项目七汽车舒适总线故障诊断与检修 《汽车舒适与安全系统检修》教学课件

汽车舒适与平安系统检修工程七汽车舒适总线故障诊断与检修任务一汽车总线技术基本认知任务二舒适总线认知任务三舒适总线故障检修知识目标了解汽车总线技术的产生及优点；理解汽车总线技术的常用术语；熟悉汽车舒适总线系统的组成结构；掌握汽车舒适总线的检修方法。能力要求能识读汽车舒适总线系统；能分析汽车舒适总线系统的工作；能对汽车舒适总线故障进行检修。工程七汽车舒适总线故障诊断与检修任务引入某顾客的一辆POLO轿车，汽车中控门锁和电动玻璃升降器不能正常工作，车主要求排除故障，修复此汽车。要完成这个工作任务，就需要知道中控门锁和电动玻璃升降器的控制原理，在POLO轿车上它们隶属于舒适总线系统。工程七汽车舒适总线故障诊断与检修任务一汽车总线技术根本认知

汽车总线的产生与发展一、为实现汽车内部各个电子控制系统之间的数据共享和快速传输，在显著降低线束用量的同时，有效提高汽车电子系统的安全性和可靠性，现代汽车普遍采用总线技术。汽车总线技术是汽车电子控制技术与现场总线技术、计算机网络技术相结合的产物。在汽车单片机控制时代，特别是早期生产的汽车，车上只有一个电子控制单元(electroniccontrolunit，ECU)，其信息传输量较少，电子控制系统的传感器、电子控制单元和执行器之间的连接电线(线束)的数量还不太多，尚可接受，如图7-1所示。传统信息传输的瓶颈1.图7-1汽车内部的线束(装备一个电子控制单元)任务一汽车总线技术根本认知图7-2汽车上的电控系统任务一汽车总线技术根本认知图7-3汽车内部传统的线束(装备三个电子控制单元)任务一汽车总线技术根本认知随着汽车电子化程度的不断提高，从发动机控制到传动系统控制，从行驶、制动、转向系统控制到平安保障系统及仪表报警系统，从电源管理到提高舒适性而做的各种努力，使汽车电子系统成为了一个复杂的大系统，这些系统除了各自的传感器、执行元件外，还需要互相通信，其传统的布线方式如图7-4所示。任务一汽车总线技术根本认知图7-4汽车电控系统的传统布线方式任务一汽车总线技术根本认知如图7-5所示，每项信息都需要通过一条独立的数据线进行交换，即有几个信号交换就要有几条信号传输线，其内部线束的数量将急剧增加，甚至难以承受。图7-5宝来轿车发动机ECUJ220与自动变速器ECUJ217之间传统的信号传递方式任务一汽车总线技术根本认知导线数量的增加造成了以下影响。〔1〕整个汽车的布线十分复杂，而且显得很凌乱。〔2〕占用空间更大，使得在有限的汽车空间内布线越来越困难，限制了功能的扩展。〔3〕故障率随之增加，降低了汽车的可靠性。〔4〕一般情况下，线束都装在纵梁下等看不到的地方，一旦线束中出现问题，查找便相当麻烦，增加了维修的难度。任务一汽车总线技术根本认知(5)汽车整车质量增加，油耗随之增加。据统计，导线质量每增加50kg，汽车油耗每百千米会增加0.2L。(6)电控单元并不是仅仅与负载设备简单地连接，更多的是与外围设备及其他电控单元进行信息交流，并经过复杂的控制运算，发出控制指令，按传统的连接方式，线束本钱较高。为解决以上问题，汽车总线技术应运而生。任务一汽车总线技术根本认知基于汽车总线技术的信息传输2.采用总线技术后，汽车电控系统之间的布线方式如图7-6所示。图7-6汽车电控系统的总线连接方式任务一汽车总线技术根本认知在传统的信号传递方式中，每个信号都有专属的传输线，需要传递的信号越多，需要的信号传输线就越多，而采用汽车总线技术后，只需要一根或两根传输线即可，如图7-7所示。图7-7宝来轿车发动机ECUJ220与自动变速器ECUJ217之间总线信号传递方式任务一汽车总线技术根本认知实现了从传统的一线一用的专线制到一线多用制的转变，从而大大减少了汽车上导线的数量，缩小了线束的直径。同时，也使汽车内部的线束连接变得简洁、清晰，如图7-8所示。图7-8采用总线技术后汽车内部的线束(装备三个电子控制单元)任务一汽车总线技术根本认知以宝来轿车的驾驶员侧车门控制单元为例，如果采用传统的布线方式进行信息传输，需要9个线束插接器，共45根导线，才能完成其全部控制功能，如图7-9所示。图7-9采用传统的布线方式(9个线束插接器，共45根导线)任务一汽车总线技术根本认知采用总线技术进行信息传输之后，那么只需2个线束插接器，共17根导线即可，如图7-10所示。速腾轿车巡航控制系统的设定与检测图7-10采用总线技术的布线方式(2个线束插接器，共17根导线)采用汽车总线技术的优点3.

