1、新能源汽车电气技术2018新能源汽车的高电压组件采用了自安全设计结构，其控制系统能够可靠识别会给车主和技术人员带来危险的故障，并立即关闭高电压系统，确保工作部件上不再有危险电压。即便只取下高电压部件的一个盖板，高电压系统也会自动关闭。高电压系统采用容错设计结构，因此仅出现一个故障时没有直接危险。高电压系统的自诊断功能确定故障后会将其记录在故障码存储器内，这种情况下可以无危险地继续行驶。通过本任务的学习，熟悉新能源汽车国家高压法规相关要求。任务1 整车控制系统的功能和网关的测量相关知识整车控制系统概述整车控制系统功能整车控制策略整车动力输出控制整车控制系统关联图整车控制系统关联图1.整车控制系统
2、概述整车控制系统概述整车控制器是车辆控制系统的网关，所有信号都要经它处理，如图所示。1.1整车控制部分整车控制部分的功能主要是判断操纵者意图，根据车辆行驶状态、电池和电机系统的状态合理分配动力，使车辆运行在最佳状态。行车控制模式分以下三级。 正常模式：按照驾驶人意图、车辆载荷、路面情况和气候环境的变化，调节车辆的动力性、经济性和舒适性。 跛行模式：当车辆的某个系统出现中度故障时，将不采纳驾驶人的加速请求，启动跛行模式，最高车速 9km/h。 停机保护模式：当车辆的某个系统出现严重故障时，控制器将停止发出指令，进入停机状态。1.2电机及电机驱动部分电机及其驱动部分是电能和机械能相互转换的子系统，
3、其功能是接收整车控制器的转矩信号，驱动车辆行驶、转向和再生制动能量回收，同时监控电机系统状态，并进行故障警告和处理。1.3电池、电池管理和电压转化部分这部分的作用主要是进行能量的储存及释放、需要电压的转换和电池状态的检测等。1.4传动装置传动系统在整车中起到动力传递的作用，驱动电机的转矩通过传动系统传递到车轮，使车辆可以按照驾驶人意图行驶。纯电动汽车的传动系统可采用单档减速器，也可与传统汽车一样，采用多档位、手动档、自动档等变速器。2. 整车控制系统功能整车控制系统功能新能源汽车整车控制器主要功能如下： 自诊断整车控制系统自检。 故障警告车辆所有电控系统故障通过仪表显示。 通信全车控制器、诊断
4、仪、充电桩（ CAN 线）。 驱动控制转矩需求和旋转方向。 能量管理功能放电和能量回收。 辅助系统控制电动空调、暖风和散热风扇等。 整车安全管理跛行、停机保护、防误操作（不踩制动踏板选档无效）。 整车信息管理车载显示（仪表或多媒体）和远程监控（数据采集终端）。3. 整车控制策略整车控制策略结合整车控制器控制功能，就以下方面介绍整车控制策略。3.1整车控制方案控制分级整车控制器为第一层，其他控制器为第二层，各控制器之间通过 CAN 网络进行信息交换，共同实现整车的功能控制，如图所示。整车控制方案整车控制方案3.2整车状态获取（1）整车状态获取方式 整车状态的获取：通过车速传感器、档位信号传感器等
5、，以不同的采样周期检测整车的运行状态。 通过 CAN 总线获得原车功能模块、动力电池系统、电机驱动系统等状态信息。（2）整车状态获取内容 点火开关状态：OFF、ACC、ON、START。 充电监控状态：充电唤醒、连接状态、慢充门板（开 - 关）。 档位状态：P、R、N、D。 加速踏板位置：加速踏板深度（0100%）。 制动踏板状态：踩制动、未制动。 BMS 状态：继电器、电压、电流等。 MCU 状态：工作模式、转速、转矩等。 EPS、PTC 信息。 ABS 状态、ICM 状态。3.3整车工作模式整车分为两个工作模式：充电模式、行驶模式。整车控制器由低压唤醒后，周期执行整车模式的判断。其中，充电
6、模式优先于行驶模式。 充电模式：充电唤醒信号、（快慢充）充电门板信号或连接确认信号。 行驶模式：点火开关置于 ON 档、无充电唤醒信号、无充电门板信号或连接确认信号。 模式切换：充电模式不能切换到行驶模式。点火开关置于 ON 档同时充电，此时关闭充电口，车辆不能上高压，需驾驶人将点火开关先置于非 ON 档，再置于 ON 档，方可上高压。行驶模式可切换到充电模式。整车在行驶模式时，如果检测到有充电需求，则整车控制器需先执行高压下电后，再进行正常的充电流程。4. 整车动力输出控制整车动力输出控制核心：工况判断需求转矩转矩限制转矩输出，如图所示。整车动力输出控制整车动力输出控制4.1工况判断 - 反
