CAN网络作为纯电动汽车的重要组成部分，在整车大部分 ECU通讯中起着重要作用．由于电子器件具有一定的缺陷率，需要开发出一套基于 can总线的纯电动汽车故障诊断系统．分析了基于 CAN的车载故障诊断标准 IS0 15765体系结构，设计并开发了基于 CAN网络的故障诊断系统及控制器故障诊断代码，完成诊断系统调试，并进行现场验证，证明设备的可靠性．
关键词 : can总线 ; ISO15765;纯电动汽车 ;故障诊断 中图分类号 : U472. 7文献标识码 : A
Research on Fault Diagnosis System for a Pure Electric Car based on CAN Bus
CUI Shu-chao， CHAI Zhi， NAN Jin-rui ( National Engineering Laboratory for Electric Vehicles，Beijing Institute of Technology，Beijing 100081，China)
Abstract: As an important part of pure electric cars，CAN Network plays a key role in communication among most ECUs. Because of a certain defect rate in electronic devices，it is needed to develop a fault diagnosis system for a pure electric car based on CAN Bus. According to ISO 15765，a fault diagnosis system is developed，its fault diagnosis codes are designed and the system debugging is completed. The reliability of the system is proved in the laboratory.
Key words: CAN Bus，ISO15765，Pure electric car，Fault diagnosis
汽车智能化的发展，导致汽车上电子控制单元载故障诊断标准 IS0 15765体系结构，设计了基于 逐渐增多，某个 ECU出现错误则很难方便的检测CAN网络的故障诊断系统及控制器故障诊断代码，出来，说明传统的线束连接方法早已不能满足要利用瑞典先进的 kvaser usbcan II总线分析仪对求． CAN网络由于其高性能、高可靠性以及独特纯电动汽车下线故障诊断系统的开发展开研究． 的设计，而且能够检测出通信中产生的任何错误而越来越受到人们的重视，被越来越多的汽车制造商1 ISO 15765协议介绍 应用于汽车控制、诊断和通信［1］．福田纯电动环卫车采用基于 SAE-j1939的 CAN通讯协议作为主ISO 15765作为一种基于 can总线的汽车网络通信网络来控制各个控制器的信息传输．文中以福诊断协议，因其在传输机制、时间控制、错误检测田纯电动两吨环卫车为例，分析了基于 CAN的车等方面的优点，目前在汽车网络诊断中得到广泛应
收稿日期 :2012－02－22. 基金项目 :节能与新能源汽车专项 ( Z10110405140001)． 作者简介 :催书超 (1988－)，男，硕士，研究方向 :车载总线技术 .
第 2期崔书超等:基于 can总线的纯电动汽车故障诊断系统·45·
用［2］． ISO 15765网络诊断协议在应用层提供了全面的诊断服务．网络层通过向应用层提供服务接口获得诊断服务数据，通过内部处理将诊断数据转换成符合 CAN网络通信的数据格式，最后通过数据链路层提供的服务接口发送数据． ISO 15765的网络层包含 4种不同类型的协议数据单元 ( PDU)［3］:单帧 ( SF N_ PDU)、首帧 ( FF N_ PDU)、连续帧 ( CF N_ PDU)、流控制帧 ( FC N_ PDU)． ISO 15765-2定义了网络层发送和接收故障信息的诊断服务，所有 CAN的诊断服务是对 ISO 14229的一个补充．诊断信息 ( DM)包含故障灯代码 ( 2-Bytes)和故障诊断代码 ( 4-Bytes)，后者简称DTC．
2整车 CAN网络分析
can总线最初的构想就是为了解决现代汽车中庞大的电子控制装置之间的通讯，减少不断增多的信号线．于是，一个多主方式的串行通讯总线被设计，其他外围控制器可以不受影响地挂在该网络上进行通讯，理论上该网络可以挂无穷多个节点，但由于受网络硬件电器特性的影响，CAN网络最多只能挂 110个节点［4］．福田纯电动环卫车的 CAN网络拓扑如图1．采用两路高速 CAN: CAN1为动力 CAN，传递车速、档位等动力信息，信息刷新速率较快; CAN2为信息 CAN，传递电池电压、温度等信息，信息刷新速度略慢．
can总线通讯原理
福田纯电动 2T环卫车内部采用 CAN网络进行通信，它是基于 SAE-j1939的CAN 2. 0B． SAE J1939的数据帧是以 PDU ( Protocol Data Unit)为单位的，它共有 7个域组成［5-6］:优先权 ( P)、保留位 ( R )、数据页 ( DP )、 PDU格式 ( PF )、 PDU特定场 ( PS )、源地址 ( SA )及数据域 ( Data Field)，如表 1所示．
表 1 PDU格式
| ( bit) |
1 |
|
→ 29 |
 →1 64 |
| P |
R |
DP |
PF |
PS |
SA |
Data Field |
| 1～ 3 |
4 |
5 |
6～ 13 |
14～ 21 |
22～ 29 |
1～ 64 |
优先权 P越小，则优先级越高;保留位 R固定为 0;数据页 DP也固定为 0; PF代表报文帧的传输方式; PS取决于 PF; SA规定为报文 ID的源地址． j1939 PDU的第 4到第 21位为参数值 PGN ( Parameter Group Number)，PGN对数据块 (参数值)进行编号，广播方式下．
ECU根据 PGN识别参数块内容．表 2以电机检测模块为例来说明报文编码规则．
表 2电机控制器报文编码
电机控制器 1# MC1
| 标识符 |
|
数据定义 |
| PGN = 2256 |
位置 |
数据名 |
| P 6 |
R 0 |
DP 0 |
PF PS SA 8 208 239 |
Byte0Byte1Byte2Byte3Byte4Byte5Byte6Byte7 |
实际转矩低字节 实际转矩高字节 控制器直流电压低字节 控制器直流电压高字节 电机控制器温度 电机温度 电机控制器故障信息 保留 |
R、DP、PF、PS由高到低转换为二进制则
为 PNG:
PNG = 0 0 00001000 11010000B = 2256D
将 P、R、DP、PF、PS、SA由高到低组合起来则构成 29位的扩展 ID，ID在报文传输过程中具有唯一性，也具有识别作用，报文的 ID为: ID = 110 0 0 00001000 11010000 11101111B = 403230959D = 1808D0EFH
5故障代码的制订
分析各个节点可能出现的故障，当出现对应的故障的时候，对应的总线呈现隐形置 1，反之显现显性置0．下面为各个控制器遵循规则制订的部分故障代码．
动力电池故障对应的故障代码 : 1，模块电压过高 ; 2，模块电压过低 ; 3，SOC过高、停止充电; 4，SOC过低，需补电 ; 5，过电流 ; 6，温度过高停车 ; 7，电池不匹配．
主电机故障对应的故障代码 : 1，电机控制器温度过高 ; 2，电机温度过高 ; 3，W相 IGBT饱和保护 ; 4，U相 IGBT饱和保护 ; 5，V相 IGBT饱和保护 ; 6，高压欠压 (预充电状态 )．
CAN故障对应的故障代码 : 1，整车控制器掉线; 2，电池管理系统通信异常 ( CAN1); 3，空调系统通信故障; 4，电机控制器通信异常; 5，电池管理系统通信异常 ( CAN2)．
整车控制故障对应的故障代码 : 1，主电机故障; 2，水泵电机故障 ; 3，负极接触器闭合，但 DCDC没有工作 ; 4，电池均衡故障 ; 5，电池箱连接故障 ; 6，电池绝缘故障．
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