yīng)用層的問(wèn)題比較依靠軟件的抓包或仿真，而物理層則更依賴(lài)硬件的測(cè)試和模擬。在物理層，CAN總線(xiàn)故障的誘因集中在以下幾個(gè)方面：干擾問(wèn)題、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/a>問(wèn)題、總線(xiàn)容抗阻抗控制、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)規(guī)范及一致性等。本篇文章重點(diǎn)為大家介紹干擾問(wèn)題及干擾解決。

圖2 保證CAN穩(wěn)定的核心設(shè)計(jì)

干擾定位解決方案

如何進(jìn)行CAN總線(xiàn)物理層的干擾定位呢?我們需要借助專(zhuān)業(yè)的干擾分析工具——頻譜分析，CANScope是專(zhuān)業(yè)的CAN總線(xiàn)分析工具，其FFT分析功能可以對(duì)CAN_L、CAN_H、CAN_差分、CAN_共模分別測(cè)試，定位干擾頻點(diǎn)。

一般地，CAN總線(xiàn)應(yīng)用在工業(yè)通訊時(shí)干擾來(lái)源不固定，特別依賴(lài)此類(lèi)頻點(diǎn)分析工具，而當(dāng)CAN總線(xiàn)應(yīng)用于新能源汽車(chē)時(shí)其干擾源比較單一，多來(lái)源于電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，此時(shí)分析儀可做整改前、整改后的驗(yàn)證工具。圖4是FFT分析功能的實(shí)際測(cè)試案例，CANScope通過(guò)FFT頻譜分析統(tǒng)計(jì)定位到干擾源頻率與逆變器頻率吻合。

圖3 被干擾后的CAN總線(xiàn)波形

圖4 使用CANScope的FFT功能

干擾排除解決方案

定位到干擾后如何進(jìn)行干擾排除呢?我們從干擾的來(lái)源入手。干擾的來(lái)源有兩個(gè)，傳導(dǎo)與輻射：

針對(duì)傳導(dǎo)過(guò)來(lái)的干擾，我們采取隔離的方式阻斷干擾傳播;

針對(duì)輻射過(guò)來(lái)的干擾，我們采取屏蔽方式隔絕干擾傳播。

1、隔離方案，在CAN收發(fā)器總線(xiàn)端加光耦或磁耦器件，同時(shí)為CAN收發(fā)器提供隔離供電，這種隔離方式常被稱(chēng)作分立器件式隔離方案，如圖5。對(duì)于一些對(duì)體積、防護(hù)等級(jí)、穩(wěn)定性要求高的場(chǎng)合，一體式隔離方案是最優(yōu)選擇。在新能源客車(chē)中，大功率空調(diào)壓縮機(jī)系統(tǒng)市場(chǎng)干擾到總線(xiàn)通信導(dǎo)致空調(diào)功能異常，準(zhǔn)車(chē)規(guī)級(jí)的CTM1051(A)HQ (圖6)在此類(lèi)場(chǎng)景下有廣泛應(yīng)用。

圖5 分立器件隔離方案