宝马CAN总线故障诊断与分析

1、密级：公开国内图书分类号：TP206+.3 国际图书分类号：621.3西南交通大学研 究生学 位论文宝马CAN总线故障诊断与分析年级二零零八级姓名刘 睿申请学位级别工程硕士专业一电气工程指导老师 黄彦全教授二o四年四月一日附录2：扉页示例（英文）Classified Index: TP206+.3U.D.C: 621.3sigSouthwest Jiaotong UniversityMaster Degree ThesisDIAGNOSIS AND ANALYSIS OF THE BMWCAN BUS FAULTGrade:2008Candidate:Liu RuiAcademic Degre

2、e Applied for: Master of EngineeringSpeciality: Electrical engineeringSupervisor: Prof.Huang YanquanApr.1,2014西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，I可意学校保留井 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授 权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用 影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1. 保密,在 年解密后适用本授权书;2. 不保密区使用本

3、授权书。（请在以上方框内打“V"）指导老师签名:学位论文作者签名:日期：日期：护甲卡西南交通大学硕士学位论文主要工作(贡献)声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：1、介绍宝马E90车型总线系统中主总线系统的DBUS、K-CAN、PT-CAN. FCAN、 MOST和子总线系统的K-BUS、LIN-BUSx BSD的作用、数据带宽及总线结构。2、以宝马E90车型中总线系统中关联功能最多，最重要的一个控制单元一脚部 空间模块(FRM)为例，介绍其相关的控制单元，进行控制逻辑分析。3、通过实验手段模拟CAN总线系统的不同工况，运用宝马专用的诊断设备，对CAN 总线不同工况下的波形进

4、行测量、分析和归纳。包括正常工作、CAN-H或CAN"对地短 路、CAN-H或CAN-L对电源短路、CAN-H和CAN-L相互短路、CAN-H或CAN-L断路、CAN-H和 CAN-L同时断路、CAN-H或CAN-L通过连接电阻对地短路、CAN-H或CANT.通过连接电阻对 电源短路、CAN-H和CAN-L通过连接电阻相互短路、终端电阻故障，并介绍故障检査方 法。4、通过收集汽车维修企业在实际工作中真实的CAN总线系统故障案例，并加以分 析，与试验统果比对，最终归纳出一套对于汽车维修企业较为实用的CAN总线系统故 障诊断的基本思路和方法。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下

5、独立进行研究工作所得的成 果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰 写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均己在文中作了明确说明。 本人完全了輕违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担学位论文作者签名：日期：知2°西南交通大学工程硕士论文第I页摘 要由于信息技术的发展，汽车中的电子控制系统越来越复杂。许多汽车生产厂商将 计算机技术与车载控制系统相结合，运用CAN数据总线系统来进行信息的传输与交换。 在信息的共享的同时也造成了故障原因的交叉和混合，从而使汽车故障现象更为复杂, 故障原因更加不易确定。如何准确找出故障原因，迅速判断出具体故

6、障部件，并总结 出CAN数据总线系统故障诊断的规律和方法，成为了摆在汽车维修企业面前急需解决 的一个问题。所以CAN数据总线系统故障诊断是一个具有重要实用价值的研究课题。本文首先以宝马E90车型为例，对总线系统进行了介绍。在这里重点对CAN总线 系统的工作原理进行了分析，并以宝马E90车型总线系统中涉及关联模块最多的脚部 空间模块为例，介绍其相关的控制单元，进行控制逻辑分析。接下来，通过实验手段 模拟CAN总线系统的不同工况，运用宝马专用的诊断设备，对PT-CAN> K-CAN、F-CAN 的正常工作波形和短路、断路、终端电阻故障等不同工况下的故障波形进行测量、分 析和归纳。汽车维修人员

7、可以在实际工作中将实测波形与本文分析的典型故障波形进 行直观对比，从而迅速査找故障原因，并确定故障点。最后，把试验结果和实际案例 相结合，分析实际工作中CAN总线系统典型故障案例，对故障进行诊断和排除。最终 归纳出CAN总线系统故障诊断的基本思路和方法。关键词CAN总线；控制单元；控制逻辑；故障诊断；波形测量西南交通大学工程硕士论文第II页AbstractWith the progress of information technology, the vehicle electronic control system is becoming more and more complex Many

8、 manufactures use CAN BUS system to exchange data developing on the basis of computer network techniques and the on bus control system. But at the same time the diagnosis and analysis of automobile fault become more complicated, determining the reason becomes more difficult For the CAN BUS system, a

9、 key problem is how to find out the real fault as soon as possible in the many fault information and diagnose out the specific fault components and summarize the law and methods of diagnosing the fault of CAN BUS system. This is a very difficult problem in the process of repair. We should find out t

