动力传输系统

动力传动系统CAN数据总线子系统主讲：骆孟波1动力传动系统CAN数据总线子系统动力传动系统CAN数据总线子系统包括发动机管理系统控制单元、自动变速器、带有EDS的ABS、转向柱电子装置、照明距离调节装置和安全气囊。通过在此未画出的诊断接口和网关可以实现与其他数据总线的通信。动力传动系统CAN总线子系统元件布置自动变速器控制单元通过CAN数据导线不断从与发动机负荷状态相关的发动机管理系统控制单元接收信息。因为动力传动系统CAN是实时总线，所以变速器控制单元可以立即对传动系统内的负荷变化做出反应。断开点火开关时，动力传动系统CAN数据总线通过总线端15号端子接通且在短时继续运行后再次完全关闭。因此只有维修说明中规定的间隔时间过后，才允许拔下控制单元插头。1．1动力传动系统CAN数据总线的控制单元控制单元的内部结构与舒适系统CAN数据总线的内部结构基本相同。区别在于可能的传输率、终端电阻的布置以及总线电平的生成。动力传动系统CAN数据总线没有应急运行特性，因为CAN_H和CAN_L导线通过终端电阻直接连接且收发器内的发送晶体管使用共同的平均电压。此外也没有采用“智能”差分放大器，这种差分放大器可以单独分析CAN_H和CAN_L数据导线上的信号。名称功能WR写入信号RD读取信号CS芯片选择信号IT中断信号（正常接收到帧）R1,R2终端电阻VCC供电电压R3用于确定信号沿陡度RXD串行接口读取TXD串行接口写入动力传动系统控制单元结构原理元件功能1．2借助模拟电路解释收发器的工作原理与舒适系统数据总线的低速CAN收发器一样，高速CAN收发器也由两个用于产生信号的开关晶体管和一个位于接收端内的比较器组成。两个组件通过二极管与CAN_H和CAN_L数据导线连接。所产生的电压电平可以用于分析差分信号，从而提高数据传输可靠性。系统方框图模拟电路图模拟电路数据导线上的信号流程在未受控状态(休眠状态或隐性状态)下，两个数据导线上的电压电平为2．5V。在显性状态下CAN_H导线上的电平升高至少1V。在CAN_L导线上电平下降数值与之相同。静态电平的示波图信号电平的示波图在模拟电路中，CAN_H与CAN_L单线电平之间的电压差在隐性状态下为0V，在显性状态下为3．6V。在显性状态下示波显示的电压值与车辆上的实际值不一致。IS011898标准规定的高速CAN总线导线电压值高速总线连接的CAN物理接口通常采用IS011898标准。该标准规定传输介质为两个总线导线。两个终端电阻都规定为120Ω。CAN_H导线电压值与CAN_L导线电压值之差小于0．5V时，总线节点必须识别为隐性状态。CAN_H导线电压值与CAN_L导线电压值之差至少为0．9V时，必须识别为显性状态。互补数据对隐性与显性车辆动力传动系统CAN数据总线上的信号流程示波器通道A和B都设置为时间分辨率201μs／格，两个输入放大器的灵敏度设置为IV／格。对通道A来说在信号下降沿触发。对于CAN_H信号，静态电平或隐性信号超过零线2．5V。切换到显性电平时，电平电压值升高到3．8V。1个比特的时间格为2μs。在隐性状态下CAN_L导线上电压信号的电扫也为2．5V。在显性状态下电压值下降到1．2V。动力传动系统CAN数据总线的传输率计算0.000002s—————lbit1s————————xbit1s————————XlbitX=500000bit/s=500kbit/s=500Band在GolfV的动力传动系统CAN数据总线上，数据导线端部没有安装CAN规范中规定的两个120Ω终端电阻。