7、映驾驶人的驾驶意图通过整车状态信息（加速 / 制动踏板位置、当前车速和整车是否有故障信息等）来判断当前需要的整车驾驶需求（如起步、加速、减速、匀速行驶、跛行、限车速、紧急断高压）。工况划分为：紧急故障工况、怠速工况、加速工况、能量回收工况、零转矩工况、跛行工况。4.2转矩需求 - 驾驶人驾驶意图的转换根据判断得出的整车工况、动力电池系统和电机驱动系统状态，计算出当前车辆需要的转矩。各工况的需求转矩如下。 紧急故障工况：零转矩后切断高压。 怠速工况：目标车速 7km/h。 加速工况：加速踏板的跟随。 能量回收工况：发电。 零转矩工况：零转矩。 跛行工况：限功率、限车速。4.3转矩限制与输出 -
8、驾驶人驾驶意图的实现根据整车当前的参数和状态及前一段时间的参数及状态，计算出当前车辆的转矩输出能力，根据当前车辆需要的转矩，计算出合理的最终需要实现的转矩。限制因素主要有： 动力电池的允许充放电功率：温度、SOC。 驱动电机的驱动转矩 / 制动转矩：温度。 电辅助系统工作情况：放电、发电。 最大车速限制：前进档和倒车档。 1. 1. 任务准备任务准备 安全防护：做好车辆高压安全防护与隔离。 工具设备：数字万用表、绝缘防护用品、绝缘工具套装、常规工具套装。 台架车辆：比亚迪 e5 主控制器实训台（行云新能 INW-EV-ZKE52）、比亚迪 e5 分控联动 系统（行云新能 INW-EV-E5-F
9、L）、比亚迪 e5 教学版整车。 辅助资料：汽车维修手册、教材。任务实施比亚迪比亚迪 e5 e5 整车控制器整车控制器2. 实施步骤实施步骤2.1比亚迪 e5 网关控制器的更换比亚迪 e5 整车控制器的安装位置，如图所示。先拆卸杂物盒，再拆卸整车控制器，安装顺序与拆卸顺序相反，如图所示。断开接插件。用 10# 套筒拆卸 1 个螺栓。取下整车控制器。比亚迪比亚迪 e5 e5 整车控制器更换整车控制器更换标准电压标准电压2.2比亚迪 e5 网关信号测量比亚迪 e5 整车控制器（以下称网关控制器）针脚定义及相关信号测量流程如下：标准电阻标准电阻1）断开网关控制器 G19 连接器。 2）检查线束端各端
10、子电压和电阻，标准值见下表。（1）终端诊断检查网关控制器（如图）引脚。G19 G19 连接器连接器（2）全面诊断流程网关及外围电路，如图所示。检查步骤：1）检查电源。 断开网关控制器 G19 连接器。 检查线束端连接器各端子电压和电阻，标准值见下表，若正常进行下一步。标准电阻标准电阻标准电压标准电压2）检查 CAN 通信线路。 断开网关控制器 G19 连接器，断开前舱配电盒 B11 连接器，检查线束端连接器各端子间电阻，标准值见下表。标准电阻标准电阻标准电阻标准电阻若异常，则为舒适网主线断路或短路，更换线束。 断开网关控制器 G19 连接器，断开 Keyless ECU G28（B）连接器，检
11、查线束端连接器各端子间电阻，标准值见下表。若异常，则为启动网主线断路或短路，更换线束。若正常，则更换网关控制器。新能源汽车的高电压组件采用了自安全设计结构，其控制系统能够可靠识别会给车主和技术人员带来危险的故障，并立即关闭高电压系统，确保工作部件上不再有危险电压。即便只取下高电压部件的一个盖板，高电压系统也会自动关闭。高电压系统采用容错设计结构，因此仅出现一个故障时没有直接危险。高电压系统的自诊断功能确定故障后会将其记录在故障码存储器内，这种情况下可以无危险地继续行驶。通过本任务的学习，熟悉新能源汽车国家高压法规相关要求。相关知识总线的概念常用术语CAN 车载网络特性任务2 车载网络框架结构和
