技术文章—新能源汽车CAN总线如何进行错误处理?

  • 日期:02-19
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摘要:介绍了CAN总线关闭对新能源汽车功能和安全性能的影响,并提出了一些合理的建议。

氢燃料电池城市公交车在2019年10月26日第三届中国(佛山)氢能大会上作为一种新的驾驶形式展示,与目前的纯电动汽车和传统汽车相比。然而,新能源汽车网络的实现离不开CAN总线通信。

工程师可以通过CAN总线读取车速、转速和其他信号来控制车辆上的许多电子控制单元。但是,你知道关闭CAN总线会对新能源汽车的功能产生什么影响吗?本文将对此进行详细的分析。

1。为什么CAN总线在新能源汽车中仍然发挥着重要作用?

从事汽车相关行业的小伙伴都知道CAN总线,这是汽车各种电子控制单元之间通信的总线标准。现在几乎所有的汽车制造商都选择使用CAN总线进行通信。CAN总线最初诞生于博世公司,是为了解决汽车中电子控制单元的增加所带来的布线空间矛盾和汽车重量增加等诸多问题。同时,CAN总线将车内所有电气控制单元连接成局域网,实现了信息共享,大大减少了汽车的线束。如图1所示:

图1车载网络

与目前流行的以太网和485总线相比,CAN总线具有以下特点:

总线接入载波侦听,用于无损仲裁、多路接入、冲突避免;

多主机广播结构,自动优先仲裁,实时性强;

传输错误会自动重新传输,并且会自动检查和接收循环冗余校验。数据错误率极低。

差分信号传输抗干扰能力强,适用于车内干扰强的环境;

硬件消息过滤功能可减轻中央处理器的负担。

基于上述特点,CAN总线可以保证整个汽车网络的实时可靠数据传输和正常通信。它在新能源汽车产业中具有不可替代的地位。

2。什么是CAN总线关闭?

车内悬挂着许多电子控制单元节点。当其中一个节点出现故障并进入总线关闭状态时,整个汽车CAN网络的通信将受到很大影响。例如,当汽车碰撞时,传感器向安全气囊电子控制单元发送电信号以处理该信号。当确定安全气囊需要打开时,ECU将立即发出点火信号,并且气体发生器将填充安全气囊以向驾驶员和乘客提供安全保护,如图2所示。如果此时安全气囊电子控制单元处于总线关闭状态,安全气囊无法正常弹出,将导致严重后果。

图2气囊电子控制单元操作示意图

那么,什么是控制器局域网总线关闭?

控制器可以判断错误类型是暂时数据错误(如外部干扰)还是持续数据错误(如内部单元故障、驱动器故障、断线、短路等)。)。因此,当总线上发生连续数据错误时,控制器内部的错误计数器累积到总线关闭的阈值,这可以将导致故障的单元与总线隔离,并且不参与与总线的其他节点的网络通信。如图3所示:

图3错误检测机制

III。CAN总线关闭的原因分析

错误的原因主要是由物理故障引起的,主要由CAN线路引起。这些包括:控制器局域网开路、控制器局域网开路、控制器局域网短路/对控制器局域网开路、控制器局域网对VBAT短路、控制器局域网对GND短路、控制器局域网对GND短路、终端电阻开路等。

除了物理层线路因素之外,它也可能是由控制器或收发器和其他组件的故障引起的。同时,由于CAN总线信号的干扰,CAN信号的发送和接收也有可能是不正确的,这将导致在严重情况下无法正常传输信息,从而更容易关闭CAN总线。

例如,新能源汽车通常指纯电动汽车或混合动力汽车。它的特点是用电池和电容储存容量,然后通过逆变器将其转换成交流电,驱动电机驱动汽车。逆变产生的大电流对CAN总线形成强干扰和串扰,导致控制困难

当控制器局域网总线关闭时,我们可以检查总线关闭寄存器的值来初始化控制器局域网控制器和相关寄存器的驱动。初始化完成后,控制器局域网总线关闭故障将立即解除。为了避免该节点在控制器局域网络中频繁的总线关闭,建议不要在初始化后立即将控制器局域网消息发送到外部。

如上所述,由于车内强干扰,CAN总线也将关闭。为了处理这种现象,我们有以下方法:

由于车内强电流造成的空间磁干扰,CAN电缆应该多绞一些。

CAN接口设计采用CTM1051隔离收发器,限制振幅,防止电子控制单元崩溃;

CAN接口增加了磁环、共模扼流圈等有效的电感保护装置;

消除干扰的外部专用信号保护器,如ZF-12Y 2;

使用桥接继电器CANBridge隔离一些强干扰源。

结合以上内容,当汽车CAN总线出现关机故障时,应分析物理层的CAN线路、CAN控制器和收发器、CAN信号干扰等外部因素,同时分析CAN寄存器和软件处理。在重新启动控制器局域网驱动并恢复正常后,应定期尝试向外传输信息。

V. CAN网络黑匣子-canddu

新能源汽车在发送总线关闭时,我们也希望有相应的CAN报文进行分析,特别是对于意外故障,我们需要可靠的CAN报文作为判断依据。

广州致远电子有限公司推出了CAN网络总线“黑匣子”,我们称之为CANDTU。如图4所示,CANDTU集成了2个或4个符合ISO标准的独立的CAN总线通道,并可配备32G高速SD卡作为标准存储介质,可用于长时间记录、条件记录、预触发记录、定时记录等模式,并可将记录的数据转换成CSV格式或各种主流分析软件的格式,如CANOE和CANScope等,以供以后处理和分析。

Figure 4 CANDTU系列产品原理图

CANDTU可以长时间记录CAN消息,方便工程师查找数据,但不能定位和分析网络稳定性和偶然故障。