丰田轿车车载网络系统第八章教案

1、丰田轿车车载网络系统第八章教案第八章-丰田轿车车载网络系统学习要求： 了解丰田轿车车载网络系统三种通信电路的特点；熟悉丰田轿车车载网络系统的组成；熟悉雷克萨斯（凌志）轿车网络系统的组成和特点；熟悉丰田凯美瑞轿车网络系统的组成和特点；熟悉丰田锐志轿车网络系统的组成和特点。 第一节第一节 丰田轿车车载网络系统概述丰田轿车车载网络系统概述一、丰田轿车车载网络系统的组成 丰田车系采用多路传输通信系统MPX(Multiplex Communication System)，丰田车系在网关ECU内置了三种通信电路，即CAN、BEAN、AVC-LAN。这三种电路的通信速率，见表8-1。 CAN总线具有高度灵活

2、性、简单的扩展性、优良的抗干扰性和纠错能力，其通信协议在汽车电控系统中得到更广泛的应用。 车身电子局域网络BEAN(Body Electronic Area Network)是丰田汽车专利的双向通信网络。音响视听局域网络AVC-LAN（Audio Visual Communication-Local Area Network）主要用于音频和视频设备中的通信网络。 各个网络通信协议不同，传输速率不同，翻译工作由网关来完成。网关结构如图8-1所示。网关内置CPU从不同的总线接收数据，对数据进行处理，再按照各通信协议把该数据发送到总线上去。网管负责来自仪表板总线、车门和转向柱总线、CAN总线和AVC

3、-LAN总线数据信息的接受、转化和传输。并会将相关信息存储。其中DLC3用于故障自诊断。网关的安装位置位于副驾驶前，如图8-2所示。图8-1 网关的结构简图图8-2 网关的安装位置二、丰田轿车车载网络系统的特点 1. CAN通信网络 CAN通信网络的组成如图8-3所示。CAN通信网络中的多个ECU连接到通信线路上，终端电阻(120)安装在总线主线路上，连接电阻的目的是为了防止信号的反射，使提供的信号更稳定。各控制单元模块和相关ECU跨接于总线上，总线采用双线传输。其CAN-H线称为主线，CAN-L线称为副线。图8-3 CAN通信网络组成 2. 车身电子局域网络BEAN 车身多路通信局域网络是一

4、种多总线车身电子局域网，由仪表板BEAN系统、转向柱BEAN系统和车门BEAN系统组成，如图8-4所示。BEAN通信一般采用单线传输（由公用地线构成回路）。BEAN通过扩展控制对象，提高了控制数据量。仪表板系统多路通信网络ECU功能，见表8-2。图8-4 仪表板多路通信BEAN8-5 车门和转向柱系统柱总线电路8-6 车门和转向柱系统转向控制ECU位置图18-7 车门和转向柱系统转向控制ECU位置图2第二节第二节 雷克萨斯（凌志）轿车雷克萨斯（凌志）轿车网络系统网络系统一、雷克萨斯（凌志）轿车网络系统的组成 雷克萨斯LS430轿车全车电控单元以网关为中心，设置了几个BUS（总线）系统，包括：仪

5、表板BUS、门控BUS、转向柱BUS、Back-up BUS（控制转向信号灯、尾灯、制动灯和后雾灯）、AVC-LAN，其车身网络通信系统见图8-8,GS430/300车身网络控制系统见图8-9，各总线控制ECU见表8-4。图8-9 GS430/300车身网络控制系统图表8-4 各总线控制ECU表网关 ECU总线类型ECUJ/C No.1带终端电路发动机ECU(ECM)安全带控制ECU减振器控制ECU制动控制EC横摆率和减速度传感器转向角传感器DLC3J/C No2带终端电路EPS ECUVGRS ECU距离控制ECU4轮驱动ECU摄像ECU/倒车指示监视器ECU间隙警告ECU仪表面板总线仪表E