10、he method of diagnosing the fault of CAN BUS system. It is very significant to research the CAN BUS system.First it introduces the CAN BUS system of BMW E90 models. This paper mainly introduces the operation principles of CAN BUS system. Then it introduces the relating control units and the control

11、logic on the FRM of BMW E90 models that is most associated with other module. Next it measures, analyzes and comprises the waveform of the normal work, short circuit and open circuit of PT-CAN, K-CAN and F-CAN using excluding tools of BMW. The auto repair personnel in the actual work compares the wa

12、veforms with the waveforms in this paper, he can quickly find the fault reason and determine the fault point. Finally it diagnoses and excludes the fault of CAN BUS system under the really typical conditions It analyzes typical failures of CAN BUS system in practical work case, diagnoses and elimina

13、tes the faults through combining the test results with the typical actual cases. Finally it sums up the basic ideas and methods of the CAN BUS system fault diagnosis.Keywords: CAN BUS; control unit; control logic; shortcoming diagnosis; waveform diagnosis西南交通大学工程硕士论文第III页目录第章绪论11.1课题的研究背景及意义11.2国内外研

14、究现状21.3研究的虫容和方法3第2章 宝马E90车型总线系统42.1系统概览42.2 E90总线系统介绍62.2.1主总线系统 72.2.2子总线系统8第3章脚部空间模块CAN总线控制逻辑分析103.1脚部空间模块系统概览103.2控制单砂能介绍123.2.1碰撞安全控制单元或多巫乘员保护系统12'3.2.2挂车模块123.2.3动态稳定控制系统133.2.4远光灯辅助系统133.2.4车顶功能中心153.2.5接线盒电子装置153.2.6纵问动态管理173.2.7转向柱开关中心17第4章波形测量与故障诊斷184.1总线波形测量硬件184.2总线波形测量软件224.3 CAN总线波形

15、测量与分析224.3.1 PT-CAN工作波形分析224.3.2 K-CAN工作波形分析374.3.3 F-CAN工作波形分析 47小结49西南交通大学工程硕士论文第IV页第5章案例分析575.1案例一：PT-CAN唤醒线故障575.1.1案例描述575.1.2故障査修575.2案例二：控制单元内部故障625.2.1案例描述625.2.2故障査修625.3案例三：PT-CAN-H和PT-CAN-L短路故障665.3.1案例描述665.3.2故障査修665.4案例四：K-CAN-H对地短路故障685.4.1案例描述685.4.2故障查修685.5案例五：K-CAN2-L对地短路故障715.5.1

16、案例描述715.5.2故障査修71结论:76致谢78参考文献79附录83西南交通大学工程硕士论文第3页第1章绪论1.1课题的研究背景及意义随着现代科技的发展，汽车不仅仅是一种交通工具，更为乘客提供了前所未有的 便利。汽车中运用网络技术，将车辆动力系统和能源管理系统与娱乐系统、多媒体、 通信系统、网络连接、互联驾驶系统等相结合，所以汽车网络技术已成为汽车电子发 展的重要方向之一。过去，汽车内部电气和电子系统多采用点对点的通信方式，通过导线进行信息的 交换。随着电子设备的增加，导线数量也必然不断增多。在一些奇级轿车上，导线的 质量占到整车总体质量的4%左右，而且每增加100 kg导线质量，随之增加

17、0.4 L/100 km油耗。而且由于导线数量的增加，如何在有限的汽车空间内布线也成为了一 个难题。此外，随着对汽车功能需求的增加和性能的提升，原来仅能传输简单逻辑信 息的信号系统也越来越难以适应客户对汽车功能及性能的需求。以前电控单元与负载 设备只是简单的连接，现在依托汽车网络技术，屯控单元还要与外围设备及其他电控 单元进行数据交换，通过复杂的控制运算，最终发出控制指令。线束一般安装在车身较为隐蔽的地方，但如果线束中出现故障，首先査找线束相 当麻烦，而且维修的难度也很高。如果需要加装或改装一些电气设备，只能从外面加 线，而无法在原线束中增加，线路会显得更加凌乱。另外，随着车型的増加，不同车

18、型的线束有所差别，如果每种车型都单独设计是非常具有难度的。所以，对于汽车行 业来说，必须找到一些全新的技术来代替这种传统的布线方法。为了解决这个问题， 汽车开发人员在计算机联网技术的基础上开发了所谓的总线系统。所谓数据总线，是指为了使资源得到更为充分的利用，并且最大限度地提商系统 整体效率，一条数据线上传递的信号可以被多个系统共享。数据总线技术的应用，较之以前一线一用的专线制的传输方式有了很大的不同， 一条线不止传递一个数据，而是同时传递多个数据，通过不同的编码执行不同的指令 来实现对负载设备的控制，从而实现一线多用制。这样汽车上电线的数量大大减少， 而线束的直径也随之缩小，从而使传统的汽车电