12、总线测量1. 总线的概念总线的概念1.1传统数据传输方式的缺陷目前，在汽车上应用的数据传输形式有两种：用独立的数据线进行交换、并行数据传输。（1）独立的数据线进行交换共需要 4 条数据线进行数据传输，即每项信息都需要一个独立的数据线，随着汽车控制系统越来越复杂，所需传输的信息量也越来越大。因此，数据线的数量和控制单元的针脚数量也会相应增加。这种数据传输形式只适用于有限信息的数据交换和传输。（2）并行数据传输并行（同时）传输数据可以提高传输速度，但需要大量的线缆。在并行传输中，每种信息单元都需要一根线缆。1.2总线的概念为尽可能减少这些不利因素，针对车载网络使用了总线系统，将各控制单元联网。将各
13、控制单元原本独立的处理过程通过双绞线、光缆等相互联系起来，即对所有处理过程进行分配，在整个车载网络系统内完成处理过程，并使这些过程共同发挥作用，从而增加车载网络内的数据交换。以前使用的车载网络已无法实现这些要求。此外，通过这种交换方式还能执行很多新功能。其优势如下：提高整个系统的可靠性。降低布线成本。减少各种电缆数量。减小电缆束横截面积。灵活布线。多重使用传感器。能够传输复杂数据。进行系统变更时更具灵活性。随时能够扩展数据范围。为客户实现新型功能。有效诊断。降低硬件成本。模拟信号模拟信号2. 常用术语常用术语“模拟”一词源于希腊语“Analogos”，表示“类似于”。模拟显示数据（信息）指通过
14、直接与数据成比例的连续变化物理常量来表示。模拟信号的特点是可以采用 0100% 之间的任意值（如图所示）。因此该信号为无级方式，例如指针式测量仪表、汞（水银）温度计、指针式时钟。新能源汽车的高电压组件采用了自安全设计结构，其控制系统能够可靠识别会给车主和技术人员带来危险的故障，并立即关闭高电压系统，确保工作部件上不再有危险电压。即便只取下高电压部件的一个盖板，高电压系统也会自动关闭。高电压系统采用容错设计结构，因此仅出现一个故障时没有直接危险。高电压系统的自诊断功能确定故障后会将其记录在故障码存储器内，这种情况下可以无危险地继续行驶。通过本任务的学习，熟悉新能源汽车国家高压法规相关要求。在听音
15、乐时，耳朵就会接收到模拟信号（声波连续变化）。电气设备（音响系统、收音机、电话等）以同样的方式通过连续变化的电压表示声音。但当这种电信号由某一设备向另一设备传输时，接收装置接收到的信息与发射装置发送的信息并不完全相同。这是由下列干扰因素造成的： 电缆长度。 电缆的线性电阻。 无线电波。 移动无线电信号。出于安全技术的原因，在车辆应用方面不会通过模拟方式传输信息。此外，电压变化太小则无法显示出可靠值（ABS、安全气囊、发动机管理系统等）。数字信号数字信号“数字”一词源于拉丁语“Digitus”，原表示手指或脚趾。因此，“数字”指可以用几个手指就算清的所有事务，或更确切地说，是分为几个独立阶段的所
16、有事务。数字表示方式就是以数字形式表示不断变化的常量（如图所示）。尤其在计算机内，所有数据都以“0”和“1”的序列形式表示出来（二进制）。因此，“数字”是“模拟”的对立形式，例如数字万用表、数字时钟、CD 和 DVD。信信号号电电平平2.2二进制信号与信号电平一个二进制信号只能识别两种状态：0 和 1 或高和低（如下图）。例如： 车灯亮起 车灯未亮起。 继电器已断开 继电器已接通。 供电 未供电。二进制信号二进制信号每个符号、图片和声音都由特定顺序的二进制字符构成，例如 10010110。通过这些二进制编码，计算机或控制单元可以处理信息或将信息发送给其他控制单元。为清楚区分车辆应用方面的高低两
17、种电平状态，明确规定了每种状态的对应范围（如下图）： 高电平为 612V。 低电平为 02V。 26V 之间的范围是所谓的禁止范围，用于识别故障。1高电平范围2禁止范围3低电平范围新能源汽车的高电压组件采用了自安全设计结构，其控制系统能够可靠识别会给车主和技术人员带来危险的故障，并立即关闭高电压系统，确保工作部件上不再有危险电压。即便只取下高电压部件的一个盖板，高电压系统也会自动关闭。高电压系统采用容错设计结构，因此仅出现一个故障时没有直接危险。高电压系统的自诊断功能确定故障后会将其记录在故障码存储器内，这种情况下可以无危险地继续行驶。通过本任务的学习，熟悉新能源汽车国家高压法规相关要求。2.