(3)提高工作可靠性。(2)实现资源共享，降低生产成本。(4)增大开发余地。(5)减少装配时间。(1)减轻整车质量。12345任务一汽车总线技术根本认知汽车总线技术的发展趋势4.图7-11汽车将进入信息化时代任务一汽车总线技术根本认知Telematics是远程通信技术(telecommunications)与信息科学技术(informatics)的合成词，意指通过内置在汽车、航空器、船舶、火车等运输工具上的计算机网络技术，借助无线通信技术、GPS卫星导航技术，实现文字、图像、语音信息交换的综合信息服务系统。Telematics技术整合了汽车网络技术(也包括其他移动运输工具内部的网络技术)、无线通信技术、GPS卫星导航技术，通过无线网络随时给行车中的人们提供驾驶、生活、娱乐等所必需的各种信息。任务一汽车总线技术根本认知图7-12Telematics信息交换过程任务一汽车总线技术根本认知通常所说的Telematics就是指应用无线通信技术的车载计算机系统，被认为是未来的汽车网络技术的开展趋势。使用Telematics技术，当汽车行驶过程中出现故障时，通过无线通信连接效劳中心，进行远程车辆诊断，内置在发动机上的计算机记录汽车主要部件的工作状态，并随时为维修人员提供准确的故障位置、故障原因和维修方法。任务一汽车总线技术根本认知使用Telematics技术，通过终端机接收信息并查看交通地图、路况介绍、交通信息、平安与治安效劳及信息娱乐效劳等，在后座还可以进行电子游戏和网络应用(包括金融、新闻、E-mail等)。通过Telematics提供的效劳，用户不仅可以了解交通信息或临近停车场的车位状况，确认当前位置，还可以与家中的网络效劳器相连接，及时了解家中的电器工作情况、平安情况及客人来访情况等。任务一汽车总线技术根本认知数据总线1.汽车总线常用术语二、数据总线是模块间运行数据的通道，即所谓的“信息高速公路〞。图7-13数据总线示意图任务一汽车总线技术根本认知数据总线可以在一条(或几条)数据线上，同时(或分时)传输大量的按照一定规律进行编码的数据(信号)，其所传输的数据(信号)可以被多个系统共享，从而最大限度地提高系统的信息传输效率，充分利用有限的资源。如果系统可以发送和接收数据，这样的数据总线就称为双向数据总线。数据总线实际上是一条或几条导线。任务一汽车总线技术根本认知现场总线2.现场总线(fieldbus)是一种工业数据通信总线，是一种在过程现场安装在控制室先进自动化装置中的串行数字通信链路。现场总线主要用于过程自动化控制(如钢铁冶金、啤酒酿造)、制造自动化控制(如机械加工)、楼宇自动化控制等领域，以解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信，以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题。目前，汽车上广泛使用的控制局域网络(controllerareanetwork，CAN)就可以归为现场总线类网络。任务一汽车总线技术根本认知节点3.节点是一种电子装置，在总线系统中，节点包括控制单元和总线辅助设备，如图7-14所示。与传统汽车单片机控制系统的ECU相比，控制单元在硬件上多了专门的总线接口装置(如CAN总线接口)，并有相应的软件即通信标准的支持；而传统意义上的传感器、执行器在现场总线系统中被称为总线辅助装置。图7-14现场总线中的节点任务一汽车总线技术根本认知一个节点可以包括十几个传感器和执行器，即一个节点可以同时接收并发送十几个传感器信号，同时控制十几个执行器。假设某节点上只有传感器，那么称为传感器节点；假设某节点上只有执行器，那么称为执行器节点。一个节点的各传感器和执行器可以分属于不同的控制系统，即传感器信号对于本节点控制的执行器不一定是有用的信号，节点只负责把传感器的信息发送到总线上，而该执行器所需的传感器信号也不一定与该执行器在同一节点上，控制单元可以从总线上获得该控制系统所需的传感器信息。任务一汽车总线技术根本认知通信协议4.通信协议(communicationsprotocol)是控制通信实体间有效完成信息交换的一组规则和约定。即要想交流成功，通信双方必须“说同样的语言”。任务一汽车总线技术根本认知传输速率5.计算机中的信息都用二进制的0和1表示，其中每个0或1被称作一个位，即bit(比特)。传输速率是指数据在信道中传输的速度，它分为两种：码元速率和信息速率。码元速率RB指每秒钟传送的码元数，单位为波特/秒(Baud/s)，又称为波特率。信息速率Rb指每秒钟传送的比特数，单位为比特/秒(bit/s)，又称为比特率。在汽车总线上用波特率表示传输速率，但一般不采用调相技术，波特率等于比特率。任务一汽车总线技术根本认知网关6.由于各种数据总线和网络的传输速率、信号表示、通信协议等不同，因此不同类型的总线或网络之间无法进行直接耦合连接并进行数据交换，必须经过一种具有特殊功能的计算机进行转换，这种计算机称为网关。它使不同总线和网络的信息共享并使协议间不产生冲突，从而实现无差错的数据传输。网关是在采用不同体系结构或协议的网络之间进行互联时，用于提供协议转换、数据交换等网络兼容功能的设备。任务一汽车总线技术根本认知网关又称网间连接器、协议转换器。网关在传输层上以实现网络互联，是最复杂的网络互联设备，仅用于两个高层协议不同的网络互联。网关既可以用于广域网互联，也可以用于局域网互联。网关是一种充当转换重任的设备。在使用不同的通信协议、数据格式或语言，甚至体系结构完全不同的两种系统之间，网关是一个翻译器。与网桥只是简单地传达信息不同，网关对收到的信息要重新打包，以适应目标系统的需求。任务一汽车总线技术根本认知