6、CU空调ECU集成开关面板轮胎压力监测ECU气囊传感器总成转向总线车身ECU驾驶员侧J/B ECU后备厢J/B ECU前大灯转弯自动调整系统ECU驾驶员座椅ECU方向盘位置调整ECU前端控制器组合开关车门总线车门ECU认证ECU电源控制ECU天窗ECU电动车窗控制开关雨量传感器AVC-LAN导航ECU音响控制单元ECU多功能显示ECU二、雷克萨斯（凌志）轿车总线网络系统特点 整车CAN总线用主BUS线路和辅助BUS线路连接各传感器和控制单元，见图8-10。主BUS线的终端有一个电阻，防止信号反射，使提供信号更稳定。雷克萨斯RX330轿车的CAN线路连接了防滑控制ECU、转向传感器、横摆率和减速

7、度传感器以及DLC3（3号诊断连接器）。通过DLC3使用诊断仪可以检测CAN通信的故障码，DLC3通过CAN-H和CAN-L传输故障信息。图8-10 CAN接线图 1CAN元件布置 雷克萨斯RX330车型中，CAN包含CAN l号接头、CAN2号接头、防滑控制ECU、转向角传感器、横摆率与减速度传感器和DLC3等元件，安装位置见图8-11。图8-11 CAN元件位置分布图 2通信线 CAN和AVC-LAN通信采用双线传输，BEAN通信一般采用单线传输。 3CAN、BEAN与AVC-LAN总线的区别 (1)通信协议不同 各个电控单元所采用的数据传输速度、传输线和信号不同，因此要有明确的通信协议来

8、完成通信。 (2)传输速率不同 CAN的传输速率快，因此应用在发动机和底盘等控制系统。CAN、BEAN与AVC-LAN对比，见表8-5。第三节第三节 丰田凯美瑞轿车丰田凯美瑞轿车CANCAN总线系统总线系统一、丰田凯美瑞轿车网络系统的组成 新型凯美瑞轿车CAN总线系统如图8-12和8-13所示。该车具有两种不同通信速度的CAN总线：高速CAN总线（HS-CAN，500kbit/s）和中速CAN总线（MS-CAN，250kbit/s）。HS-CAN由1号CAN总线和2号CAN总线组成。1号CAN总线的终接电阻器置于发动机ECU和仪表ECU中，2号CAN总线的终接电阻器置于CAN网关ECU和接线器

9、(前LH）中。 MS-CAN由MS总线组成MS总线的终接电阻器置于主体ECU和认证ECU中。对于无智能进入和启动系统的车型，终接电阻器置于接线器RH中。 带有网关功能的ECU用于总线之间传输数据。CAN网关ECU用于l号CAN总线和2号CAN总线之间的数据传输；主体ECU用于1号CAN总线和MS总线之间的数据传输。图8-12 丰田凯美瑞轿车多路通信系统图8-13 总线之间的数据传输二、丰田凯美瑞轿车网络系统主要组件分布第四节第四节 丰田锐志轿车车身网络系统丰田锐志轿车车身网络系统 丰田锐志轿车车身网络系统由多个子系统组成，以下主要介绍巡航控制系统、导航系统、倒车监视系统、中央控制门锁系统、无线

10、遥控系统、防盗系统。 一、巡航控制系统 巡航控制开关将主开关和操作开关集成在一起，安装在方向盘右侧，以确保使用方便。通过发动机ECU，对巡航系统的所有功能进行控制。巡航控制系统的主电源（ON/OFF）、系统的异常声音均通过CRUISE启动警告灯来显示，内置于组合仪表上。 带有内置处理器的发动机ECU，可提供以下功能：减速控制、加速控制、取消、计算车速、马达输出控制、超速挡控制等，内置的微电脑可输入各种来自不同开关和传感器的信号，根据记忆中存储的程序对这些信号进行加工，并控制节气门控制马达。此外，可以用组合仪表内的CRUISE启动警告指示灯进行系统故障诊断。巡航系统电路控制，见图8-15。图8-

