純電動汽車CAN信號解析*

辛明華 郭艷萍 竇汝振 茍毅彤

（天津清源電動車輛有限責任公司）

20世紀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、互用性更強的通信協(xié)議，使得其在傳統(tǒng)動力汽車中越來越普及和“低配”。它的同步性以及實時性等眾多優(yōu)點也使得CAN總線技術(shù)在電動汽車中繼續(xù)被推崇和使用。因此在對標純電動汽車時，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車CAN信號的解析過程，最終形成dbc文件，同時對解析出的CAN信號進行匹配驗證。

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（標準幀或擴展幀）以及報文的格式（Intel格式或Motorola格式）；2）解析總線網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，分析各子網(wǎng)絡(luò)的控制部件；3）找出關(guān)鍵信號進行信號解析；4）校驗解析的信號是否正確。

1.1 總線拓撲結(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，并使用網(wǎng)關(guān)服務(wù)器來實現(xiàn)整車的信息共享和網(wǎng)絡(luò)管理。通過實車查找，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，確定報文控制器對應(yīng)關(guān)系，得出CAN網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。圖1示出某純電動汽車CAN網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。

圖1 某純電動汽車CAN網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)顯示界面

驅(qū)動CAN總線系統(tǒng)的受控對象主要包括電機控制器、電池管理系統(tǒng)、DC/DC及充電機等電驅(qū)動總成部件，系統(tǒng)的受控對象直接關(guān)系到汽車的行駛狀態(tài)，對通訊實時性有較高的要求；車身容錯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。

按照總線拓撲結(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進行CAN信號的采集。并線和CANoe監(jiān)控報文示意圖，如圖2所示。

圖2 整車CANoe監(jiān)控報文示意圖

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

擋位：將汽車啟動，進行換擋操作，通過CANoe采集整車CAN報文，并將儀表顯示的擋位信號一同記錄；

車速：啟動汽車，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，通過CANoe采集整車CAN報文，在 SOC 為 30%，40%，50%，60%，70%，80%，90%，100%時分別記錄報文。

上述記錄報文的時間要很短，數(shù)據(jù)過多會影響分析的速度。將采集到的數(shù)據(jù)結(jié)合當時的工況，通過CANoe及MATLAB等工具對數(shù)據(jù)進行解析。

在解析的過程中確定如下內(nèi)容：1）信號所在的ID；2）信號在報文里是Motorola格式還是Intel格式；3）信號在各個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 某純電動車dbc文件

1.3 總線信號校驗

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，在實車上進行驗證。比較監(jiān)控顯示的結(jié)果和整車儀表顯示的報文是否一致，如果一致，證明報文解析是正確的。車速、電池SOC及擋位3個信號的校驗測試方法，如表2所示。

表2 某純電動車總線信號校驗方法

2 結(jié)論

文章對純電動汽車CAN信號解析進行了研究。通過對CAN總線解析流程的梳理，結(jié)合對標車型總線結(jié)構(gòu)形式分析，以通用類CAN總線開發(fā)環(huán)境為基礎(chǔ)，進行總線信號解析，并且對解析結(jié)果進行校驗，為工作人員提供了后續(xù)思路，并對純電動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。