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车辆内部有很多部件都依赖于来自其他部件的信息，并向其他部件传输信息或者两者并存。总线数据通信网络提供了一个可靠的、经济有效的通路，使车辆内的不同部件之间可以互相“联系”并分享信息。
新能源车辆CAN总线结构（图1-34）具体包括：新能源CAN总线、快充CAN总线、动力电池CAN总线、原车CAN总线和网关。
图1-34 新能源汽车联网方案
说明：本课程所提及的CAN总线为EVBUS总线，即新能源CAN总线。
1.新能源CAN总线
在整车集成的网络管理中，VCU是信息控制的中心，负责信息的组织与传输、网络状态的监控、网络节点的管理、信息优先权的动态分配以及网络故障的诊断与处理等功能。通过CAN总线协调BMS、MCU、空调系统等单元相互通信，如图1-35所示。
新能源车辆在传统的车辆上增加了BMS、MCU、VCU、DC/DC变换器、车载充电机、高压配电盒、车辆空调等控制单元。各单元之间除了数据交换，仪表还需在原有的基础上显示SOC、电压、充电状态、电池温度等信息，这些信息都是通过CAN总线进行传输的。BMS数据信息主要有：
1）电池温度。
2）电池电压、电流。
3）充电机状态。
4）动力电池绝缘状态。
5）故障等级。
图1-35 新能源汽车联网方案
通过CAN总线信息连续监视整车集成电控系统，进行故障诊断，并及时进行相应的安全保护处理。根据传感器的输入及其他通过CAN总线通信得到电机、电池、充电机等的信息，对各种故障进行判断、等级分类、警告显示；存储故障码，供维修时查看。故障指示灯能指示出故障类型和部分故障码。在行车过程中，根据故障内容，进行故障诊断与处理，如图1-36和图1-37所示。
新能源CAN总线用于高速数据交换的地方，以使传感器的值和执行器的值的变化情况和通过信息调节新能源车辆控制装置之间的信息接收状况延迟至最小化。
新能源CAN总线数据网由双绞线组成，一个信号电路被识别为新能源CAN-H，另一个信号电路被识别为新能源CAN-L。
在数据总线的末端，CAN-H和CAN-L电路之间有一个120Ω的终端电阻。
数据符号（1和0）以500kbit/s的速率按顺序传输，通过总线传输的数据通过CAN-H信号电压和CAN-L信号电压之间的电压差来表示，如图1-38所示。
图1-36 新能源汽车联网方案
图1-37 整车集成新能源CAN总线结构图
图1-38 新能源CAN系统信号特点图
在两个电路总线处于静止时，CAN-H和CAN-L信号电路未被激活，这代表逻辑“0”，在此状态下，2个信号电路电压均为2.5V，电压差约为0V。
当传输逻辑“1”时，CAN-H信号约为3.5V，且CAN-L信号约为1.5V，电压差约为2.0（+/-0.5）V。
2.快充CAN总线
直流充电设备是新能源汽车充电系统的外部连接装置，在充电准备、充电进行、充电结束3个过程中需要监控、充电电压、电流、温度、电量等关键信息，因此，在快充连接装置中设置了快充CAN总线通信电路，即S+（CAN-H）和S-（CAN-L），如图1-39所示。
图1-39 北汽新能源快充CAN总线结构图
快充CAN总线通信过程分为以下步骤：
1）充电握手阶段。当充电连接电缆及充电枪连接完成并启用充电桩后，充电机向BMS发送握手协议，当充电机通过握手并检测绝缘正常后，充电机使用250kbit/s向BMS发送充电机辨别信息，BMS以同样方式向充电机发送车辆信息，用于确认充电机和BMS之间通信链路正确，见表1-2。
表1-2 充电握手
