BYD 2020 款全新秦EV CAN 网络系统工作原理与检修

王文涛， 李耿镇， 胡镇根

（广州城市职业学院机电工程系， 广东广州 510405）

目前， 比亚迪电动汽车均采用CAN总线局域网络系统控制其动力系统、 舒适系统， 该系统的故障往往会导致车辆无法正常工作， 通常来说， 该类系统的工作原理、 故障诊断方法对维修一线人员具有一定难度是汽车维护行业的痛点所在。 因此， 本文以2020款比亚迪秦EV车型为例， 详细介绍CAN总线局域网络系统的基本组成、 工作原理以及故障诊断流程， 这对广大车主、 电动汽车从业人员具有较为现实的工程意义。

1 CAN总线的组成与功能

CAN总线一般由节点、 链路、 终端电阻和网关等组成，CAN 是控制器局域网络 （Controller Area Network， CAN）的简称， 其功能分别为如下。

1） 节点： 指能够挂接在CAN总线上的单元， 并能通过CAN总线实现各个节点间的通信， 以实现复杂的控制过程，如纯电动汽车的CAN系统电池管理器、 车身控制器、 车载充电器等ECU模块为典型网络节点。 节点通常具有三大功能： 一是采集信息并把各种信号转变为数字信号； 二是向总线发送自己的信息； 三是在总线上接收自己的信息。

2） 链路： 就是从一个节点到相邻节点的一段物理连接线路， 中间没有任何其他的交换节点， 是系统中数据传递的载体， 常用为双绞线， 俗称总线。 链路通常具有两大功能： 一是把各节点连接起来； 二是把各节点发出的数字信号发送到别的节点上。

3） 终端电阻： 在线型网络两端 （相距最远的两个通信端口上）， 并联在一对通信线上的电阻。 根据传输线理论，终端电阻可以吸收网络上的反射波， 有效增强信号强度。两个终端电阻并联后的值， 应当基本等于传输线在通信频率上的特性阻抗， 常见车载网络终端电阻取120Ω。

4） 网关： 亦为一个节点， 其主要功能是在不同速率CAN总线之间进行数据通信交换。

2 BYD 2020款秦EV CAN总线系统结构与原理

BYD 2020款秦EV CAN网络属于总线式串行通信网络，其网络拓扑图如图1所示， 主要由启动CAN、 舒适CAN1、舒适CAN2、 动力CAN、 电池子网CAN、 ESC CAN、 网关等组成。

图1 比亚迪全新秦EV CAN网络

1） 启动 CAN。 主要负责车辆启动的控制， 主要控制对象为： BCM （Body Control Module， 车身控制模块）、 IKEY （intelligentkeysystem， 智能钥匙系统）。 传输速率为125kbit/s， 属于低速 CAN， 其终端电阻分别在BCM和智能钥匙系统控制器中。

2） 舒适CAN1。 主要包含BCM车身控制模块、 I-KEY智能钥匙系统、 组合开关、 驻车辅助、 SRS安全气囊、 诊断接口等。 其传输速率为125kbit/s， 属于低速CAN， 其终端电阻分别在网关和线束中。

3） 动力CAN。 主要负责驱动和控制车辆， 主要控制对象为： LBMS低压电池管理系统 （12V电源）、 OBC车载充电器、 整车控制器、 前驱动电机控制器、 电池加热器、 SCU挡位控制器、 动力电池管理器、 通信转换模块、 电池信息采集器、 漏电传感器、 组合仪表、 诊断接口等。 传输速率为 500kbit/s， 属于高速CAN， 其终端电阻分别在网关和电池管理模块中。

4） 电池子网CAN。 主要负责动力电池内部温度、 电压等信息的采集， 传输速率为250kbit/s， 属于高速CAN， 其终端电阻分别在电池管理模块和通信转换模块中。

5） ESC CAN。 该网络系统主要包含TPMS胎压监测系统、 EPB电子驻车控制系统、 ESP车身电子稳定系统、 SAS半自动悬架、 EPS电子助力转向系统、 诊断接口。 该系统主要负责车身稳定性控制， 侧重于车辆安全， 传输速率为500kbit/s， 属于高速CAN， 其终端电阻分别在网关和线束中。

