学习情境一-车载网络控制系统检修课件

1、任务单元101车载网络系统认识与检修基础 一、车载网络控制系统概述 1、传统汽车存在的问题 随着现代汽车电子控制技术的发展与现代人对汽车的动力性、经济性、舒适、安全、环保等方面要求及相应法律法规的约束，汽车电控系统的电控单元数量不断增加，使汽车整车的电气系统变的越来越复杂。单纯地增加汽车线束和插接件会带来汽车生产的线束布置与装配困难，也增加了汽车维修的难度；车身重量的增加影响了汽车的经济性、维修诊断困难等问题。传统的汽车电控系统 2、使用车载网络控制系统的目的（1）减少汽车制造成本；（2）简化汽车电器线路；（3）提高汽车通讯效率；（4）提高汽车电控系统可靠性 改进后的汽车电控系统（车载网络）

2、3、 车载网络系统分类 A类(如UART, LIN，克莱斯勒的CCD)是面向传感器、执行器控制的低速网络，数据传输位速率通常小于20kbps，主要用于后视镜调整，电动窗、灯光照明等车身低速控制；B类(如SAEJ1850、低速CAN)是面向独立模块间数据共享的中速网络，位速率一般在1O 125kbps，主要应用于车身电子舒适性模块、仅表显示等系统；C类(如高速CAN)是面向高速、实时闭环控制的多路传输网，位速率在1251Mbps，主要用于牵引力ASR控制、发动机控制、ABS控制等系统；D类(如D2B, MOST)是面向多媒体信息的高速传输网络，位速率一般在2Mbps以上，主要用于车载视频、音频、

3、导航系统等； E类（如Byteflight，FlexRay）是面向乘员的安全系统高速、实时网络，位速率在1Mbps以上，主要用于线控系统X-by-Wire、车辆被动性安全领域。4、车载网络系统应用现况 迄今为止，还没有一个车载网络协议可以完全满足未来汽车所有成本和性能的要求。目前，面对汽车上日益复杂的控制子系统的不同需要，国外许多汽车制造商倾向于采用多个协议子网混合使用的方案。 大部分中高档轿车典型的应用方案是车身舒适控制系统单元都连接到CAN总线上，并借助于LIN总线进行外围设备控制； 而汽车高速动力系统控制系统单元使用高速CAN总线进行连接；远程信息处理和多媒体系统可由D2B或MOST协议

4、总线来实现； 面向乘员的安全系统由FlexRay协议实现线控控制； 无线通信则以蓝牙(Blue tooth)技术为主，这些不同的总线之间用网关联系。二、车载网络控制系统介绍 1、CAN控制器局域网 CAN是Controller Area Network的缩写，即控制器局域网络。 CAN-BUS是德国Robert Bosch公司在20世纪80年代初为汽车业开发的一种串行数据通信总线。是一种很高保密性，有效支持分布式控制或实时控制的现场串行通信网络。目前，在众多的现场总线标准中，CAN-BUS是唯一被ISO认证(ISO11898)批准为国际标准的现场总线，它已发展成为应用最广泛、支撑技术和元器件最

5、丰富的现场总线标准之一，被誉为最有前途的现场总线。 （1）概念(3)CAN控制器局域网构成 最基本的CAN-BUS系统中拥有一个CAN控制器、一个信息收发器、两个数据传输端及两条数据传输总线，除了数据传输总线外，其他各元件都置于各控制单元的内部。1） CAN控制器功能： CAN控制器一面负责接受其寄生的电控单元CPU传来的信息数据，并对这些数据进行处理后，将其转发给信息收发器。 CAN控制器对由信息收发器截取的来自其他系统CAN控制器的信息数据进行处理，再将其传给自己所寄生电控单元的CPU。3)数据传输总线 根据两条总线线路电平的不同，分别被称为CAN高线和CAN低线两种；两线条上的电位是相反

6、的，如果一条线的电压是5V，另一条线就是0V，两条线的电压和总等于常值。 为了防止和避免外界电磁波的干扰和向外辐射，这两条总线是缠绕在一起的，通过这种办法使总线向外辐射则保持无辐射，保证数据传送不受影响或破坏。3)数据传输总线功能 数据传输总线负责系统数据的传输工作，它通过双向数据传输，实现了信息数据的大容量、高速度传输。 所有数据通过该总线发送给各控制单元；由各控制单元中的信息收发器接收，然后进行相关的计算处理。4）数据传输终端 数据传输终端实际是一个抑制反射的负载电阻器，它能防止数据在线路终端被反射后，影响数据的传输质量。 负载电阻连接在数据传输总线的CAN高线和CAN低线之间，对于不带集