19、路大大得到简化国。当然，数据总线在 整个汽车系统中融入计算机技术，使汽车行业向着更加智能化的方向发展。Bosch和Intel为信息传输(特别是在车辆中)开发了 “控制器区域网络” (Controller Area Network,简称CAN)。虽然，CAN总线的应用领域随后得到了很好 的扩展，但车辆依然是其主要应用领域。这种总线技术早在90年代初就开始在汽车上 使用，最开始仅应用在部分高级量产汽车中，2001年该项技术又安装在中级童产汽车 中，而现在已经在汽车行业得到普遍应用。另外，针对车辆中的数据交换，CAN已经制 订了全世界有效的统一的标准，即使是不同的制造商的控制单元，也可以进行数据交

20、换门筒。随着CAN总线技术日趋发展和成熟，其结构越来越简单，总线协议的错误处理机 制也更加完善，而同时成本也得到有效控制问何，所以已经在汽车行业中得到普遍 应用。但各个电控系统之间在数据信息实时的传递、交换和共享的同时，由于特殊的 信号传输和网络形态，本来单一系统的故障信息会在多个电控系统中传递和作用，也 就是说某项故障原因不但影响单一的电控系统，而且还会影响到其他相关电控系统冏。 从而导致真正的故障原因的交叉、混合，引起更为复杂的故障现象，最终造成汽车故 障分析诊断成为了一个较为复杂的工作冏。所以说，如何迅速将真正的故障原因从复 杂的故障现象和故障信息中找出来，诊断出具体故障部件，这是CAN

21、数据总线系统故 障诊断的一个普遍存在的问题，也是车辆维修过程屮一个迫切需要解决的问题。所以 CAN数据总线系统故障诊断是一个具有重要实用价值的研究课题。1.2国内外研究现状随着CAN总线在汽车行内的普遍应用，国内外也越来越注重汽车维修与诊断系统 方面的开发和功能的完善。就目前国内汽车维修而言，为了进行CAN总线的故障检测 和维修，大多数引进一些国外设备，但由于这些设备并非针对中国市场设计，所以仍 需通过英文界面操作，并且大量使用了较为专业的英文缩写词。同时大部分的检测与 维修设备都需要配合计算机使用，操作起来比较麻烦呦。这就对操作人员的素质提出 了较高的要求。而且使用故障检测维修设备分析的数据

22、较为深入，已经远远超过汽车 维修的需要。但在国内维修企业中，维修人员的学历层次普遍不高，缺乏总线系统方 面的相关知识、技能，同时关于总线系统故障诊断分析的相关资料较少，没有系统的 诊断方法，所以维修时更多是凭借个人经验进行，不能有效地进疔总线系统的故障诊 断创叫1.3研究的内容和方法本文的研究内容和结构安排如下：第一部分通过对宝马E90车型CAN总线系统的结构进行介绍，分析其控制逻辑。第二部分通过试验手段模拟CAN总线系统的不同工况，运用宝马专用诊断仪器 IMIB （综合诊断接口盒）和ISID （综合服务信息显示屏）对CAN总线系统在各种工况 下的工作波形进行测量和对比，并进行分析归纳。第三部

23、分通过收集汽车维修企业在实际工作中真实的CAN总线系统故障案例，并 加以分析，与试验结果比对，最终归纳出一套对于汽车维修企业较为实用的CAN总线 系统故障诊断的基本思路和方法。西南交通大学工程硕士论文第9页第2章宝马E90车型总线系统由于宝马涉及车型较多，而各车型的总线系统结构略有不同。本文重点以现在市 场上保有量较大的E90车型为例进行分析和介绍。2.1系统概览宝马E90车型的车敦网络并非单一的总线系统，而是由多种不同总线系统构成，不 仅同一总线系统的控制单元之间可以进行数据的传递和交换，不同总线系统的控制单 元之间也可以.但由于控制单元联网较为复杂，因此传感器的数据可实现多个控制单 元的共

24、享。而同时为了便于在车内布线和减少插接连接件，这些传感器和执行机构被 分配给附近的控制单元。宝马E90总线系统图如图11所示。CAN图1-1宝马E90总线系统图表卜1宝马E90车型总线系统概览的插图说明冋索引说明JB接线盒控制单元FRM脚部空间模块CID中央信息显示屏CON控制器KOMBI组合仪表IHKA自动恒温空调IHKR手动恒温空调ZH基于PTC原理的电气辅助加热器（不适用于美规车辆：SH驻车暖风USIS超声波车内监控装置AHM挂车控制单元SMFA驾驶员侧座椅控制单元FZD车顶功能中心SINE集成有倾斜报警传感器和备用电池的报警器RLS雨量和光线传感器MRS5多功能乘员保护系统CA舒适登车

