电动汽车CAN报文的解析及应用_钟文浩

新能源汽车汽车电器2017年第6期13·知识园地··PopularKnowledge·电动汽车CAN报文的解析及应用钟文浩（惠州经济职业技术学院，广东惠州516057）摘要：为了更准确地确定电动汽车有关充电部分的故障范围，熟练掌握电动汽车CAN报文非常重要。本文论述CAN报文定义、接收CAN报文的方法以及CAN报文的组成与帧结构；通过实例解析电动汽车整车控制与电池管理系统之间CAN通信报文的含义，并分析如何应用CAN报文的解析来诊断有关电动汽车的故障。关键词：电动汽车；CAN报文；解析；应用中图分类号：U463.6文献标志码：B文章编号：1003-8639（2017）06-0013-04AnalysisandApplicationofElectricVehicleCANMessageZHONGWen-hao（HuizhouEconomicsandPolytechnicCollege，Huizhou516057，China）Abstract：Toaccuratelydeterminethefaultareainelectricvehiclechargingpart，familiaritywithelectriccarCANmessageisessential.ThisarticleintroducesthedefinitionoftheelectriccarCANmessage，itsreceivingmethod，compositionandframestructure;analyzesthemeaningofCANmessagebetweenelectricvehiclecontrollerandbatterymanagementsystembasedonrealcases，anddiscusseshowtoapplyCANmessageanalysistoconductfaultdiagnosis.Keywords：electricvehicle;CANmessage;analysis;application1CAN报文的定义CAN报文是指发送单元向接受单元传送数据的帧。我们通常所说的CAN报文是指在CAN线（内部CAN、整车CAN、充电CAN）上利用ECU和CAN卡接收到的十六进制报文。2如何接收CAN报文1）所需的工具和软件：①手提电脑；②周立功CAN卡；③安装ZLGCANTest软件。2）接收CAN报文的方法：①找到需要的CAN线（如果接收整车报文则要接整车CAN），连接CAN线和CAN卡，确认CANH与CANL未接反；②连接CAN卡和电脑，确认USB接头与CAN卡连接可靠；③打开ZLGCANTest软件，点击打开设备设置波特率（常用的波特率一般为250kbit/s和500kbit/s2种）；④点击启动CAN接收报文；⑤如需保存报文分析，则点击保存。3CAN报文的组成通常接收到的CAN报文由很多部分组成（图1），解析报文时用到的主要是帧ID和数据两部分。3.1帧ID的组成接收到的十六进制的ID实际上是由29位标识符转换而来，目前大多数的通信中都直接给出了相应的帧ID，不需要换算。如表1所示。表1帧ID的组成PRDPPFPSSA311888表1中，P为优先级，有3位，可以有8个优先级（0~7）；R为保留位，有1位，固定为0；DP为数据页，有1位，固定为0；PF为报文的代码，有8位；PS为报文的目标地址（也就是报文的接收方），有8位；SA为报文的源地址（也就是报文的接收方），有8位。图1CAN报文的组成收稿日期：2017-02-23作者简介：钟文浩（1971-），男，广东五华人，高级讲师，硕士，主要从事新能源汽车技术专业的教学与研究。DOI:10.13273/j.cnki.qcdq.2017.06.004汽车电器2017年第6期14·知识园地··PopularKnowledge·3.2数据段的组成数据段一般由1~8个字节（Byte）组成，来代表通信协议中相应的含义。每个字节有2个字符，分为高4位和低4位。有的数据需要相邻的2个字节组合才能表示，则需要分为高字节和低字节。例如，收到表2所示通信协议中需要的报文（ID：1818D0F3）：1818D0F3ce0d007d006d1100。第1个字节ce中的c为高4位，e为低4位。第1、2字节表示总电压，而且注明Byte1为低字节，Byte2为高字节，那么解析时就应该为：0dce。4CAN报文的解析根据需要收到CAN报文之后，需要根据具体的通信协议解析，然后分析解析出的数据是否正确。下面进行报文实例解析。数据类型定义如表4所示。