7、成终端电阻的ECU，此电阻值应为60；而对于带有集成终端电阻的ECU，此电阻值为120。终端负载电阻都置于总线的末端，负载电阻（RL）通常集成在ECU的内部，若有一个ECU从总线上断开时，数据传输总线的终端将丢失。（4） CAN-BUS多路信息传输系统的工作原理CAN数据总线传递数据的构成CAN数据总线在极短的时间里，在各控制单元间传递数据，可将其分为7个部分开始域：标志数据开始。带有大约5V电压（由系统决定）的1位，被送入高位CAN线；带有大约0V电压的1位被送入低位CAN线。状态域：判定数据中的优先权。如果两个控制单元都要同时发送各自的数据，那么，具有较高优先权的控制单元，优先发送。检查域

8、：显示在数据域中所包含的信息项目数。在本部分允许任何接收器检查是否已经接收到所传递过来的所有信息。数据域：在数据域中，信息被传递到其他控制单元。安全域：检测传递数据中的错误。确认域：在此，接收器信号通知发送器，接收器已经正确收到数据。若检查到错误，接收器立即通知发送器，发送器然后再发送一次数据。结束域：标志数据报告结束。在此是显示错误并重复发送数据的最后一次机会。CAN-BUS的应用目前国内引进的，装备CAN总线网络系统的车型如:通用公司的世纪、君威；大众公司的帕萨特B5、奥迪A6,宝来(Bora)、波罗(Polo)；菲亚特(Fiat)公司的派力奥(Palio)、西耶那(Siena)以及马自达

9、公司的马自达6等都普遍采用两条CAN网络: 一条用于驱动系统的高速CAN，速率达到500Kbps，驱动系统主要连接对象是发动机控制器、ABSASRESP控制器、安全气囊控制器、自动变速箱控制器、组台仪表等，它们的基本特征相同，都是控制与汽车行驶直接相关的（安全性）系统。一条用于车身系统的低速CAN，速率是100Kbps。车身系统CAN主要连接对象是4门以上的集控锁、电动车窗、后视镜和厢内照明灯等。 目前，驱动系统CAN和车身系统是2条独立的总线系统，为实现在各CAN之间的资源共享，设计“网关”使二者相连，并将各个数据总线的信息反馈到仪表板上。驾车者只要看看仪表板，就可以知道各个电控装置是否正常

10、工作了，从而实现信息的共享。 典型大众CAN-BUS控制器局域网大众动力传输系统（驱动系统）CAN-BUS 大众驱动系统CAN的主要连接对象为：发动机控制器、ABSASRESP控制器、气囊控制器、自动变速箱控制器、组台仪表等。 由于他们所控制的对象是与汽车的行驶安全直接有关的系统，相互之间存在着较多的信息交流，且都是连续的、高速的、实时性高、流量有限的信息。 驱动系统CAN总线由电源15号线激活，速率是所有CAN总线中最高的，达到500kbps。 大众舒适系统CAN-BUS 大众车身舒适系统CAN的主要连接对象为：中央控制器J393，4个门控制器，在某些情况下，还包括记忆模块和其它组件。 车身

11、舒适系统的控制对象主要是4个门的集控锁和车窗，行李箱锁，后视镜、车内顶灯，甚至自动座椅、自动空调等。 大众舒适系统CAN连接图 大众车身舒适系统CAN总线由30号线激活，速率可达100kbps（97款Passat上首次使用时舒适系统速率为62.5kbps。 舒适系统CAN总线由30号线供电 。2、 LIN内联局域网 （1）LIN-BUS的含义 LIN是Local Interconnect Network的缩写，即内联局域网，又称本地互连网络。 由Audi、BMW等七家汽车制造商及Motorola集成电路制造商联合提出的LIN协议是一种廉价的局部互连的串行通信网络协议。LIN是用于汽车分布式电控