25、系统ELV电动转向锁TAGE车门外侧拉手电子装置PDC驻车距离监控系统CAS2便捷登车及起动系统RADI*收音机RAD2收音机MASK多功能音频系统控制器CCC午辆通信计算机CDCCDTOP-HIFI顶级高保真音响放大器表卜1宝马E90车里总线系统概览的插图说明（续）VM视频控制单元（不适用于美规车辆）TCU远程通信系统控制单元ULF通用充电和免提通话装置FSMOST貢接存取ASPFA驾驶员侧车外后视镜ASPBF前乘客侧车外后视镜SMCFA驾驶员侧步进电机控制器SMCBF前乘客侧步进电机控制器SBFA驾驶员车门开关组件IBS智能蓄电池传感器SZL/LWS转向柱开关中心/转向角传感器DSC-SE

26、NDSC传感器DSC动态稳定控制系统LDM纵向动态管理DME数字式发动机电子系统DDE数字式柴油机电子系统（不适用于美规车辆）EKP电动燃油泵控制单元EGS变速箱电子控制系统ACC II主动定速巡航控制系统I】WUP唤醒导线2.2 E90总线系统介绍总线系统略车辆中的不同电子控制单元相互连接起来。不同的总线系统要实现信 息的传递和交换，需通过中央网关控制单元问，它相当于不同总线系统之间的信息桥 梁，可以将一个总线系统上的信息传递至另一个总线系统。根据数据能否跨系统交换, 可将总线系统分为主总线系统和子总线系统两类。前者负责控制单元之间跨系统的数 据交换，而后者负责某个系统内的信息交换。2.2.

27、1主总线系统主总线系统包括D-Bus （诊断总线）、K-CAN （车身CAN）、叮-CAN （动力传动系 CAN）、F-CAN （底盘CAN）、MOST （多媒体传输系统总线）。主总线系统数据带宽及总 线结构如表卜2所示。表1-2主总线系统数据带宽及总线结构主总线系统数据带宽总线结构D-Bus （诊断总线）10. 5/115 kbit/s线性，单线K-CAN （车身 CAN）100 kbit/s线性，双线PT-CAN （动力传动系CAN）500 kbit/s线性，双线F-CAN （底盘CAN）500 kbit/s线性，双线MOST （多媒依传输系统总线）22.5 kbit/s环形，光缆1）D-

28、Bus诊断总线D-Bus是一个从物理上对外隔离的入口。配合中央网关控制单元，D-Bus 可访问所有数据总线。与诊断设备相连接后，可通过诊断总线提供相应的车辆系统信 息，同时检测车辆中已安装控制单元，并以列表形式显示自诊断信息。2）K-CAN车身控制器区域网络K-CAN将车身和舒适系统的控制单元连接在一起，主要用于 传输车身部件和舒适系统的信息oK-CAN通过中央网关控制单元也可与其他总线系统连 接。为了防止出现故障后，K-CAN无法正常工作，K-CAN采用双绞线结构，即使出现故 障，K-CAN仍也可作为单线运行。3）PT-CAN动力传动系控制器区域网络PT-CAN将所有属于动力传动装置的组件联

29、网，负责传 输与发动机控制、变速箱控制以及安全和驾驶者辅助相关数据的传输。因为与动力传 输和驾驶安全相关，所以PT-CAN是BMW车辆上传输速度最快的总线系统。PT-CAN不同于其他的CAN总线系统，其他的总线系统只有两根导线，但PT-CAN 增加了第三根导线，作为唤醒导线，这是PT-CAN特有的功能。4）F-CAN底盘控制器区域网络F-CAN将与底盘控制的相关控制单元连接在一起，负责用于底盘组件相关数据的传输，它的构造和功能与PT-CAN完全相同。5）MOSTMOST表示多媒体传输系统，是一种专门针对车辆使用而开发的，服务于多媒体应 用的通信技术。MOST采用环形光缆结构，数据传输只沿一个方

30、向进行。利用光脉冲传输各种数据 （音频、图像数据等），如果数据要在MOST总线与其它总线系统之间进行交换，必 须通过中央网关控制单元才可以实现甸。2.2.2子总线系统子总线系统包括K-BUS （K总线）、LIN-BUS （局域互联网总线）、BSD （串行数据 接口）。子总线系统数据带宽及总线结构如表1-3所示。表1-3子总线系统数据带宽及总线结构子总线系统数据带宽总线结构K-BUS （K 总线）9. 6 kbit/s线性，单线LIN-BUS （局域互联网总线）9.6/19. 2 kbit/s线性，单线BSD （串行数捱接口）9.6 kbit/s线性，单线1）K-BUSK-BUS总线可实现下列连