表4数据类型定义数据类型比例因子范围（实际量程）偏移量字节数总电压0.1V/bit0~10000（0~1000）02BYTE总电流0.1A/bit0~65535（-3200~3353.5）-32002BYTE温度1℃/bit0~250（-40~210）-401BYTE电池（SOC）0.4%/bit0~250（0~100%）01BYTE单体最高电池电压0.01V/bit0~1500（0~15）　高4位为箱号（1~15，0无效）低12位电压：0~4095V02BYTE报文内容如表2所示。收到的报文为：1818D0F3ce0d007d006d1100。1）协议中规定报文的第一、二字节表示总电压，高字节在前，低字节在后。又总电压的单位为0.1V。所以在上面的数据中0dce代表总电压，转为十进制为3534，乘以0.1V的单位，则得到总电压值为353.4V。2）协议中规定报文的第三、四字节表示总电流，又总电流的单位为0.1A，偏移量为32000。所以在上面的数据中7d00代表总电流，转为十进制为32000，乘以0.1再减去3200的偏移量等于0，则说明此时电池组没有被充电或放电，电流为0。3）协议中规定报文的第六、七字节表示最高电池电压及位置。单体电池电压单位为0.01V。最高4位代表箱号。所以在上面的数据中116d代表最高电池电压及位置，其中1代表箱号，即最高电池电压在第1箱。116d代表最高电池电压，转为十进制为365，乘以0.01A的单位，则得到最高电池电压为3.65V。5解析CAN报文在处理电动汽车故障时的应用5.1　案例1：江淮3代车仪表无SOC和电池总压1）首先找到相应的通信协议，如表5所示。2）然后通过整车CAN收到相应报文，如表6所示。表2BMS与VCU之间的报文OUTINID通信周期位置数据名SPN电池管理系统整车控制器PGN=6352100ms1ByteUbus（电池系统测量总线电压值）低字节　注：两字节数据低字节在前，高字节在后；同一字节中高位在前；低位在后PRDPPFPSSA600242082432ByteUbus（电池系统测量总线电压值）高字节3ByteIbattery（-/+）（电池充/放电电流）低字节4ByteIbattery（-/+）（电池充/放电电流）高字节5ByteSOC（电池模块SOC）6Byte最高电池模块电压低字节7Byte最高电池模块电压高字节8Byte保留表3BMS与VCU之间29位标识符PRDPPFPSSA31188811000000110001101000011110011根据通信协议换算一个帧ID。如表2所示。表2中，P为优先级，6转为二进制110；R、DP固定为0；PF为8位的报文代码，24转为二进制00011000；PS为8位的目标地址，即整车控制器的地址，在协议中它的地址定义为208，转化为二进制11010000；SA为8位的源地址，即BMS的地址，在协议中它的地址为243，转化为二进制11110011。这些代码合起来为11000000110001101000011110011，转化为十六进制为1818D0F3。以上就是29位标识符（ID）的由来。其中，29位标识符，如表3所示。新能源汽车汽车电器2017年第6期15·知识园地··PopularKnowledge·3）接着找到ID：180460F4的报文（180460F4数据帧扩展帧0x08605f00070c7607d0）进行解析。①当前SOC=95（5f转换为十进制）×1%（分辨率）+0（偏移量）=95%。②电池组电压=3190（0c76转换为十进制）×0.1（分辨率）+0（偏移量）=319。最后得出结论：BMS已经正常发送SOC和电池总压至整车CAN，仪表未显示可能是仪表本身问题或者仪表连接整车CAN线路出了问题。5.2案例2：江淮4代车无法进行慢充1）首先插上充电枪后确认充电回路已形成（充电机直流输出端能测到电池电压）。2）再找到通信协议中BMS的慢充部分，如表7所示。3）然后通过整车CAN接收到报文，如表8所示。4）接着找到ID：403（0x00000403数据帧标准帧0x0803003c0d8e000000）进行解析。①控制指令：03转换为二进制为11—充电器开启，说明BMS允许充电。②充电电流需求=60（003c转换为十进制）×0.1（分辨率）+0（偏移量）=6A。③充电电压需求=3470（0d8e转换为十进制）×0.1（分辨率）+0（偏移量）=347V。最后可以得出结论：在充电回路形成、BMS允许充电、充电需求正常的情况下，充电机仍然无输出，肯定是充电机本身有问题。表5江淮3代电动汽车BMS通信协议字节位信号名称物理含义范围物理范围分辨率偏移量0—SOH电池组健康状态0~1000~100%1%/bit01—CAN_BMS_SOC电池电量0~1000~100%1%/bit02HighCAN_BMS_C电池组电流值0~642550~300A0.1A/bit03Low4HighCAN_BMS_V电池组电压值0~642550~400V0.1V/bit05Low6HighCAN_MAX_EN_C最大允许放电电流0~642550~300A0.1A/bit07Low注：报文名称：FrmBMS_1；ID（hex）：180460F4；发送节点：BMS；接收节点：charger；波特率：250kb/s；发送类型：周期型；发送周期：100ms；字节长度：8。