11、15 锐志轿车巡航系统电路控制图二、导航系统 汽车导航系统由GPS接收机、导航电子地图（存储在DVD-ROM中）、陀螺传感器、导航ECU和多功能显示器组成。导航仪接受卫星的定位信号，确定当前的位置（经纬度），与地图上的经纬度比较显示出当前的位置。导航时，输入起点和终点，导航ECU自动在导航电子地图中搜索，查找出最佳路径。在汽车行驶过程中不断把定位信息与路径的信息比对，从而起到导航的作用。 导航ECU通过GPS接收器得到检测本车的位置信号，通过组合仪表测出车速信号，通过陀螺传感器判断出前进方向信号，然后将汽车行驶位置显示在显示器上，同时将提示语音信号输出到左前扬声器。可视语音导航系统工作过程如图

12、8-16。 图8-16 锐志轿车可视语音导航系统工作过程图三、倒车监视系统 1.系统功能 透过多功能显示屏的画面显示来辅助停车操作，倒车监视器ECU是利用安装在车辆后部的倒车监视器摄像机的图像，利用CAN通信输入的转向角度传感器等接收的车辆状态参数进行计算，得出各导向路线信息，并将该信息传入多功能可视系统上。倒车监视器ECU发出的信号通过内置的主ECU控制，在多功能显示屏上显示倒车监视器画面。倒车监视器系统功能如图8-17所示。图8-17 锐志轿车倒车监视器系统功能 2系统组成 倒车监视器系统由倒车监视器摄像机、倒车监视ECU、多功能显示屏（与导航ECU一体）等元件组成见图8-18。倒车监视器

13、摄像机安装在后备箱外侧装饰物内，将拍摄车辆后方图像信号输出到倒车监视器ECU。倒车监视器ECU安装在仪表板前排乘员座椅一侧，它通过CAN通信收集车辆信息和多功能显示屏发出的信号，并根据此信号自动打开/关闭倒车监视器摄像机倒车监视器ECU取得倒车监视器摄像机拍摄的画面，并利用CAN通信得到的方向盘转向信号，制作出各导向线的图像信号，输出到多功能显示屏。根据倒车监视器ECU发出的图像信息，在画面上显示出车辆后方图像及各导向路线图。多功能显示屏将RGB图像信号输出到倒车监视器ECU，同时将车辆角速度数据输出到倒车监视器ECU。图8-18 锐志轿车倒车监视器系统组成图四、中央控制门锁系统 田锐志轿车中

14、央控制门锁系统配备“车门钥匙联动门锁”，具备钥匙锁止功能以及碰撞感应车门锁解除功能，门锁采用了保护器一体式外壳，驾驶员座位车门钥匙筒和门锁总成直接耦合以及和车门内侧手柄的拉索式连接，增强了车辆的防盗性能。 中控锁采用无线遥控实现智能化控制。中控锁的无线遥控功能是指不用把钥匙键插入锁孔中就可以远距离开门和锁门，其最大优点是：不管白天黑夜，无需探明锁孔，可以远距离、方便地进行开锁（开门）和闭锁（锁门）。 遥控的基本原理是：从车主身边发出微弱的电波，由汽车天线接收该电波信号，经电子控制器ECU识别信号代码，再由该系统的执行器（电动机或电磁线圈）执行启/闭锁的动作。该系统主要由发射机和接收机两在部分组

15、成。 1系统组成 门锁系统由MPX车身l号ECU（驾驶员侧接线盒ECU）、各座位门锁总成、MPX总开关。各座位车门控灯开关、网关ECU、中央气囊传感器总成、各气囊传感器等元件组成。电子门锁系统组成元件位置，见图8-19和图8-20。图8-19 电子门锁系统元件位置图18-20 电子门锁系统元件位置图2 2元件功能 MPX车身1号ECU（驾驶员侧接线盒ECU）：根据各种开关、车速传感器、碰撞传感器检测汽车的状态，控制内置继电器驱动所有座位门锁马达。 各座位门锁总成：通过内置的各座位门锁马达的正转或逆转，对各座位的车门分别锁止或开锁。通过内置的各座位门锁位置开关，分别检测各座位车门的锁止或开锁状态