31、接：-MRS5 （多重乘员保护系统）和TCU （远程通信系统控制单元）之间的连接；-车门外测拉手电子装置；-电动转向锁。2）LIN-BUSLIN是局域网络连接（Local Interconnect Network）的简称，利用L1N总线可 实现下列连接：-脚部空间模块连接至驾驶员侧开关组件；-车顶功能中心连接至雨量和光线传感器；-控制1HKA （手动恒温空调）伺服电机。3）BSD位串行数据接口 BSD将智能蓄电池传感器和交流发动机与发动机管理系统连接起 来，可通过监控蓄电池的电压.电流.电解液温度来调节发电机的输出电压高低、功 (25)(26)西南交通大学工程硕士论文第17页第3章脚部空间模块

32、CAN总线控制逻辑分析宝马E90车型总线系统涉及控制单元较多.由于篇幅有限，这里仅介绍E90总线 系统中关联功能最多，最重要的一个控制单元脚部空间模块(FRM)。脚部空间嘆块(FRM)是驾驶员座位下方脚部空间内的一个控制单元。脚部空间模 块不仅是车辆灯光的主控模块，可以实现对于车辆灯光的控制，还是仪表板的接口。3.1脚部空间模块系统概览脚部空间模块(FRM)系统原理图如图3-1所示。图3-1脚部空间模块(FRM)系统原理图表3-1脚部空间模块(FRM)系统原理图索引索引说明索引说明1脚部空间模块(FRM)2驾驶员侧外后视镜3驾驶员侧车门开关组4前乘客侧外后视镜5接线盒电子装置(JBE)6警示闪

33、烁开关7转向柱开关中心(SZL)8灯开关9远光灯辅助(FLA)10碰撞安全控制单元(ACSM)或多重驾驶员保护系统(MRS)11带大灯水平调节的标准大灯12前雾灯13前雾灯14带大灯水平调节的孤气大灯15制动信号灯开关16数字式发动机电子伺控系统(DME)或数字式柴油机电子伺控系统(DDE)17附加制动信号灯18挂车控制单元(AHM)19便捷进入及起动系统(CAS)20前桥上的高度传感器21后桥上的高度传感器22左牌照灯23右牌照灯24左侧转向辅助灯25右侧转向辅助灯26倒车灯开关27左侧登车照明灯28左侧步进马达控制(SMC)29左侧尾灯和右侧尾灯30驾驶员侧前部带彼尔传感器的车窗升降机驱动

34、装置31右侧步进马达控制(SMC)32前杲照明33前乘客侧前部带霍尔传感器的车窗升降机驱动装置34右侧登车照明灯35前排乘客安全带插入器控制器36驾驶员安全带插入器控制器37带车内灯开关的全部车内灯38车内灯39左后车门把手中的霍尔传感器40前部车门把手中的穰尔传感器41右后车门把手中的霍尔传感器42带霍尔传感器的驾驶员侧车门锁43具有定速控制的纵向动态管理(LDM)44动态稳定控制系统(DSC)脚部空间模块的输入信号由以下部件提供：-高度传感器；倒车灯开关；-制动信号灯开关；-警示闪烁开关：-灯开关；-驾驶员侧车门开关组；-后车门的车门触点；-前车门的车门触点；-驾驶员侧车门锁。3.2控制单

35、元功能介绍3.2.1碰撞安全控制单元或多匾乘员保护系统FRM控制单元通过K-CAN与碰撞安全控制单元或多重乘员保护系统(ACSM或MRS) 连接。发生相应严重程度的事故时，FRM控制单元自动接通闪烁报警灯和车内灯。同时， 碰撞安全控制单元还会通过K-CAN向FRM控制单元查询前排乘客座位占用识别装置的 信号和安全带插入器锁扣位置信号。FRM控制单元通过LIN-BUS检测前排乘客座椅传感器信号。若前排有乘客，才控制 前乘客侧的安全带插入器。同时，FRM控制单元还通过LIN-BUS检测安全带插入器锁扣 位置。安全带侖入器锁扣的极限位置由霍尔传感器探测。FRM控制单元将检测结果通过 K-CAN发送至

36、ACSM或MRS控制单元。3.2.2挂车模块挂车模块(AHM)通过K-CAN与FRM控制单元连接。AHM控制单元提供车辆上是否带有挂车的信号，同时控制挂车照明。在带挂车行驶 时，通过挂车控制单元会自动关闭车辆的后部驻车距离报警系统和后雾灯，并关闭路 沿自动识别。3.2.3动态稳定控制系统动态稳定控制系统（DSC）接收从各个车轮转速传感器的信号，计算出当前车速。 通过PTCAN传递至JBE控制单元，然后通过K-CAN传递至FRM控制单元和KOMBI控制 单元。当开起主动巡航功能后，车辆在遇到前方障碍物自动制动时，DSC控制单元通过 PT-CAN向FRM控制单元发送一个信号，从而自动打开制动信号灯