表7江淮4代电动汽车BMS慢充部分通信协议字节位信号名称物理含义范围物理范围分辨率偏移量00CAN_CHARGE_HV_CTRL_CMD充电器高压控制指令00~11　11：充电器开启高压；　00：充电器关断高压；其他：充电器关断高压——12345671HighCAN_CHARGECURRENT_CMD充电电流指令0~10000~100A0.1A/bit02Low3HighCAN_CHARGEVOLTAGE_LIMIT最高充许充电电压0~40000~400V0.1V/bit04Low　注：报文名称：FrmBMS_CHR_CMD；ID（hex）：403；发送节点：BMS；接收节点：charger；波特率：500kb/s；发送类型：周期型；发送周期：200ms，DLC：5。表6通过VCU收到的CAN报文汽车电器2017年第6期16·知识园地··PopularKnowledge·参考文献：［1］刘永木，刘望生，李洪泽.SAEJ1939标准下的汽车CAN通信报文/帧格式［J］.长春工业大学学报（自然科学版），2003（1）：53-55.［2］合肥国轩高科动力能源有限公司.正宇纯电动车电池管理系统与整车系统CAN通信协议（GX-ZY-CAN-V1.00）［Z］.（编辑凌波）表8通过VCU收到的CAN报文美国混合动力公司为SanPedro港提供新的8级燃料电池港口装卸卡车美国混合动力公司为SanPedro港提供新的8级燃料电池港口装卸卡车美国混合动力公司在长滩会议中心举行的先进清洁运输（ACT）博览会期间推出了一款零排放8级燃料电池港口装卸卡车，该车将由总运输解决公司(TTSI)运行，是两台燃料电池示范牵引车之一，计划在洛杉矶港口和长滩港口进行货运。该燃料电池牵引车是一辆Navistar国际的ProStar日间驾驶室车型，配备了美国混合动力公司的FCe80,80kWPEM燃料电池系统和一台具有2900磅-英尺直接驱动扭矩（3700Nm)的500马力牵引电机，其车辆总重量为8万磅，在正常的装卸作业下预计的行驶范围为200英里，并且能在不到9分钟的时间里加满燃料。美国混合动力公司计划通过与基于中国江苏的德威先进材料公司的合作伙伴关系扩大其在康涅狄格州的生产设施。该美国燃料电池公司（USFC）工厂将专注于美国混合动力公司的PEM燃料电池系统的生产，包括FCe80,一款用于重型卡车和公共汽车的80kW燃料电池发动机，以及FCe40,一款40kW用于6级和7级卡车以及中型公交车的燃料电池发动机。紧凑型和高效率的FCe80和FCe40已经被设计来成为集成的受控的和像具有1939诊断传统发动机那样地维修，并且可以轻松地访问关键部件从而最大限度地缩短维修时间。该FC发动机正在利用美国混合动力公司先进的冷冻技术，可以在低至-30℃的温度下起动，没有寒冷气候选项的包装。USFC预计在未来的36个月里将生产和交付1200多台PEM燃料电池发动机，在美国和中国的生产设施的扩张将使该公司每年在美国建造和交付2000台燃料电池发动机以及在中国的额外的2000台发动机。该更大容量的燃料电池发动机生产能力将使车队实现与其他清洁燃料发动机相当的投资回报。德威致力于成功地开发用于商用客车和卡车的燃料电池技术，作为通过我们的4280万美元（3亿人民币）投资在中国的燃料电池生产，并且建立了4.28亿美元（30亿人民币）工业基金的证明。这个与美国混合动力公司新的合作伙伴关系将使得美国燃料电池能够在中国、北美和欧洲满足成本竞争的市场需求。——德威主席ZhouJianming美国混合动力公司已经为世界各地的中型和重型商用卡车、市政车辆以及燃料电池运输公交车提供电动和混合动力牵引驱动系统，运行量超过一百万公里。最近的一体化项目包括纽约卫生部门的混合动力清道车、纽约集装箱码头的混合动力卡车、SunlineTransit的燃料电池公交车、在洛杉矶港和休斯顿港运营的燃料电池8级装卸卡车以及用于夏威夷Hickan空军基地的燃料电池系列车辆（穿梭巴士、小巴、军车、港口卡车）。美国混合动力公司还为Caltrans提供燃料电池清道车。德威公司成立于1995年，是中国最大的高分子材料生产商和经销商。该迅速发展的公司是通用汽车、大众和丰田的供应商以及贵州航天特种车辆有限公司的主要股东之一，近来年同比收入增长近30%。(信息来源：2017.5.3GreenCarCongress）(信息来源：2017.5.3GreenCarCongress）戴朝典编译