電動汽車整車控制系統(tǒng)中的CAN總線通信方式

動力電池是電動汽車的能量源泉，而充電系統(tǒng)是電池獲取能量的主要途徑。

良好的充電系統(tǒng)充分保證了電動汽車的正常使用，非車載充電和車載充電都是電動汽車十分重要的充電方式。 隨著技術(shù)的不斷發(fā)展與進步，我國電動汽車廠商與車載充電機廠商普遍采用高效的CAN通信協(xié)議。 本文在參考已有通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，深入研究電池管理系統(tǒng)（BMS）與車載充電機的CAN通信協(xié)議，可供設(shè)計人員參考借鑒。

電動汽車整車控制系統(tǒng)中采用的是CAN總線通信方式。

主要由內(nèi)部高速CAN網(wǎng)絡(luò)、內(nèi)部低速CAN網(wǎng)絡(luò)和充電系統(tǒng)CAN網(wǎng)絡(luò)組成。

內(nèi)部高速CAN網(wǎng)絡(luò)連接的設(shè)備主要有電池管理系統(tǒng)、電機控制器、車載顯示系統(tǒng)等實時性要求很高的設(shè)備。

內(nèi)部低速CAN網(wǎng)絡(luò)連接的設(shè)備有燈光控制器、空調(diào)控制器、車門及車窗控制器等對實時性要求相對較低的設(shè)備。 充電系統(tǒng)CAN網(wǎng)絡(luò)是專門用于車載充電機/充電樁與電池管理系統(tǒng)之間通信的高速CAN網(wǎng)絡(luò)。 它采用的是擴展數(shù)據(jù)幀格式，連接的設(shè)備有交/直流充電樁、車載充電機、電池管理系統(tǒng)和監(jiān)控設(shè)備等。

在充電系統(tǒng)中，交/直流充電樁是電動汽車整車之外的設(shè)備。

只有電動汽車在充電站充電時才會通過專用電纜將其接入到充電網(wǎng)絡(luò)中。 ?

而車載充電機一直與充電通信網(wǎng)絡(luò)連接，是整車系統(tǒng)的一部分。

在整個CAN通訊網(wǎng)絡(luò)中直流充電樁與車載充電機兩個設(shè)備之間并不會進行信息交換。 它們分別只與電池管理系統(tǒng)進行通訊，所以電池管理系統(tǒng)表現(xiàn)出來的是一對多的通訊特點。

車載充電機CAN通信協(xié)議包括4個流程，分別是充電握手階段、參數(shù)配置階段、充電階段和充電結(jié)束4個階段。

握手階段主要是完成電池管理系統(tǒng)對充電設(shè)備的識別。此階段主要是確定接入的設(shè)備是車載充電機還是直流充電樁（非車載充電）。 以便選擇對應(yīng)的通信協(xié)議，為充電主回路的接通做好鋪墊。 ?

當(dāng)電池管理系統(tǒng)接收到應(yīng)答設(shè)備為車載充電機時，且充電機不是初次使用。

通信過程會直接進入下一階段（參數(shù)配置），而不再進行信息互換。 這是因為車載充電機安裝在電動汽車上，所以不必每次都將設(shè)備信息發(fā)送給電池管理系統(tǒng)。 只需在初次使用時或恢復(fù)出廠設(shè)置后進行一次設(shè)備信息的互換，這有助于充電過程的快速建立。 ?

充電階段主要是完成主回路的導(dǎo)通，為電池充電。

硬件系統(tǒng)為車載充電系統(tǒng)配備了繼電器，用來通斷電路。 當(dāng)車載充電機接入系統(tǒng)時，電池管理系統(tǒng)控制繼電器閉合使主回路導(dǎo)通，實現(xiàn)電池組充電。 在充電完成時，電池管理系統(tǒng)控制繼電器斷開主電路部分。

在電動汽車充電系統(tǒng)中，信息幀的完善與否直接關(guān)系到充電系統(tǒng)的安全性和可靠性。

由于車載充電機安裝在電動汽車上，所以安全監(jiān)控更為重要。 在原有通信協(xié)議的基礎(chǔ)上，電動汽車充電系統(tǒng)協(xié)議需要增加更多的安全監(jiān)控幀，以確保人員和設(shè)備的安全。 ?

比如，BMS與車載充電機之間的信息傳遞都需要等待接收判斷。

如果對方長時間沒有收到通信數(shù)據(jù)，則系統(tǒng)超時，通信失敗。 如果系統(tǒng)在規(guī)定時間內(nèi)收到對方信息，則通信繼續(xù)進行。 BMS和車載充電機的異常判斷分別由各自的控制器完成。 電池管理系統(tǒng)的異常判斷主要有電池組過流檢測、過/欠壓檢測、過高溫/低溫檢測等。 車載充電機的異常判斷主要有輸入過/欠壓檢測、輸出過流檢測、短路保護檢測、過溫檢測、主回路繼電器狀態(tài)檢測等。

電動汽車在終止或者充電完成時，電池管理系統(tǒng)和車載充電機會互相發(fā)送停止充電報文。

報文內(nèi)容記錄了充電是因為何種原因停止的。 如果正常充電完成，報文將會顯示當(dāng)前沒有設(shè)備報錯，充電正常結(jié)束。

目前市場上應(yīng)用最廣泛的為CAN2.0通信協(xié)議，比如迪龍新能源生產(chǎn)的車載充電機采用了CAN2.0B高速通信。

實現(xiàn)了與電池管理系統(tǒng)之間的高速智能通信，可以智能判斷電池連接狀態(tài)是否正確。 ?

它可以獲取電池系統(tǒng)參數(shù)，以及充電前和充電過程中整組與單體電池的實時數(shù)據(jù)。

同時具備與車輛監(jiān)控系統(tǒng)通信功能，智能上傳車載充電機的工作狀態(tài)、工作參數(shù)和故障告警信息。 并且接受啟動充電和停止充電的控制命令。 ?

迪龍新能源的車載充電機除了具備智能通信功能之外，還具有完備的安全防護功能。

比如輸入過壓保護、輸入欠壓告警、輸出過流保護、短路保護…等功能。 在充電過程中，還可以保證電池的溫度和充電電流與電壓不超過允許值。 并且自動根據(jù)電池管理系統(tǒng)的電池信息動態(tài)智能調(diào)整充電電流，自動判斷充電連接器是否連接正確。

迪龍新能源專注于電動汽車車載充電系統(tǒng)及設(shè)備的研發(fā)、生產(chǎn)與銷售。

主要產(chǎn)品包含車載充電機（OBC）、車載DC/DC變換器和車載集成一體機等。 公司擁有汽車級IATF16949體系認證的標(biāo)準(zhǔn)專業(yè)化工廠。 為全球客戶提供高效率、高功率密度、智能化、高可靠的車載電源產(chǎn)品。 ?

公司擁有車載電源核心技術(shù)的自主知識產(chǎn)權(quán)，積累了豐富的研發(fā)及生產(chǎn)經(jīng)驗。

目前，公司產(chǎn)品已配套國內(nèi)外眾多主流車型，是全球知名車載電源制造供應(yīng)商。 2016年，迪龍新能源完成新廠區(qū)的建設(shè)并投產(chǎn)，占地150余畝，擁有自動化及信息化生產(chǎn)流程。 可以為全球客戶提供全方位、大批量、定制化、專業(yè)化的制造服務(wù)，產(chǎn)品值得信賴。?

編輯：黃飛