37、，以警示后方车辆。3.2.4远光灯辅助系统通过将分析图像传感器的图像和从DSC控制单元有关行驶速度和偏航角速率的 信息传递至远光灯辅助系统（FLA）控制单元，FLA控制单元根拯光照比例、交通状况 和行驶速度，通过K-CAN向FRM控制单元发送一个远光灯接通或关闭的建议。FRM控制 单元根据这个建议和其它不同的输入端参数决定是否接通或关闭远光灯以及组合仪表 中的指示灯。图3-2远光灯辅助系统（FLA）原理图表3-2远光灯辅助系统（FLA）原理图索引索引说明索引说明1FLA控制单元2组合仪表（K0MBI）3远光灯指示灯（蓝色）4FLA指示灯（桔黄色）5远光灯辅助系统失灵的检査控制6左大灯7右大灯8

38、脚部空间模块（FRM）9倒车档开关（仅限手动变速箱）10灯开关11行驶方向远光灯开关12转向柱开关中心（SZL）13车顶功能中心（FZD）14雨天/行车灯传感器（RLS）15DSC传感器16车轮转速传感器17DSC控制单元（动态稳定控制）18接线盒电子装置（JBE）19图像传感器下列部件和控制单元为远光灯辅助系统提供输入信号：1）灯开关远光灯辅助系统要激活，必须将灯开关至于开关位置“A” （自动车灯控制）上。车辆向开关提供5V电压。如果供电有故障，如通往和来自灯开关的导线有断路、 对地短路、对电源短路故障时，在总线端K1. 15接通时自动保持近光灯接通状态。出于安全方面考虑，只有当FRM控制单

39、元的两个开关输出端上有5 V电压时才允 许关闭灯开关。如果出现短路，在两个开关输出端上的电压分别为12Y和5V时，近光 灯无法关闭，而随动控制大灯和自动行车灯控制也将保持接通状态。2）行驶方向远光灯开关通过SZL控制单元，行驶方向远光灯开关的开关位置的信号最终传递到FRM控制 单元。3）雨天/行车灯传感器挡风玻璃上的水通过雨天/行车灯传感器探测，从而控制刮水器工作。同时，当环 境光线变化时，雨天/行车灯传感器根据光线入射方向和环境亮度向FRM控制单元输出 一个信号，打开或关闭行车灯。当PT-CAN出现故障时，雨刮会自动运行，进入应急运行模式。4）车轮转速传感器车轮转速传感器测量各个车轮的轮周速

40、度。DSC控制单元由此计算出行驶速度， 并向FRM控制单元输出一个信号，在行驶速度高于50 km/h或低于38 km/h时自动打 开或关闭远光灯。5）DSC传感器横向加速度通过DSC传感器探测，并通过横向加速度计算出偏航角速率，从而FLA 控制单元实现对大灯随动转向角度的控制。6）图像传感器图像传感器是一部用于专用摄像机，可识别光源。它把图像逋过LVDS （低压差分 信号）数据导线传递到FLA控制单元。当图像传感器识别到前方500米以内车辆的尾灯和对面1000米以内的车辆大灯 时，或者环境有足够照明时，FLA控制单元向FRM控制单元发送该信息，则FRM控制单 元控制车辆远光灯关闭。7）倒车档开

41、关在装备手动变速箱的车辆上，如果已挂入倒车档，倒车档开关向FRM控制单元提 供信息“已挂入倒车档”，则远光灯不接通。8）选档杆位置开关在装备电子变速箱控制系统（EGS）的车辆上，如果已挂入倒车档，选档杆位置开 关向EGS控制单元发送此信息，再由EGS控制单元发送至FRM控制单元，则远光灯不 接通。3.2.4车顶功能中心在高级车型中，有一个专用的车顶功能中心（FZD）控制单元，它通过K-CAN与 FRM控制单元相连，负责车顶区域内的车内照明灯组件。3.2.5接线盒电子装置接线盒电子装置（JBE）在宝马E90中起到核心作用，是车辆的中央网关，可以实 现多个系统彼此通信。JBE控制单元相当于不同总线

42、系统中的桥梁，可实现多种信号的处理，并实现与车 载网络中其他的总线用户共享。JBE控制单元也接受控制任务。根据车型系列和装备的不同，JBE控制单元可以控制下列功能或探测下列信号：（1）车窗升降机FRM控制单元和JBE控制单元控制并监控车窗升降机电动马达。JBE控制单元探测 车窗升降机开关信号并将其提供给其它总线用户使用，并控制车窗升降机驱动装置。（2）刮水清洗装置JBE控制电元通过探测复位触头信号，控制刮水器档位1、2的刮水器继电器、后 窗玻璃的刮水器继电器和大灯清洗装置的清洗泵继电器。（3）中控锁JBE控制单元是中控锁的执行控制单元，并执行所有中控锁驱动装置的控制。（4）空气调节通过接收制冷