12、系统的一种新型低成本串行总线，将开关、显示器、传感器及执行器等简单控制设备连接起来的廉价、单线、串行通信网络协议。LIN总线是一种辅助的总线网络，使用LIN总线可大大节省成本。在低速车身控制条件下，与CAN线相比较，LIN总线控制方案成本较低是最大的优势。 LIN-BUS的结构LIN总线节点结构 为将汽车上各类原始信号转换为可在LIN总线上进行传输的数字量信号，同时为提高系统的可靠性，在LIN总线上设置了节点。 节点的功能是：接收传感器输出的模拟信号、数字信号或开关信号，经ECU进行处理，转换为可在LIN总线上通讯的数据报文格式，经ECU内的LIN控制器发到LIN总线上，同时将从LIN总线上接

13、收到的数据信息转换成能够驱动执行器或照明灯的模拟信号或数字信号。 LIN-BUS的应用 典型的LIN总线应用在汽车中的联合装配单元（主要用来连接分布式车身控制电子系统），如车门模块、车顶模块、座椅模块、空调模块、综合仪表盘模块、车灯模块、湿度传感器、交流发电机及雨刷传感器等。 奥迪A8LIN网络结构 （3）MOST光纤网 1）概念MOST是Media Oriented Systems Transport的简称，意为面向媒体的系统传输。 2）汽车多媒体信息网络 和协议的类型 汽车多媒体信息网络和协议分为三种类型，分别是低速、高速和无线，其传输速率在250Kbps到100Mbps间 如图所示为汽车

14、多媒体系统示意图，它包括了语音系统、车载电话 、音响、电视、车载计算机和GPS等系统。 低速用于远程通讯、诊断及通用信息传送，IDB-C按CAN总线的格式以250Kbps的位速率进行信息传送。 高速主要用于实时的音频和视频通信，如MP3、DVD和CD等的播放，所使用的传输介质是光纤，主要的IDB-M有：D2B、MOST和IEEE1394。D2B是用于汽车多媒体和通讯的分布式网络，通常使用光纤作为传输介质，可连接CD播放器、语音控制单元、电话和因特网。D2B技术已使用于奔驰公司多款S级轿车中。 目前德国宝马、奔驰、奥迪等高端车已大规模使用MOST构建汽车多媒体信息系统。 MOST-BUS主要特点

15、 1、以光纤（单根）为载体，环型拓扑结构，单向传输。控制单元通过光纤沿环形方向（单方向）将数据发送到下一个控制单元，这个过程一直在持续进行，直至首先发出数据的控制单元又接收到这些数据为止，从而形成了一个封闭环。2、高达25Mbps的集合同步带宽， MOST网络中，多媒体信号是同步传输的，无需缓存。3、主从式结构，点对点式通信。 4、质量非常轻，抗电磁干扰。用单独的塑料光纤媒介传输各种信号，克服了传统的铜布线昂贵、复杂并且不可变的缺点。 5、独立系统时钟，无中央处理器，宽应用范围。 MOST-BUS的结构MOST的环形结构MOST总线系统的显著特点是它的环形结构，如图所示。MOST采用点对点的“

16、接力”通讯方式实现网络广播，控制单元通过一根光纤把数据传送至环形结构中的下一节点。这个过程一直持续到数据返回至原先传送它们的那个控制单元。由此，形成了一个闭合的环路。MOST总线系统的诊断是借助于数据总线的诊断接口和诊断CAN进行的。任务单元102舒适系统（CANBUS）故障检修帕萨特B5轿车舒适系统 帕萨特B5轿车舒适系统有2根CAN数据总线，将舒适系统控制单元和各车门的门控单元连接成局域网， 彼此通讯，传递开关信号、闭锁状态及其他信息。 采用CAN数据总线， 可使各车门的导线数量大大减少，减少导线连接故障。 当一根数据CAN总线发生故障时， 舒适系统处于紧急运行状态，所有功能保持不变。 当

17、2根数据总线发生故障时， 车门不再执行电动功能，只能手动开关和上锁。舒适系统控制单元J393舒适系统控制单元J393也称中央控制单元.J393的控制功能包括1、行李厢与中央门锁控制；2、车内灯控制；3、滑动/倾斜车顶控制；4、无线遥控；5、防盗系统控制；6、故障自诊断；7、与汽车其它控制系统进行信息交换；8、后车门中央门锁控制（机械式车窗升降器）舒适系统自诊断 舒适系统控制单元J393内装有故障存储器, 控制单元能识别出舒适系统的故障, 并将其存储在存储器中。用大众汽车专用的故障阅读仪V.A.G1551、车辆系统测试仪V.A.G1552或汽车诊断测试和信息系统V.A.S5051, 可以对舒适系