18、3信号的传输方向 根据发送装置向接收装置传输信息字节的方式，分为并行和串行传输形式。目前，车辆上并行数据传输方式多在控制单元内部线路中使用，而在控制单元外部传输信息则大都以串行方式进行。 进行并行数据传输时，发送装置向接收装置同时（并行）传输 78 位数据。以并行方式传输数据时，两个设备之间的电缆必须包括 7 或 8 根平行排列的导线（加搭铁导线）。因此需要较高的传输速度时，通常使用这种传输方式。但是插接装置和电缆的费用较高，因此只能在传输路径较短时采用并行传输方式。 串行接口主要用于在数据处理设备之间进行数字通信。在一根导线上以 Bit（比特）为单位依次（连续形式）传输所需数据。这种传输方式
19、的优点是降低了布线的时间和成本。串行数据传输可以是同步传输或异步传输。 使用一个共同的时钟脉冲发生器可保持发送装置和接收装置时间管理的同步性。这种方式就是同步传输方式。此时只需使用发送装置的时钟脉冲发生器。必须通过一根单独的导线将其节拍频率传送给接收装置。进行同步传输时，通常以信息组形式发送数据。为此必须使接收装置与信息组传输同步化，在信息组起始处发送一个起始符号，在停止处发送一个停止识别符号。 发送和接收装置之间最常用的时间管理方式是异步传输方式。进行异步数据传输时，发送和接收装置之间没有共同的系统节拍，通过起始位和停止位识别数据组的开始和结束。只有接收装置确认已接收到之前的数据后，发送装置
20、才会传输下面的数据。这种方式相对较慢。此外，数据传输率还取决于总线长度。进行异步数据传输时，仅针对字符的持续时间建立并保持发送和接收装置之间的同步性。这种方式又称起止方式。根据每次达到同步所需的时间，此时的比特率低于同步数据传输时的比特率。 进行异步传输时，每个字符起始处都有一个起始位。接收装置可通过该起始位与发送装置的节拍保持同步。随后发送 58 位数据位，并可能发送一个检查位（校验位）。在导线上发送数据位时首先发送最低值数位，最后发送最高值数位。此后还有一或两个停止位。这些停止位用于传输两个字符之间的最小停顿。停止位为接收装置创造了接收下面字符的准备时间。这种由起始位、数据位和停止位构成的
21、单位又称字符框架。发送和接收装置的传输形式必须一致。 单向总线线路的每个线路上，信息只向一个方向传递，如图所示。双向传输双向传输单向传输单向传输 双向总线线路的每个线路上信息向两个方向传递，如图所示。2.4拓扑结构拓扑结构指网络中各站点相互连接的形式，在局域网中，就是文件服务器、工作站和电缆等的连接形式。现在最主要的拓扑结构有线形拓扑、星形拓扑、环形拓扑及混合型拓扑。顾名思义，线形拓扑其实就是将文件服务器和工作站都连在称为总线的一条公共电缆上，且总线两端必须有终结器（如图所示）。线形拓扑线形拓扑线形拓扑布局的特点：结构简单灵活，非常便于扩充；可靠性高，网络响应速度快；设备量少、价格低、安装使用
22、方便；共享资源能力强，非常便于广播式工作，即一个节点发送所有节点都可接收。在总线距离最远两端连接的元件称为终端电阻（如图所示），主要与总线进行阻抗匹配，最大限度地吸收传送端部的能量，避免信号反射回总线产生不必要的干扰。终端电阻终端电阻在总线上分别连接一个 120 的终端电阻。这两个终端电阻并联，构成一个 60 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 60 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。环形拓扑环形拓扑星形拓扑星形拓扑星形拓扑是以一台设备作为中央连接
23、点，各工作站都与它直接相连形成星形（如下图）。各节点与中央节点通过点与点方式连接，中央节点执行集中式通信控制策略，因此中央节点相当复杂，负担也重。这种结构适用于局域网，特别是近年来连接的局域网大都采用这种方式。这种连接方式以双绞线或同轴电缆作连接线路。环形拓扑是将所有站点彼此串行连接，像链子一样构成一个环形回路（如下图）。环形网中的数据可以是单向传输，也可是双向传输。信息在每台设备上的延时是固定的。 由于环线公用，一个节点发出的信息必须穿越环中所有的环路接口，信息流中目的地址与环上某节点地址相符时，信息被该结点的环路接口所接收，而后信息继续流向下一环路接口，一直流回到发送该信息的环路接口节点为
24、止。环形拓扑特别适合实时控制的局域网系统。 2.5网关 从一个房间走到另一个房间，必然要经过一扇门。同样，从一个网络向另一个网络发送信息，也必须经过一道“关口”，这道关口就是网关（如图所示）。网关用作总线系统之间的接口，使数据交换成为可能。网关网关普锐斯普锐斯 CAN CAN 网络网络3. CAN 车载网络特性车载网络特性CAN 是控制器局域网络的简称，是由以研发和生产汽车电子产品著称的德国博世（BOSCH）公司开发的，并最终成为国际标准（ISO11898），目前是国际上应用最广泛的现场总线之一。在美国和欧洲，CAN 总线协议已经成为汽车计算机控制系统和嵌入式工业控制局域网的标准总线，并拥有以