43、剂压力传感器、自动车内空气循环控制系统传感器、后座区空气分 区调节器的信号，JBE控制单元来控制冷暖空调调节阀、辅助冷却液泵或电磁离合器、 水阀（与发动机装备有关）。（5）座椅加热装置由于牟辆配置不同，有些车型会安装一个座椅加热控制单元或驾驶员座椅控制单 元。JBE控制单元首先询问检查是否安装了座椅控制单元。如果JBE控制单元没有收到 确认，则会产生一个按脉冲宽度调制的信号，利用这个信号控制座椅加热控制单元。 而个别安装了座椅控制单元的车辆，座椅加热装置则直接由座椅控制单元控制。（6）后视镜加热装置JBE控制单元控制标准型后视镜加热装置和喷嘴加热装置。（7）用于组合仪表的功能JBE控制单元检测

44、燃油油位传感器、冷却液液位、驻车制动器报警开关、清洗液液 位信号，并在组合仪表中进行显示。（8）DTC按钮JBE控制单元探测DTC按钮的信号，发送至DSC控制单元。（9）驻车制动器报警开关驻车制动器报警开关的信号首先传递至JBE,并立即发送至其他相应控制单元。（10）后窗玻璃遮阳卷帘JBE控制单元控制遮阳卷帘的驱动装置。（11）伺服转向助力系统阀门在带伺服转向助力系统的车辆中，JBE控制单元控制伺服转向助力系统阀门。3.2.6纵向动态管理纵向动态管理（LDM）是发动机和制动器的接口，探测并分析驾驶员针对定速控制 的输入。当定速控制激活时，在自动制动时，从DSC控制单元向脚部空间模块通过PT-C

45、AN 发送一个信号，制动信号灯受控亮起。在超车时，如果未开启转向灯等，则脚部空间 模块会自动控制转向灯开启。若己开启转向灯，则会自动减小与前方车辆的距离。3.2.7转向柱开关中心在转向灯开关中心（SZL）中读取和分析行驶方向转向信号灯开关的开关信号，通 过直接导线发送至FRM控制单元，从而控制转向灯的开启。西南交通大学工程硕士论文第19页第4章波形测量与故障诊断汽车CAN总线系统故障的原因较为复杂，其中最为常见有：通信线路短路引起的 故障，通信线路断路引起的故障，线路物理性质变化造成的通信信号衰减或失真而引 起的故障。在发生这些故障时候，可通过专用的故障诊断仪器读取故障码，但不能得 到具体的故

46、障原因。为解决故障码诊断法的局限性，汽车维修人员在实际工作中，可 通过测量CAN总线工作波形来对故障进行进一步判断，从而更迅速的找到故障点和故 障原因127,1281.4.1总线波形测硬件总线波形检测使用的宝马专用维修诊断设备有：综合服务信息显示屏（ISID）、 综合测量接口盒（IMIB）、综合服务信息服务器（ISIS）、综合服务接入点（ISAP）、 综合通信光学模块（ICOM）、充电机、适配器、测量盒。（1）综合服务信息显示屏（ISID）综合服务信息显示屏（ISID）如图4-1所示。综合服务信息显示屏（ISID）是一个可移动的，主机和显示屏一体的操作设备。显 示屏是一个触摸屏，操作通过触摸笔

47、进行。通过该设备可进行维修信息的査询和显示, 以及维修车间系统内测量、诊断和编程工作的操作冋。图4-1综合服务信息显示屏（ISID）（2）综合测量接口盒（IMIB）西南交通大学工程硕士论文第20页西南交通大学工程硕士论文第#页综合测量接口盒（IMIB）如图4-2所示。图4-2综合测握接口盒（IMIB）西南交通大学工程硕士论文第24页综合测量接口盒（IMIB）为测量设备和测量接口，可以用来测量电压电流、电 阻、压力、使用外部传感器测量温度，并可作为双通道示波器使用。（3）综合服务信息服务器（ISIS）综合服务信息服务器（ISIS）如图4-3所示。综合服务信息服务器（ISIS）为维修车间系统的所有

48、硬件提供数据支持，还为维 修车间软件提供更新。此外，维修车间设备与BMW集团中央服务器之间的所有数据交 换，以及设备与设备之间的数据交换也是通过综合服务信息服务器（ISIS）实现。综 合服务信息服务器（ISIS）的基本配置包括：两个服务器单元、不间断供电设备、至 少16端口的千兆交换机泗。图4-3综合服务信息服务器（ISIS）（4）综合服务接入点（ISAP）综合服务接入点（ISPA）如图4-4所示。综合服务信息显示屏（ISID）、综合测量接口盒（IMIB）等硬件除了可以通过网线进行有线连吏外，为了方便维修人员操作，也可通过综合服务接入点（ISPA）实现 无线连接（5）综合通信光学模块（IC0M

