匯總新能源汽車CAN總線故障

時間：2024-08-20 10:18:39

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

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[導(dǎo)讀]當(dāng)CAN總線出現(xiàn)故障或數(shù)據(jù)傳輸異常時，往往會出現(xiàn)多種奇怪的故障現(xiàn)象，如儀表板顯示異常，車輛無法啟動，啟動后無法熄滅，車輛動力性能下降，某些電控系統(tǒng)功能失等。這是因為相關(guān)數(shù)據(jù)或信息是通過CAN總線傳輸?shù)?，如果傳輸失敗，那么會產(chǎn)生多種連帶故障，甚至造成整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)癱瘓。

CAN總線是當(dāng)今汽車各電控單元間通信的總線標(biāo)準(zhǔn)，并廣泛應(yīng)用在新能源車中。新能源車的CAN總線故障和隱患將影響駕駛體驗甚至行車安全，如何進(jìn)行CAN總線故障定位及干擾排除呢?本文為設(shè)計師們提供幾點建議。

當(dāng)CAN總線出現(xiàn)故障或數(shù)據(jù)傳輸異常時，往往會出現(xiàn)多種奇怪的故障現(xiàn)象，如儀表板顯示異常，車輛無法啟動，啟動后無法熄滅，車輛動力性能下降，某些電控系統(tǒng)功能失等。這是因為相關(guān)數(shù)據(jù)或信息是通過CAN總線傳輸?shù)模绻麄鬏斒?，那么會產(chǎn)生多種連帶故障，甚至造成整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)癱瘓。

行業(yè)現(xiàn)狀

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

圖1 CAN總線應(yīng)用行業(yè)

新能源車常見故障

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

圖2 保證CAN穩(wěn)定的核心設(shè)計

干擾定位解決方案

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

一般地，CAN總線應(yīng)用在工業(yè)通訊時干擾來源不固定，特別依賴此類頻點分析工具，而當(dāng)CAN總線應(yīng)用于新能源汽車時其干擾源比較單一，多來源于電機(jī)驅(qū)動器，此時分析儀可做整改前、整改后的驗證工具。圖4是FFT分析功能的實際測試案例，CANScope通過FFT頻譜分析統(tǒng)計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?我們從干擾的來源入手。干擾的來源有兩個，傳導(dǎo)與輻射：

針對傳導(dǎo)過來的干擾，我們采取隔離的方式阻斷干擾傳播;

針對輻射過來的干擾，我們采取屏蔽方式隔絕干擾傳播。

1、隔離方案，在CAN收發(fā)器總線端加光耦或磁耦器件，同時為CAN收發(fā)器提供隔離供電，這種隔離方式常被稱作分立器件式隔離方案，如圖5。對于一些對體積、防護(hù)等級、穩(wěn)定性要求高的場合，一體式隔離方案是最優(yōu)選擇。在新能源客車中，大功率空調(diào)壓縮機(jī)系統(tǒng)市場干擾到總線通信導(dǎo)致空調(diào)功能異常，準(zhǔn)車規(guī)級的CTM1051(A)HQ (圖6)在此類場景下有廣泛應(yīng)用。

圖5 分立器件隔離方案