25、 CAN 为底层协议专为大型货车和重工机械车辆设计的 J1939 协议。3.1普锐斯 CAN 网络普锐斯 CAN 网络属于总线式串行通信网络，如图所示，总线的传输速率为 500kbit/s。比亚迪比亚迪 e5CAN e5CAN 网络网络3.2比亚迪 e5CAN 网络比亚迪 e5CAN 网络也属于总线式串行通信网络，如图所示。主要包括起动 CAN，传输速率为 125kbit/s，其终端电阻分别在网关和无钥匙起动模块中；舒适 CAN，传输速率为125kbit/s，其终端电阻分别在网关和电机控制器模块中；动力 CAN，传输速率为 250kbit/s，其终端电阻分别在网关和电池管理模块中；底盘 CAN
26、，传输速率为 500kbit/s，其终端电阻分别在网关和 ABS 模块中。3.3 CAN 总线特性CAN 总线协议是建立在国际标准组织的开放系统 OSI7 层参考模型基础之上的。其模型结构只有 3 层，即只取 OSI 底层的物理层、数据链层和应用层，保证了节点间无差错的数据传输。CAN 总线上用“显性”和“隐性”两个互补的逻辑值表示“0”和“1”。如图所示，CAN-H 和 CAN-L 为 CAN 总线收发器与总线之间的两接口引脚，信号以两线之间的“差分”电压形式出现。在隐性状态，CAN-H 和 CAN-L 被固定在平均电压电平附近。显性位以大于最小阈值的差分电压表示。CAN CAN 总线的位数
27、值传输方式总线的位数值传输方式R目前，汽车上的网络连接方式主要采用 2 根 CAN 总线，一根是用于驱动系统的高速CAN 总线，速率达到 500kbit/s，另一根是用于车身系统的低速 CAN 总线，速率是 100kbit/s。有些先进的轿车除上述 2 根 CAN 总线外，还有第 3 根 CAN 总线，它主要负责卫星导航及智能通信系统。R驱动系统 CAN 总线的主要连接对象是发动机 ECU、ASR（驱动防滑系统）及 ABS（防抱死制动系统）ECU、SRS（安全气囊系统）ECU、组合仪表等。它们的基本特征相同，都是控制与汽车行驶直接相关的系统。车身系统 CAN 总线的主要连接对象是 4 门以上的
28、集控锁、电动门窗、后视镜和车厢内照明灯等。R高速动力 CAN 用于连接发动机管理系统和变速器控制系统，还负责安全和驾驶人辅助系统等各系统间的相互连接。高速动力 CAN 的数据传输率为 100 500kbit/s，并采用双绞线结构（两根绞合的导线），通过中央网关模块与其他总线系统相连，一般分成 2 条并联电路。高速动力 CAN 不能单线运行，只要有一根 CAN 总线出现问题，相应线路上的所有模块就都无法通信。R低速舒适 CAN 用于车身控制器区域网络数据传输率较低的部件之间的通信。低速舒适CAN 的数据传输率为 100kbit/s 以下，并采用双绞线结构（两根绞合的导线），通过中央网关模块与其他
29、总线系统相连，一般分成 2 条并联电路。 1. 1. 任务准备任务准备 安全防护：做好车辆高压安全防护与隔离。 工具设备：数字万用表、示波器、绝缘防护用品、绝缘工具套装、常规工具套装。 台架车辆：比亚迪 e5 主控制器实训台（行云新能 INW-EV-ZKE52）、比亚迪 e5 分控联动系统（行云新能 INW-EV-E5-FL）、比亚迪 e5 教学版整车和普锐斯整车。 辅助资料：汽车维修手册、电路图、教材。任务实施终端电阻的测量终端电阻的测量2. 实施步骤实施步骤2.1 CAN 总线的故障形式CAN 总线的故障形式包括：CAN-L 或 CAN-H 断 路、CAN-L 或 CAN-H 对 搭 铁
30、短 路、CAN-L 或 CAN-H 对电源短路、CAN-L 与 CAN-H 互短等 7 种故障形式。2.2终端电阻的测量为避免信号反射，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120 的终端电阻。这 2 个终端电阻并联，并构成一个 60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，如图所示。通过60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。2.3 CAN 总线的测量高速动力CAN正常时，万用表测量CAN-H和CAN-L值分别是2.6V和2.3