49、）图4-4综合服务接入点（ISAP）综合通信光学模块（IC0M）如图4-5所示。图45综合通信光学模块（IC0M）要想读取车辆数据，必须通过综合通信光学模块（IC0M）与车辆0BD接口相连。 据车辆访问接口类型的不同，IC0M分为三类：IC0MA：用于带有0BD接口的车辆访问接口；IC0MB :用于连接MOST存取接口；ICOMC :用于连接圆形诊断插座呦。（6）充电机充电机如图4-6所示。充电机在番电池电量不足时为蓄电池充电。同时，在车辆未启动而需要使用大量 用电设备时（比如编程、诊断等），为车辆提供持续电流，以防止因过度放电而造成车辆启动困难，蓄电池寿命减小。(7)适配器图4-6充电机适配

50、器如图4-7所示。图4-7适配器在车辆诊断测量时，通过适配器将导线接出，以避免车辆导线损伤。(8)测量盒测量盒如图4-8所示。测量盒与适配器相连，通过测量盒上针脚的标注对相应导线进行测量。.o.o2.o0:o o O 0 0 0 o« o o o Q o o o o o o o o "" o o o o o o o o o o o o o o o o 0 o 00 O Q 0。 >* o o o o 0 o o o o o 0 o "",图4-8测址盒4.2总线波形测量软件C 1f BMW ServiceMINI Service5IS#n

51、r.WUitMISIA4KH 2.27M11-F 16综合服务技术应用（ISTA）是维修车间进行信息査询和车辆诊断的主要应用软件。 综合服务技术应用（ISTA）首页如图4-9所示。?二 X2.27(NED)第2011-7-14ISTA *» 227IS1A 事?.?7 女庾，IG1A S* 2.?6文氏图4-9综合服务技术应用（ISTA）首页4.3 CAN总线波形测与分析宝马E90车型总线系统涉及控制单元较多，由于篇幅有限，这里仅以关联功能最 多，最重要的一个控制单元脚部空间模块（FRM）为例进行分析介绍。脚部空间模块（FRM）涉及CAN总线部分电路图如图4-10所示。4.3.1 P

52、TCAN工作波形分析（1） PT-CAN无故障工作波形PT-CAN无故障工作波形如图4-11所示。PT-CAN-H的显性电压为M3.5V,隐性电压为2. 6VO PT-CAN-L的显性电压为W1.5V ,隐性电压为2. 5V。西南交通大学工程硕士论文第25页西南交通大学工程硕士论文第26页：J e :图4-10脚部空间模块（FRM）涉及CAN总线部分电路图西南交通大学工程硕士论文第27页西南交通大学工程硕士论文第#页°?冈Integrated Scrvtcs TcchnicaiAppiialonHiH Cur041 CurA Cur “rm v3Vo omf vf 1 01 mtM

53、Ml 64 M/VI 99XAt 11b 7 pwA«4to/西南交通大学工程硕士论文第30页图4-11 PT-CAN无故障工作波形(2) PT-CAN-H对电源短路PT-CAN-H对电源短路工作波形如图4-12所示。PT-CAN-H电压为电源电压， PT-CAN-L为非正常波形，电压明显偏高，约为电源电压。故障检查时首先需要先断开电源，将节点处插头逐一取下(PTCAN节点图如图4-13 所示)，然后再连接电源测鼠波形，若取下某节点后，波形恢复正常，说明故障点在 该节点之后。反之，若波形仍未恢复正常，说明故障点在该节点之前。接下来再断开 电源，将故障点所在区域的控制单元逐一取下，采用

54、电阻测量法测量该控制单元 PT-CAN-H对电源电阻，对短路故障点进行排査。若取下某控制单元后，短路故障消失, 说明短路点在该控制单元内。若所有控制单元都取下后，短路现象仍然存在，说明短 路点在线束上。(3) PT-CAN-H对地短路PT-CAN-H对地短路工作波形如图4-14所示。PT-CAN-H电压为OV, PT-CAN-L为非 正常波形。故障检査时首先需要先断开电源，将节点处插头逐一取下，然后再连接电源测量 波形，若取下某节点后，波形恢复正常，说明故障点在该节点之后。反之，若波形仍BAN*图4-12 PT-CAN-H对电源短路工作波形未恢复正常，说明故障点在该节点之前。接下来再断开电源，将故障点所在区域的控 制单元逐一取下，采用电阻测量法测量该控制单元PT