CAN是controllerareanetwork的缩写，即控制器局域网，是由德国Bosch公司最早提出的，目前已形成国际标准，是国际上应用最广泛的现场总线之一。CAN总线在汽车舒适系统中普遍应用，用于舒适系统传输数据的CAN总线称为舒适CAN总线，POLO轿车的舒适CAN总线系统具有典型的代表性。典型舒适CAN总线一、任务二舒适总线认知POLO轿车舒适CAN总线系统的组成1.CAN总线是双向串行数据总线，采用双线制(采用两条传输线CANH、CANL)且两条线缠绕在一起传输数据，直接通信距离最远可达10km，此时传输速率为5Kb/s，传输速率最高可达1Mb/s，此时通信距离最长为40m。POLO轿车舒适CAN总线系统的组成如图7-15所示，其传输速率为100Kb/s，具有单线工作能力。任务二舒适总线认知图7-15POLO轿车舒适CAN总线系统的组成任务二舒适总线认知它至少由一个中央控制单元和四个车门控制单元组成，其电路框图如图7-16所示。中央控制单元的功能包括行李厢使用中控门锁，舒适关闭功能(车窗升降机、活动天窗)，驾驶员侧车门单独翻开，车门使用中控门锁，整辆车通过内部按钮联锁和解锁，只能通过摇控器使防盗报警装置退出工作，可关闭的超声波车内监控、自诊断、中控门锁“平安〞指示控制。车门控制单元的功能包括控制电动可调外后视镜(折叠功能)、电动车窗升降机的过载保护和降噪平缓升起功能。任务二舒适总线认知图7-16POLO轿车舒适CAN总线系统电路框图任务二舒适总线认知登车报警灯2.前车门装备了登车报警灯，其位置如图7-17所示。图7-17登车报警灯位置图任务二舒适总线认知图7-18登车报警灯电路任务二舒适总线认知车门报警灯电路的电流路径为：30号线→车门报警灯继电器J560触点→车门登车报警灯M27→搭铁。控制电路的电流路径为：30号线→车门报警灯继电器J560线圈→舒适系统中央控制单元J393→内部搭铁。而J393控制车门报警灯继电器J560线圈搭铁的信号是车门锁单元内的车门触点开关，它由车载网络系统控制单元J519通过网关J533送给舒适系统中央控制单元J393。此外，舒适系统中央控制单元J393确保车辆停止而车门未关闭时登车报警灯仅点亮10min，从而防止了蓄电池放电。任务二舒适总线认知后座椅靠背监控3.POLO轿车后排座椅的中间位置带有3点式平安带，具有后座椅靠背监控功能，其控制电路如图7-19所示。图7-19后座椅靠背监控电路任务二舒适总线认知后座椅靠背接触开关F316的信号送到车载网络系统控制单元J519，J519通过舒适CAN总线CANK将F316开关信号送到操作面板中带显示单元的控制单元J285，J285根据F316开关信号的状态控制靠背联锁装置指示灯〔后座〕K193的亮灭。如果后排座椅中间位置的靠背局部安装不正确，在翻开点火开关后，J285根据由J519通过舒适CAN总线送来的F316开关信号控制仪表板中的K193指示灯亮起约20s。任务二舒适总线认知典型舒适LIN总线二、