31、V，如图所示。高速动力高速动力 CAN CAN 变化特性变化特性波形测量 CAN-H 为 2.53.5V 变化，CAN-L 为 2.51.5V 变化，如图所示。CAN CAN 的万用表测量的万用表测量低速舒适 CAN 正常时万用表测量 CAN-H 和 CAN-L 值分别是 0.2V 和 4.8V ；波形测量CAN-H 为 04V 变化，CAN-L 为 15V 变化，如图所示。低速舒适低速舒适 CAN CAN 变化特性变化特性新能源汽车的高电压组件采用了自安全设计结构，其控制系统能够可靠识别会给车主和技术人员带来危险的故障，并立即关闭高电压系统，确保工作部件上不再有危险电压。即便只取下高电压部件
32、的一个盖板，高电压系统也会自动关闭。高电压系统采用容错设计结构，因此仅出现一个故障时没有直接危险。高电压系统的自诊断功能确定故障后会将其记录在故障码存储器内，这种情况下可以无危险地继续行驶。通过本任务的学习，熟悉新能源汽车国家高压法规相关要求。任务3 新能源汽车的智能网联系统相关知识车联网系统车联网系统的关键技术车联网系统的应用1. 车联网系统车联网系统1.1车联网与物联网物联网是一个以互联网为主体，兼容各项信息技术，为社会不同领域提供可定制信息化服务的具有泛在化属性的信息基础平台。随着信息技术的发展和不同阶段信息化需求的演进，因其接入对象的广泛性、运用技术的复杂性、服务内容的不确定性以及不同
33、社会群体理解和追求上的差异性，很难用已有概念和标准来准确完整地对物联网的概念和内涵进行权威定义。然而，车联网概念的出现，因其服务对象和应用需求明确、运用技术和领域相对集中、实施和评价标准较为统一、社会应用和管理需求较为确定，引起了业界的普遍关注，已被认为是物联网中可能率先突破应用领域的重要分支，并成为目前的研究重点和热点。源于物联网的车联网，以车辆为基本信息单元，通过提高交通运输效率、改善道路交通状况、拓展信息交互方式，来实现智能交通管理，使物联网技术这一原本宽泛的概念在现代交通环境中得以具象化。新能源汽车的高电压组件采用了自安全设计结构，其控制系统能够可靠识别会给车主和技术人员带来危险的故障
34、，并立即关闭高电压系统，确保工作部件上不再有危险电压。即便只取下高电压部件的一个盖板，高电压系统也会自动关闭。高电压系统采用容错设计结构，因此仅出现一个故障时没有直接危险。高电压系统的自诊断功能确定故障后会将其记录在故障码存储器内，这种情况下可以无危险地继续行驶。通过本任务的学习，熟悉新能源汽车国家高压法规相关要求。1.2车联网的概念和分类车联网系统指通过在车辆仪表台安装车载终端设备，实现对车辆所有工作情况和静、动态信息的采集、存储和发送。车联网系统一般具有实时实景功能，利用移动网络实现人车交互。从技术角度区分，车联网技术主要有电子标签技术、位置定位技术、无线传输技术、数字广播技术和网络服务平
35、台技术。从系统交互角度，主要有车与车通信系统、车与人通信系统、车与路通信系统、车与综合信息平台通信系统、路与综合信息平台通信系统。车与车通信系统强调物与物之间的端到端通信。这种端到端的通信使任何一个车辆既可以成为服务器，也可以作为通信终端。车与路通信系统使车辆能够提前获取道路基础设施的运行状况，如某条道路是否在维修、某个桥洞是否积水过多等信息，以使车辆顺畅通行。车与综合信息平台通信系统是汇集车辆行驶状态等信息，提供路况、车辆监控等综合统计性信息及出行提醒、安全行驶等个性化信息的综合性平台。路与综合信息平台通信系统的作用是维护道路基础设施的运行状况，及时更换老化和运行状况不佳的设备。新能源汽车的
36、高电压组件采用了自安全设计结构，其控制系统能够可靠识别会给车主和技术人员带来危险的故障，并立即关闭高电压系统，确保工作部件上不再有危险电压。即便只取下高电压部件的一个盖板，高电压系统也会自动关闭。高电压系统采用容错设计结构，因此仅出现一个故障时没有直接危险。高电压系统的自诊断功能确定故障后会将其记录在故障码存储器内，这种情况下可以无危险地继续行驶。通过本任务的学习，熟悉新能源汽车国家高压法规相关要求。从应用角度区分，车联网技术可分为监控应用系统、行车安全系统、动态路况信息系统和交通事件保障系统等。监控应用系统主要用于政府部门或车辆管理部门的运营监控和决策支持，主要分为两类系统：道路基础设施安全
37、情况监控及车辆行驶状况监控。道路基础设施安全情况监控的作用主要是通过定时获取道路、桥梁上安装的监控设备传回的检测信息，查看基础设施的破坏程度、应用状况等，为交通基础设施的维护提供重要参考。车辆行驶状况监控主要是监控车辆的行驶路线、行驶参数，如油耗、车况等信息，为城市车流量分布提供可视化服务，为拥堵缓解提供辅助决策信息。行车安全系统主要指车辆行驶过程安全监测及分析车辆行驶行为后的安全建议。在车辆行驶过程中，通过车联网信息的交互，可以获取前方道路状况，规避安全交通事故等。如在雾天高速公路上前方发生事故之后的主动规避等。另外，通过上传和分析车辆的油耗、行驶状态等参数，在服务器端进行车辆信息挖掘，主动
