辛明華 郭艷萍 竇汝振 茍毅彤

（天津清源電動(dòng)車輛有限責(zé)任公司）

20世紀(jì)80年代推出了串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議CAN，使得汽車上控制系統(tǒng)和檢測系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通信和資源共享問題得到非常有效的解決[1]。CAN發(fā)展至今也衍生出眾多更加完整規(guī)范、互用性更強(qiáng)的通信協(xié)議，使得其在傳統(tǒng)動(dòng)力汽車中越來越普及和“低配”。它的同步性以及實(shí)時(shí)性等眾多優(yōu)點(diǎn)也使得CAN總線技術(shù)在電動(dòng)汽車中繼續(xù)被推崇和使用。因此在對標(biāo)純電動(dòng)汽車時(shí)，解析車輛的CAN信號是分析整車性能、功能和控制策略非常關(guān)鍵的前提條件之一。文章闡述了對國外某純電動(dòng)車CAN信號的解析過程，最終形成dbc文件，同時(shí)對解析出的CAN信號進(jìn)行匹配驗(yàn)證。

1 CAN總線解析流程

CAN總線解析流程為：1）分析數(shù)據(jù)鏈路層的幀類型（標(biāo)準(zhǔn)幀或擴(kuò)展幀）以及報(bào)文的格式（Intel格式或Motorola格式）；2）解析總線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，分析各子網(wǎng)絡(luò)的控制部件；3）找出關(guān)鍵信號進(jìn)行信號解析；4）校驗(yàn)解析的信號是否正確。

1.1 總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)解析

通常汽車網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用多條不同速率的總線分別連接不同類型的節(jié)點(diǎn)，并使用網(wǎng)關(guān)服務(wù)器來實(shí)現(xiàn)整車的信息共享和網(wǎng)絡(luò)管理。通過實(shí)車查找，并結(jié)合樣車的原理圖及維修手冊等資料，依次關(guān)閉控制器，確定報(bào)文控制器對應(yīng)關(guān)系，得出CAN網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。圖1示出某純電動(dòng)汽車CAN網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

圖1 某純電動(dòng)汽車CAN網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)顯示界面

驅(qū)動(dòng)CAN總線系統(tǒng)的受控對象主要包括電機(jī)控制器、電池管理系統(tǒng)、DC/DC及充電機(jī)等電驅(qū)動(dòng)總成部件，系統(tǒng)的受控對象直接關(guān)系到汽車的行駛狀態(tài)，對通訊實(shí)時(shí)性有較高的要求；車身容錯(cuò)CAN總線系統(tǒng)受控對象包括寒地氣候加熱模塊及座椅控制記憶模塊等附加功能配置；電子底盤系統(tǒng)CAN總線系統(tǒng)受控對象主要包括助力轉(zhuǎn)向控制單元、操縱穩(wěn)定控制器、被動(dòng)安全控制器、胎壓監(jiān)測控制器和電子駐車系統(tǒng)控制器等底盤系統(tǒng)控制部件；車身系統(tǒng)CAN總線系統(tǒng)受控對象主要包括門鎖、車窗、后視鏡及照明等控制單元，該總線為低速CAN總線。

按照總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，梳理需要解析的關(guān)鍵CAN信號的參數(shù)列表，如表1所示。

表1 某純電動(dòng)汽車CAN總線信號列表

1.2 總線信號解析

判斷整車診斷接口是否有動(dòng)力CAN，如果有則直接連接CANoe（CANoe是一款汽車總線開發(fā)環(huán)境，可以對CAN通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行建模、仿真、測試和開發(fā)）[2]，如果沒有可以通過其他控制器CAN接口將CAN線并出，接入CANoe進(jìn)行CAN信號的采集。并線和CANoe監(jiān)控報(bào)文示意圖，如圖2所示。

圖2 整車CANoe監(jiān)控報(bào)文示意圖

對驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，制定關(guān)鍵信號的解析策略。確定能夠反映出各個(gè)信號的典型工況。擋位、車速及電池SOC 3個(gè)信號的測試工況為：

擋位：將汽車啟動(dòng)，進(jìn)行換擋操作，通過CANoe采集整車CAN報(bào)文，并將儀表顯示的擋位信號一同記錄；

車速：啟動(dòng)汽車，掛擋，輕踩踏板，保持整車其他工況不變，通過CANoe采集整車CAN報(bào)文（如車速為5，10，15 km/h等），并將儀表顯示的擋位信號一同記錄；

電池SOC：在汽車充電時(shí)，通過CANoe采集整車CAN報(bào)文，在 SOC 為 30%，40%，50%，60%，70%，80%，90%，100%時(shí)分別記錄報(bào)文。

上述記錄報(bào)文的時(shí)間要很短，數(shù)據(jù)過多會(huì)影響分析的速度。將采集到的數(shù)據(jù)結(jié)合當(dāng)時(shí)的工況，通過CANoe及MATLAB等工具對數(shù)據(jù)進(jìn)行解析。

在解析的過程中確定如下內(nèi)容：1）信號所在的ID；2）信號在報(bào)文里是Motorola格式還是Intel格式；3）信號在各個(gè)ID中的起始字節(jié)、起始位和信號長度；4）確定信號的比例因子和偏移量。在確定以上內(nèi)容后，最終形成的dbc文件，如圖3所示。

圖3 某純電動(dòng)車dbc文件

1.3 總線信號校驗(yàn)

將解析出來的CAN信號，形成用于監(jiān)控的dbc文件，使用CANoe工具建立工程文件，加載解析出的dbc文件，在實(shí)車上進(jìn)行驗(yàn)證。比較監(jiān)控顯示的結(jié)果和整車儀表顯示的報(bào)文是否一致，如果一致，證明報(bào)文解析是正確的。車速、電池SOC及擋位3個(gè)信號的校驗(yàn)測試方法，如表2所示。

表2 某純電動(dòng)車總線信號校驗(yàn)方法

2 結(jié)論

文章對純電動(dòng)汽車CAN信號解析進(jìn)行了研究。通過對CAN總線解析流程的梳理，結(jié)合對標(biāo)車型總線結(jié)構(gòu)形式分析，以通用類CAN總線開發(fā)環(huán)境為基礎(chǔ)，進(jìn)行總線信號解析，并且對解析結(jié)果進(jìn)行校驗(yàn)，為工作人員提供了后續(xù)思路，并對純電動(dòng)汽車整車控制策略解析和零部件性能分析起到了重要作用。