2）充电参数配置。配置阶段BMS向充电机发送动力电池最高允许充电电压、最高允许充电电流、慢充系统标称总能量、最高允许充电总电压、最高允许温度、慢充系统荷电状态、慢充系统总电压等参数信息；充电机向BMS发送时间同步信息、最高输出电压、最低输出电压、最大输出电流。以上信息确认无误后，BMS向充电机发送电池充电准备就绪信息，充电机向BMS发送充电机准备就绪信息，见表1-3。
表1-3 参数配置
3）充电阶段。BMS向充电机发送电池充电需求，充电机根据电池充电需求来调整充电电压和充电电流，确保充电过程正常进行；如果充电机在1s内没收到任何信息，即为超时错误，充电机立即结束充电。
在恒压充电模式下，充电机输出电压应满足电压需求值，输出电流不能超过需求值；在恒流充电模式下，充电机输出电流应满足电流需求值，输出电压不超过需求值；当电压或电流需求为0时，充电机按最小输出能力输出，见表1-4。
表1-4 充电过程信息
3.动力电池CAN总线
随着新能源汽车的不断发展，BMS控制策略的复杂性和可靠性日益提升，整车集成厂以及供应商对新能源控制器的开发环境的需求也在增长。为了让工程师通过专用仪器在实验室环境下完成对BMS功能的验证，同时可以模拟实车检测遇到的所有工况范围，在实车试验之前和维护保养中即可对BMS功能进行全面检测，因此设置了动力电池CAN总线，如图1-40所示。
针对BMS的工作电压检测、单体电池电压、温度检测、SOC计算功能检测、充放电控制检测、电池热平衡检测、高压安全功能检测、通信检测、故障诊断检测等一系列检测，原始设备制造商（OEM）面临着诸多挑战。
BMS级别检测更侧重BMS对动力电池组本身的管理功能，例如单体电压采样、温度采样、SOC估计、单体一致性检测等功能，因而主要用在部件级检测中。
动力电池CAN总线基本上与新能源CAN总线一致，用于外部检测和诊断设备，并对并联总线之间的信息拥挤进行拆分以确保及时的信息传输和接收。有时需要在动力电池CAN总线和新能源CAN总线之间进行通信，这将通过VCU用作网关单元来完成。由于动力电池CAN总线和新能源CAN总线的运行方式相同，所以它们各自的诊断也类似，如图1-41所示。
图1-40 新能源动力电池CAN总线结构图
图1-41 新能源动力电池CAN总线连接图
当出现故障信息和代码时，VCU根据电机、电机驱动器、电池、EPS、DC/DC变换器、车载充电机、空调系统等零部件故障、整车集成CAN网络故障及控制单元硬件故障进行综合判断，确定整车集成的故障等级，并进行相应的控制处理。VCU对整车集成的故障等级可进行4级划分，见表1-5。
4.原车CAN
北汽电动汽车原车CAN总线是由VCU和组合仪表构成，整车控制器将新能源CAN网络中提供的车辆充电状态、充电信息、电池电量、电池电压、SOC、故障信息提示等通过原车CAN发送至组合仪表，组合仪表将这些信息解析后在仪表上进行显示，如图1-42所示。
表1-5 故障等级信息
图1-42 CAN数据总线网关工作原理
5.网关
由于电压电平和电阻配置不同，所以在各CAN数据总线之间无法进行耦合联接。另外，这几种数据总线的传输速率是不同的，这就决定了它们无法使用不同的信号，需要在这几个系统之间能完成一个转换，这个转换过程是通过所谓的网关来实现的，北汽新能源网关单元集成在VCU内部。
在站台A（站台，英语是网关的意思）到达的一列快车（CAN高速数据总线，500kbit/s），车上有数百名旅客，如图1-43所示。
图1-43 CAN数据总线网关工作原理
在站台B已经有一辆慢车（CAN低速数据总线，100kbit/s）在等待，有一些乘客就换到这辆火车上，有一些乘客要换乘快车继续旅行。
车站/站台的这种功能，即让旅客换车，以便通过速度不同的交通工具到达各自目的地的功能，与CAN高速数据总线和CAN低速数据总线2个系统网络的网关功能是相同的。
网关的主要任务是使2个速度不同的系统之间能进行信息交换。