6） 舒适CAN2。 主要包含转向盘开关、 空调控制器、PTC空调加热器、 空调压缩机、 收音机、 旋转机构等。 其传输速率为125kbit/s， 属于低速CAN， 其终端电阻分别在网关和线束中。

3 2020款秦EV网关信号检测

BYD全新秦EV网关控制器连接器G19针脚定义见图2，网关及外围电路如图3～图6 所示。 相关信号的测量流程如下。

图2 G19连接器

图3 启动子网电路图

图4 网关控制器、 舒适网1电路图

图5 动力网电路图

图6 电池子网电路图

3.1 检查电源

1） 断开网关控制器G19连接器。

2） 检查线束端连接器各端子电压和电阻， 标准值见表1和表2， 若正常则进行下一步。

表1 标准电压

表2 标准电阻

若异常， 则为网关电源线断路或短路， 更换线束， 正常则进行搭铁检查。

若异常， 则为网关搭铁线断路或短路， 更换线束， 正常则进行CAN通信检查。若假设电源和搭铁都只有一根在工作， 也是能使车辆上高压电 （OK电）， 但IG1的电源线会使车辆难以下电。

3.2 检查CAN通信线路

1） 断开KJG01连接器， 断开智能钥匙系统控制器KG25（B） 连接器， 检查线束端连接器各端子间电阻， 标准值见表3。

表3 标准电阻

若异常， 则为启动子网主线断路或短路， 更换线束。启动子网线路故障会影响车辆解锁和上高压电。

2） 断开网关控制器G19连接器， 断开GJK02连接器，检查线束端连接器各端子间电阻， 标准值见表4。

表4 标准电阻

若异常， 则为舒适网1主线断路或短路， 更换线束。 舒适网线路故障不会影响车辆上高压电， 但会影响其舒适功能的使用。

3） 断开网关控制器G19连接器， 断开GJB02连接器，检查线束端连接器各端子间电阻， 标准值见表5。

表5 标准电阻

若异常， 则为动力网主线断路或短路， 更换线束。 动力网线路故障会影响车辆上高压电， 且诊断仪扫描不到动力网相关的模块。

4） 断开电池管理器BK45 （A） 连接器， 断开电池包BK51连接器， 检查线束端连接器各端子间电阻， 标准值见表6。

表6 标准电阻

若异常， 则为电池子网主线断路或短路， 更换线束。通常而言， 电池子网线路故障会影响电池管理器系统与电池包之间的通信， 使车辆上不了高压电， 诊断仪读取到P1A3400、 U20B000、 U20B100U、 20B200、 U20B300、U20B400、 U20B500、 U20B600、 U20B700等9个故障码。

4 终端电阻的检测

为避免信号反射， 在2个CAN总线用户上 （在CAN网络中的距离最远） 分别连接一个120Ω的终端电阻。 这2个终端电阻并联， 并构成一个60Ω的等效电阻。 关闭供电电压后可在数据线之间测量该等效电阻。 此外， 单个电阻可各自分开测量。 通过60Ω等效电阻进行测量， 需要把一个便于拆装的控制单元从总线上脱开。 然后在插头上测量CAN-L导线和CAN-H导线之间的电阻。

5 CAN总线的检测

1） 动 力CAN正常时， 万用表测得CANH和CAN-L值分别 是 2.6V 和2.2V， 波形测得CAN-H 在2.5 ～3.5V 之间变化，CAN -L 在1.5 ～2.5V 之间变化，如图7所示。

图7 动力CAN变化特性

2） 低速舒适CAN 正常时，万用表测得CAN-H和CAN-L值分别是2.5V和2.2V； 波形测得CAN-H在2.5～3.5V之间变化， CAN-L在1.5～2.5V之间变化， 如图8所示。

图8 舒适CAN变化特性

6 结束语

正确理解总线网络系统中的结构、 工作原理、 故障诊断流程是广大纯电动汽车从业人员的基本要求。 本文仅对2020款比亚迪秦EV工作原理和基本组成及诊断流程做出系统介绍， 拟供同行参考。