其功能由发动机管理系统控制单元内电阻值为66Ω的一个中央电阻承担，动力传动系统总线上的其余控制单元内各有一个高阻值电阻。每个电阻值都为2．6kΩ。尽管与技术规范有偏差，但是数据导线长度比较短时不会对总线通信性能产生不利影响。与舒适系统CAN内的负荷电阻相反，动力传动系统总线控制单元内的负荷电阻阻值可以用电阻测量设备测量。为了在进行故障系统诊断时避免测量错误，如果负荷电阻采用这种布置方式，那么数据导线的延长部分不允许超过5m。2动力传动系统CAN数据总线终端电阻如果关闭了点火开关，则可以在控制单元处于插接状态时，利用电阻测量设备测定负荷电阻的总电阻值。为此必须将测量没备连接在CAN_H和CAN_L数据导线的任意一点上。根据连接在动力传动系统CAN数据总线上的控制单元数量，测得的电阻值必须在53-66Ω之间。通过终端电阻在控制单元内的特殊布置方式，系统断电时可以利用电阻测量设备诊断短路和断路故障。系统总电阻系统总电阻的测量点车辆内电路原理图因为控制系统内的电阻并联连接，所以可以按以下方式计算负荷电阻的总电阻值：动力传动系统CAN终端电阻其它安装位置除了GolfV中选择的终端电阻布置方式外，在其他车型中还有CAN规范中规定的不同方式。在此每两个属于车辆标准装备的动力传动系统CAN数据总线控制单元内安装两个终端电阻。除了在连接方式不同的终端电阻范围内可能发生其他形式的故障外，动力传动系统CAN数据总线可能发生的故障与舒适系统CAN和信息娱乐系统CAN的故障形式基本一致。但是故障查询结果明显不同，因为动力传动系统CAN不具有应急运行特性。对于ISO故障列表中列出的故障1和2来说，诊断时需使用示波器。故障情况3～8的原因可以用电阻和电压测量设备限定。3动力传动系统CAN数据总线故障ISO故障列表故障CAN_HCAN_L1断路2断路3对负极短路4对负极短路5对正极短路6对正极短路7对CAN_L短路对CAN_H短路8缺少终端电阻缺少终端电阻3．1无故障的动力传动系统CAN数据总线在示波图上CAN_H和CAN_L数据导线的信号直接上下重叠且对称排列。从示波图中可以看出，上面是CAN_H信号，下面是CAN_L信号。电平不受干扰地从显性状态切换为隐性状态或反向切换。CAN_H和CAN_L信号的隐性电平都为2．5V。在显性状态下CAN_H的电压值约为3．5V，CAN_L则约为1．5V。根据总线负荷，这些数值可能在几百毫侧范围内波动。电压信号曲线在很大程度上取决于所使用的示波器。一般规律是：解析度越高，信号显示越清楚。正常系统示波图3．2动力传动系统CAN数据总线断路CAN_L导线断路控制单元故障码存储器内的记录如果其中一条通向控制单元的数据导线断路，则相关控制单元无法再参与总线上的数据交换，因为动力传动系统CAN数据总线不具有单线运行模式。查询网关安装列表时，如果至ABS和EDS控制单元的连接有故障，则显示信息“无法到达制动系统电子装置”。即使两个数据导线都断路，也显示同样的记录。故障提示信息也存储在与制动系统电子装置控制单元交换数据的其他控制单元的故障码存储器中。在此这条记录还表明动力传动系统数据总线中有一个偶发故障。这很容易理解，因为与总线上其他控制单元的通信仍在进行。如果两个数据导线都断路，则不出现提示信息“偶发”。用示波器进行诊断时，最好使用两个通道并测量数据导线信号对地电压。这样更容易分析电压电平且可用于故障查询。如果彼此相对测量数据导线上的电压信号，则显示电压差。CAN_H和CAN_L对地CAN_H与CAN_L之间的电压差测量点a显示信息测量点b显示信息在示波图中无法识别出信息的各个比特。