16、（锁止OFF，开锁ON），检测出内置的门锁控制开关（用于钥匙联动）状态，将锁止或开锁的要求信号输出到MPX总开关（仅限驾驶员座位）。 MPX总开关：检测出各门锁控制开关（手动操作用）和驾驶员座位门锁位置开关的状态，用双向车身多路通信，发送到驾驶员侧接线盒ECU。 各座位车门控灯开关：检测出各座位车门的开闭状态，车门开为ON，车门关为OFF。输出到驾驶员侧接线盒ECU。 网关ECU：作为各通信网络（双向车身多路通信）的连接点，中转通信数据。 各气囊传感器：检测到碰撞，并将其传输到中央气囊传感器总成。 中央气囊传感器总成：通过各安全气囊传感器发出的信号以及使用内置的碰撞传感器检测车辆受到的碰撞，并

17、将其传输到驾驶员侧接线盒ECU。当发生碰撞时，可使车门锁自动开锁，便于乘员逃生。 3电子门锁系统电路控制 (1)手动上锁（开锁）操作 如果将MPX总开关的门锁控制开关（手动操作用）操作为上锁（开锁），MPX总开关发出的驾驶员座位手动上锁（开锁）开关信号，就会由双向车身多路通信传输到驾驶员侧J/B ECU。接收到此信号的驾驶员侧J/B ECU就会打开上锁（开锁）继电器，驱动各座位车门上锁马达，对车门上锁（开锁）。 (2)车门钥匙联动上锁（开锁）操作 如果将机械式钥匙插入驾驶员座位车门钥匙筒，进行上锁（开锁）操作，门锁控制开关（钥匙联动用）就在上锁（开锁）时打开，由此，MPX总开关发出的驾驶员座位

18、车门钥匙联动上锁（开锁）开关信号就会由双向车身多路通信输出到驾驶员侧J/B ECU，和手动上锁（开锁）操作相同，对各座位车门上锁（开锁）。电子门锁系统电路控制，如图8-21所示。 (3) 防止钥匙锁入车内操作 在钥匙开锁提醒开关以及驾驶员座位车门控灯开关ON的信号输入驾驶员侧J/B ECU的状态下，如果将驾驶员座位车门上锁按钮切换到上锁一侧，MPX主开关就会检测到驾驶员座位上锁位置开关的OFF状态。接收此信号的驾驶员侧J/B ECU就会打开开锁继电器，分别驱动车门上锁马达，对车门开锁。 (4)碰撞时车门开锁操作 根据从中央气囊传感器总成接收到的碰撞检测信号，驾驶员侧J/B ECU对所有座位车门

19、开锁。当点火开关处于0N时或者从ON到OFF的4s内，如果车辆受到的撞击力超过了规定值，中央气囊传感器总成检测到后，将碰撞检测信号输出到驾驶员侧J/B ECU。如果驾驶员侧输入了从中央气囊传感器总成发出的碰撞检测信号，在经过碰撞感应开锁延迟时间（约10 s）后，就会打开开锁继电器，驱动各座位车门上锁马达，对车门开锁。开锁操作完成后驾驶员侧J/B ECU禁止输入所有车门上锁信号，除非将点火开关从OFF打到ON，车速从约15 km/h提高到20 km/h，并持续5s以上，或者通过门锁控制开关（手动操作用）进行上锁操作，如果点火开关从ON打到OFF，驾驶员座位车门从“开”到“关”（驾驶员座位车门控好

20、开关从ON到OFF）时可以接收。图8-21 电子门锁系统电路控制图五、无线遥控系统 1无线车门上锁（开锁）操作 如果按下上锁键（开锁键），就会从发射器钥匙（无线遥控）、智能钥匙以及无线车门上锁钥匙发出微弱电波式的本车识别代码和功能代码。车门控制接收器或车内调谐器（配备智能进入和启动系统的车型）接收到这些信号后，就会通过内部的高频率电路开始对其进行认证和分辨。车门控制接收器进行识别代码认证和功能代码分辨，如果识别代码和本车代码一致，并且功能代码识别为“上锁”（“开锁”），这些信号就会作为代码数据输出到驾驶员侧J/B ECU。另外，配备智能进入和启动系统的车型的认证ECU如果和车门控制接收器进行同样的分辨和识别，这些信号也会