LIN是localinterconnectnetwork的缩写，即局域网子系统。一般LIN总线是CAN总线网络下的子系统，在汽车舒适系统中体现的尤为明显，奥迪A6轿车的舒适LIN总线就是舒适CAN总线的子系统。任务二舒适总线认知奥迪A6轿车舒适CAN总线系统1.奥迪A6轿车的舒适CAN总线系统由空调控制单元、停车辅助控制单元、挂车控制单元、蓄电池能量管理单元、车门控制单元、电子转向柱锁控制单元、辅助加热控制单元、轮胎压力监控控制单元及电子后座椅控制单元等组成，如图7-20所示，各单元在实车上的安装位置如图7-21所示。任务二舒适总线认知图7-20舒适CAN总线系统的组成任务二舒适总线认知图7-21舒适CAN总线系统控制单元在车上的位置任务二舒适总线认知奥迪A6轿车舒适LIN总线系统2.图7-22奥迪A6轿车的LIN总线系统组成任务二舒适总线认知图7-23舒适系统CAN总线与LIN总线的拓扑图任务二舒适总线认知奥迪A6轿车的LIN总线系统主要由空调控制系统、防盗报警系统、轮胎压力监控系统、安全气囊系统的座椅占用识别装置等组成。各个LIN总线系统之间的数据交换是由控制单元通过CAN总线实现的。任务二舒适总线认知舒适CAN总线常见故障1.舒适CAN总线故障检修一、任务三舒适总线故障检修〔1〕断路，出故障的信号线上的电压波形不正常。〔2〕对正极短路，出故障的信号线上无电压变化，电压为电源电压。〔3〕对搭铁短路，出故障的信号线上无电压变化，电压为0V。〔4〕双线之间短路，两线电压波形相同。舒适CAN总线电压检测2.由此可见，CAN-H信号线在总线空闲时的电压约为0V，当总线上有信号传输时总线上的电压值在0V和5V之间高频波动，因此，CAN-H线的主体电压是0V，用万用表测量CAN-H线的电压为0.35V左右。任务三舒适总线故障检修同理，CAN-L信号线在总线空闲时的电压约为5V，当总线上有信号传输时总线上的电压值在1V和5V之间高频波动，因此，CAN-L线的主体电压是5V，用万用表测量CAN-L线的电压为4.65V左右。因为舒适CAN总线可以单线运行，当CAN-H线或CAN-L线出现故障时，出故障的信号线的电压测量值异常，而未出现故障的信号线的电压测量值仍然正常。任务三舒适总线故障检修1)正常波形舒适CAN总线波形检测3.正常波形如图7-24所示，CAN-H线的低电压为0V，高电压为4V；CAN-L线的低电压为1V，高电压为5V。图7-24舒适CAN总线的正常波形任务三舒适总线故障检修2）CAN-H线与CAN-L线短路