其原因是所设置的示波器时间格太小，使得信息看起来像连续的块状。测量点在节点区域内，则必须识别到仅偶尔缺失的信息。相反，如果在断路点后，也就是部分断开的控制单元附近示波显示，则故障形式表现更清晰。通过收发器内部错接和终端电阻布置还能显示出两个数据导线上的严重故障。故障严重程度取决于测量点，可能有所不同。CAN_H导线断路测量点a显示信息测量点b显示信息类似故障表现与CAN_L数据导线断路时相同。但是故障电平指向相反方向。3.3动力传动系统CAN数据总线对正极或对负极短路控制单元故障码存储器内的记录如果出现短路，则整个总线系统内的数据交换都受干扰。网关安装列表内的记录对此作出提示。此时无法读取相关控制单元的故障码存储器记录，因为读取故障码记录，需要通过CAN数据总线进行通信。以前使用的K线之应用于与废气相关的查询。CAN_L导线对负极或对正极短路CAN_L对负极短路故障示波图如果CAN_L数据导线对接地短路，则CAN_L导线的电压电平变为0V。CAN_L导线的隐性电平从约2.5V变为约0.2V。同时该电压电平也从隐性状态切换到显性状态。CAN_L对正极短路故障示波图如果CAN_L导线对正极短路，那么，发动机关闭且连接没有任何接触电阻时，两个电压电平都升高到电压值12V。在两个数据导线上无法再观察到电平从隐性状态切换到显性状态。短路故障可能是控制单元损坏或数据导线故障引起的。在此，可以通过在动力传动系统CAN插上和拔下控制单元时，同时观察示波器显示来判断控制单元是否损坏。拔下损坏的控制单元接线时，示波图从故障形式切换为无故障形式。如果故障位于数据导线范围内，则必须以此将数据导线从连接器上拆下，直至观察到无故障的示波图。CAN_H对负极或对正极短路故障CAN_H导线对负极短路时的故障示波图CAN_H导线对负极短路时，通过示波图上观察不到数据导线上的电压信号，CAN_H数据导线上的电压电平为0V，CAN_L数据到线上的电压电平约为0.2V。在此，可以像在CAN_L数据导线短路时一样限定故障原因。CAN_H导线对正极短路时的故障示波图3．4CAN—H与CAN—L数据导线之间短路数据导线彼此连接在一起时，示波图显示两个电压信号彼此重叠且曲线相同。两个信号的最高电平约为2．5V，最低电平约为2V。·只能通过系统化工作步骤限定联网车辆导线束分支内的短路故障。熟悉车辆网络示意图对此也有帮助，因为星形连接可能通过线性部分实现连接。·通过将设备从数据总线上拔下找出至控制单元的相关短线或总线的某一部分后，对正极短路时必须检查是否连接到总线端30或15。·通常情况下可以将数据总线划分到各段。·然后检查相应的导线段是否损坏。·如果现场直观检查没有发现问题，则必须用电阻测量设备检查各导线段。在此必须注意，不要在检查部分上通电且不要连接其他测量设备。·如果断开蓄电池接线，则应等待几分钟，直至系统内的所有电容器放电结束。数据导线短路时进一步限定故障部位如果知道终端电阻位置和电阻阻值，则在系统断电的情况下可以利用电阻测量设备诊断短路和断路故障。在此正常系统的电阻值是参考值。首先必须检查CAN_H与CAN_L数据导线之间的电阻值。如果该电阻值大于250Ω，则说明至GolfV发动机控制单元的一个数据导线断路。如果电阻值小于30Ω，则数据导线之间可能存在短路。插接连接件也可能是故障来源。如果CAN_L或CAN_H数据导线与接地之间测得的电阻值小于300Ω，则说明对负极短路。如果不得不在供电接通时在CAN_L或CAN_H导线上测量蓄电池或车载网络电压值，则会对正极短路。3．5利用电压和电阻测量设备诊断导线断路和短路故障无故障的动力传动系