38、提供一些车辆行驶安全建议，例如是否需要去保养、是否需要更换某零部件。动态路况信息系统主要利用行驶车辆的运行速度和 GPS 定位技术，获取道路行驶状况信息，实现路况动态信息的发布。交通事件保障系统主要利用车辆事故检测和报告机制，为事故的检测、规避及疏导等提供支持。总之，车联网以车、路、道路基础设施为基本节点和信息源，通过无线通信技术实现信息交互，从而实现“车 - 人 - 路 - 城市”的和谐统一。伴随着物联网技术的发展，以及智能交通和智慧城市技术的发展，应用车联网技术的新能源汽车、系统原型已应运而生。 1.3车联网系统的构成 车联网系统分为三大部分：车载终端、云计算处理平台、数据分析平台，如图所
39、示。车载终端采集车辆实时运行数据，实现对车辆所有工作信息和静、动态信息的采集、存储和发送。车载终端由传感器、数据采集器和无线发送模块组成，车辆实时运行工况包括驾驶人的操作行为、动力系统工作参数数据等。由云计算处理平台处理海量车辆信息，对数据进行“过滤清洗”。数据分析平台则负责对数据进行报表式处理，供管理人员查看。车联网的构成车联网的构成 中国物联网校企联盟认为：未来的车联网系统可以使感知更加透彻，除道路状况外，还可以感知各种各样的要素污染指数、紫外线强度、天气状况、加油站位置同时还可以感知驾驶人的身体状况、驾驶水平、出行目的路线的规划不再是“快速到达目的地”，而是“最适合驾驶人，最适合这次出行
40、”，汽车导航将由“以路为本”变为“以人为本”。2. 车联网系统的关键技术车联网系统的关键技术2.1 RFID 射频识别技术RFID 是 Radio Frequency Identification 的缩写，意为射频识别，如图所示。它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可在各种恶劣环境中工作。RFID 技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。基本的 RFID 系统由标签（Tag）、阅读器（Reader）和天线（Antenna）组成。RFID 技术有广阔的应用前景，物流仓储、零售、制造业和医疗等领域都是 RFID 的潜在应用领域。另外，RFID 具有
41、快速读取与难以伪造的特性，一些国家正在开展的电子护照项目就采用了 RFID 技术。RFID 具有车辆通信、自动识别、定位及远距离监控等功能，在移动车辆的识别和管理系统方面有非常广泛的应用。车联网使用 RFID 技术结合已有的网络技术、数据库技术及中间件技术等，构建一个由大量联网的 RFID 终端组成的，比互联网更为庞大的物联网，因此 RFID 技术是实现车联网的基础技术。我国的 RFID 缺乏核心技术，特别是在超高频 RFID 方面。RFID RFID 射频识别技术射频识别技术 2.2 ITS 智能交通技术将先进的传感器技术、无线通信技术、云计算技术、定位技术、自动控制技术和信息发布技术等有机
42、运用于整个交通运输管理体系而建立起的一种实时的、准确的、高效的交通运输综合管理和控制系统。 （1）传感技术利用传感器及汽车总线采集车辆、道路等交通基础设施的运行参数等，传感技术需要根据不同物体的运行参数进行定制。如车需要油耗、制动力等运行参数，而桥梁需要压力、老化程度等参数。传感技术是实现车联网数据采集的关键技术。 （2）无线通信技术无线通信技术将传感器采集到的数据发送至服务器或其他终端，或接收控制指令完成物体远程控制。只有通过无线通信技术，才能实现信息的交换和共享。 （3）云计算技术对采集获取的物体数据进行综合加工分析，并提供各类综合服务。车联网系统通过网络以按需、易扩展的方式获得云计算所提
43、供的服务。 （4）车联网标准体系标准是一个产业兴起的重要标志。车联网只有建立一套易用、统一的标准体系，才能实现不同物体之间的相互通信，不同车联网系统的融合，才能带动汽车、交通产业的快速发展。 （5）车联网安全体系包括车联网物体信息化之后的安全度、传输器安全度、传输技术安全以及服务端安全。安全是保障车联网系统快速推广的前提。 （6）定位技术通过 GPS、无线定位技术等提高当前车联网中物体的位置精度。定位精度的提高，使所获取的车辆行驶位置更准确，提高了实时路况精准度和交通事件定位精确度。3. 车联网系统的应用车联网系统的应用3.1国际车联网应用现状车辆运行监控系统长久以来都是智能交通发展的重点领域