18、统自诊断。下面以故障阅读仪V.A.G1551为例, 说明自诊断的步骤和方法。舒适系统自诊断的测试条件及功能测试条件: 相应系统的电源和熔断丝都正常。开始测试之前, 应接通点火开关。可选择的功能: 01-查询控制单元版本号；02-查询故障码；03-执行元件诊断； 05-清除故障码； 06-结束输出； 07-控制单元编码； 08-阅读数据块； 10-匹配。故障码的读取与清除故障码的读取步骤第1步, 连接故障阅读仪V.A.G1551, 进行初始操作, 直到屏幕上显示:第2步, 键入02, 选择查询故障码, 屏幕显示:第3步, 按下PRINT键, 并按Q键确认, 屏幕上将显示所存储的故障数量。 如果有

19、1个或多个故障被存储, 所显示的故障码被依次显示并打印出来。按故障码表排除故障后, 键入05, 清除故障码, 再次查询故障码。有关故障码的说明1、 当故障是“偶发性故障” 时, 在屏幕右下角以“/ SP“”后缀显示出来。2、 故障“01330舒适系统中央控制单元J393没有信号” 可能会偶然显示, 这对舒适系统的功能没有影响, 不必采取措施。清除故障码即可。3、 车门控制单元也可能出现“没有通讯” 的故障,这对舒适系统的功能没有影响。清除故障码即可。帕萨特B5轿车舒适系统故障码执行元件诊断步骤第1步, 连接故障阅读仪, 进行初始操作, 直到屏幕显示:第2步, 根据屏幕上显示的信息操作故障阅读仪

20、。键入03, 选择“执行元件诊断”, 断开点火开关并取下点火钥匙, 屏幕上将显示:第3步, 按下Q键确认, 屏幕上显示:第4步, 按表2所示步骤, 进行各个项目的诊断。可用C键中断诊断, 可按键进行下一步的诊断。如果一个部件不工作, 则继续执行元件诊断到结束。任务单元103其他车载网络系统故障检修1.汽车局域网络LIN（1）LIN-主控制单元。该控制单元在LIN数据总线系统的LIN控制单元内，连接在CAN数据总线上，它是LIN总线系统中唯一与CAN数据总线相连的控制单元，如图所示。 （2）LIN-从控制单元。在LIN数据总线系统内，单个的控制单元（如新鲜空气鼓风机的）或传感器及执行元件（如水平

21、传感器及防盗警报蜂鸣器）都可看作LIN从控制单元,如图所示。 （3）LIN数据传递 1)信息标题。信息标题由LIN主控制单元按周期发送。信息标题分为四部分,如图所示。2）信息内容。对于带有从控制单元回应的信息，LIN从控制单元会根据 识别码给这个回应提供信息。如图所示。 3）信息的顺序 LIN数据总线系统的自诊断 在LIN主控制单元内已规定好的时间间隔内，如果LIN从控制单元数据传递有故障、校验出错或传递的信息不完整等，通过LIN从控制单元的自诊断功能，将会记录故障存储。 自诊断数据经LIN总线由LIN从控制单元传至LIN主控制单元。因此对LIN数据总线系统进行自诊断需使用LIN主控制单元的地

22、址码。LIN数据总线系统部分控制单元的故障信息 故 障 位 故障内容 故 障 原 因 lAN从控制单元 (例如鼓风机调节器) 无信号 或 无法通信 1导线断路或短路 2IAN从控制单元供电有故障 3IAN从控制单元或1AN主控制单元型号错误 4IAN从控制单元损坏 故 障 位 故障内容 故 障 原 因 LIN从控制单元 (例如鼓风机调节器)不可靠信号 1LIN导线受到电磁干扰 2LIN导线的电容和电阻值改变了(例如插头壳体潮湿或脏污) 3软件故障(备件型号错误等)MOST-BUS的应用与检修1、MOST与光纤的注意事项（1）、光纤保护帽只有在安装时才能直接被卸下。（2）、开口的光纤插头不允许触摸，不能被灰尘、油腻或其他液体弄脏。（3）、每种损坏形式和/或线束的完整性立即申购。（4）、光纤或空气