CAN-H线与CAN-L线短路的故障波形如图7-25所示，CAN-H线和CAN-L线的电压波形相同。图7-25CAN-H线与CAN-L线短路的故障波形任务三舒适总线故障检修3）CAN-H线对搭铁短路

CAN-H线对搭铁短路的故障波形如图7-26所示，CAN-H线的电压为0V，CAN-L线的电压波形正常。图7-26CAN-H线对搭铁短路的故障波形任务三舒适总线故障检修4）CAN-H线对电源正极短路

CAN-H线对电源正极短路的故障波形如图7-27所示，CAN-H线的电压约为电源电压，CAN-L线的电压波形正常。图7-27CAN-H线对电源正极短路的故障波形任务三舒适总线故障检修5）CAN-H线断路

CAN-H线断路的故障波形如图7-28所示，CAN-H线上为0V隐性电压和1位长的4V显性电压，CAN-L线的电压波形正常。图7-28CAN-H线断路的故障波形任务三舒适总线故障检修舒适CAN总线故障检修4.舒适CAN总线的故障检修思路是：先用万用表检测总线电压或用示波器检测总线波形，然后分析检测结果，确定故障类型，再根据故障特点确定检测方法，采用分段排查的方法逐步确定出故障点。对舒适CAN总线系统分段后，针对不同的故障特点可以采用不同的检测方法来排查故障点。任务三舒适总线故障检修〔1〕CAN-H线与CAN-L线短路故障，通过用万用表检测CAN-H线与CAN-L线之间的电阻是否为0Ω或者用示波器检测总线波形来排查故障点。〔2〕CAN-H线或CAN-L线对搭铁短路故障，可以通过以下方法进行排查。①断电后，用万用表检测CAN-H线或CAN-L线与搭铁之间的电阻是否为0Ω。②用万用表检测CAN-H线或CAN-L线与搭铁之间的电压是否为0V。③用示波器检测CAN-H线或CAN-L线的波形。任务三舒适总线故障检修〔3〕CAN-H线或CAN-L线对电源正极短路故障，可以通过以下方法进行排查。①断电后，用万用表检测CAN-H线或CAN-L线与电源正极之间的电阻是否为0Ω。②用万用表检测CANH线或CAN-L线与搭铁之间的电压是否为电源电压。③用示波器检测CAN-H线或CAN-L线的波形。〔4〕CAN-H线或CAN-L线断路故障，可通过用万用表逐段检测CAN-H线或CAN-L线两端