44、。在国际上，美国的 IVHS、日本的 VICS 等系统通过在车辆与道路之间建立有效的信息通信，已经实现了智能交通的管理和信息服务。而 Wi-Fi、RFID 等无线技术近年来也在交通运输领域智能化管理中得到了应用，如在智能公交定位管理和信号优先、智能停车场管理、车辆类型及流量信息采集、路桥电子不停车收费及车辆速度计算分析等方面取得了一定的成效。当今，车联网系统发展主要通过传感器技术、无线传输技术、海量数据处理技术和数据整合技术配合实现。车联网系统将会向系统功能集成化、数据海量化、高传输速率方向发展。车载终端集成车辆仪表台电子设备，如硬盘播放器、收音机等，数据采集会面临多路视频输出要求，因此对于影
45、像数据的传输，需要广泛运用当今流行的 4G 网络技术。3.2国内车联网应用现状 据统计，目前国内至少有以上汽集团为首的 7 家自主品牌企业推出了自主研发的车联网系统和产品。 自主车企当中，上汽集团一直走在开发车联网技术的前列，其 inkaNet 系统广泛搭载在荣威 350、荣威 550、W5 及 MG5 等车型上，如图所示。经过 4 年时间积累，已有超过 10万车主选择，位居中国市场占有率第二位。inkaNet 系统已经发展到第三代，在智能互联和操作体验等方面均有显著提升，特别是在中文语音识别的准确率和易用度上，超越了不少国际知名车企的同类产品。上汽上汽 inkaNet inkaNet 系统系
46、统（1 1）手机客户端）手机客户端 APP APP1 1）油耗管理：自动统计车辆用油量，并可自动）油耗管理：自动统计车辆用油量，并可自动获取所在地油价（也可由用户自行设定），根获取所在地油价（也可由用户自行设定），根据相关数据生成车辆油耗信息及费用统计报告，据相关数据生成车辆油耗信息及费用统计报告，帮助进行车辆管理，如图所示。帮助进行车辆管理，如图所示。油耗管理油耗管理（2 2）工况管理：可以按照车主需要，）工况管理：可以按照车主需要，读取车辆工况信息（如行驶里程、当读取车辆工况信息（如行驶里程、当前油量、当前电压、紧急制动次数、前油量、当前电压、紧急制动次数、急加速次数等），并按期生成统计报
47、急加速次数等），并按期生成统计报告，配合车主更好地使用车辆，并给告，配合车主更好地使用车辆，并给出行车建议，如图所示。出行车建议，如图所示。工况管理工况管理3 3）远程诊断：基于无线通信网络，对车辆）远程诊断：基于无线通信网络，对车辆状况（如发动机、自动变速器、制动系统、状况（如发动机、自动变速器、制动系统、防盗系统、发动机电子装置、变速器电子防盗系统、发动机电子装置、变速器电子设备、制动器电子系统、中央电子模块、设备、制动器电子系统、中央电子模块、数据总线诊断接口、驾驶人侧车门电子设数据总线诊断接口、驾驶人侧车门电子设备、动力转向等）进行远程监测，及时提备、动力转向等）进行远程监测，及时提示
48、车辆存在的问题，并配合车主与相关维示车辆存在的问题，并配合车主与相关维修机构联系，确保行车安全，如图所示。修机构联系，确保行车安全，如图所示。远程诊断远程诊断（2）新能源车辆远程智能监控系统针对国内新能源车辆发展过程中安全性及信息化的需要，INTEST 公司（武汉英泰斯特电子技术有限公司）开发了新能源车辆远程监控系统，该系统能为整车厂家研发部门提供数据积累，为售后服务部门提供故障及安全预警等相关数据服务。同时也可满足政府部门对新能源车辆的监控要求。该系统由车载终端和远程管理服务平台组成，如图所示。车载终端通过 CAN 总线实时获取控制器的内部数据和故障状态，同时采集电池组及发动机等部件的工作电
49、压、电流，结合 GPS 传感器获取定位信息和行驶车速。最后，将这些数据同步存储在本地 SD 卡中，并将数据通过 GPRS/3G 无线网络发送到远程管理服务平台。用户通过可连接到互联网的计算机对车辆数据进行监控和分析。新能源车辆远程智能监控系统新能源车辆远程智能监控系统该系统主要实现如图所示的功能。远程智能监控系统的功能远程智能监控系统的功能该系统的特性如下： CAN 总线数据解析与记录。 对电机故障、电池故障和充电器故障进行监测与记录。 记录充电次数，统计单次充电行驶里程等。 充电、行驶和停放三种状态均可监控。 报表统计与自动生成功能。 工况数据分析功能：时域曲线、频次分析、二维 / 三维柱状
50、图分析、Map 图分析、最值统计和异常数据去除等。 实时定位功能，以街道地图和航拍地图显示车辆具体位置。 历史轨迹回放功能。 提供手机客户端软件随时随地监控车辆。 1. 1. 任务准备任务准备 安全防护：做好车辆高压安全防护与隔离。 工具设备：智能手机、互联 / 局域网。 台架车辆：比亚迪秦教学版整车。 辅助资料：汽车用户手册、教材。任务实施通过内置在多媒体主机内部的 4G 模块，将手机 3G 信号转换为车辆可识别信号，通过车身CAN 网络实现用户的操作意图。目前通过云服务可实现以下功能： 车门上锁 车门解锁 开启空调 位置服务 车队服务 实时路况 日程管理 位置查询 百度地图推送 天气查询新
