常见汽车网络系统

汽车总线控制技术主讲刘国新河北交通职业技术学院2012年8月15日当前第1页\共有65页\编于星期四\23点第6章典型汽车网络系统6.1奥迪车系汽车网络系统奥迪A6网络系统概览图6-1AUDIA6的汽车网络系统当前第2页\共有65页\编于星期四\23点1.控制单元的安装位置图6-2AUDIA6L乘用车控制单元的安装位置当前第3页\共有65页\编于星期四\23点2.熔断器和继电器的安装位置图6-3熔断器（保险丝）和继电器安装位置当前第4页\共有65页\编于星期四\23点3.AUDIA6网络系统构成图6-4AUDIA6乘用车网络系统构成当前第5页\共有65页\编于星期四\23点奥迪A6网络子系统1.AUDIA6乘用车舒适总线系统AudiA6舒适总线系统的数据传输速率最大为100kbit/s，属于CAN/B级别。舒适CAN总线采用双绞线进行数据传输，CAN–High导线为橙/绿色，CAN–Low导线为橙/棕色，具有单线工作能力。图6-5AUDIA6乘用车舒适总线系统的构成当前第6页\共有65页\编于星期四\23点图6-6AUDIA6乘用车舒适总线系统控制单元的安装位置当前第7页\共有65页\编于星期四\23点2.AUDIA6乘用车驱动总线系统AudiA6驱动总线系统的数据传输速率最大为500kbit/s，属于CAN/C级别。驱动CAN总线采用双绞线进行数据传输，CAN–High导线为橙/黑色，CAN–Low导线为橙/棕色。图6-7AUDIA6乘用车驱动总线系统控制单元的安装位置当前第8页\共有65页\编于星期四\23点3.AUDIA6乘用车信息娱乐系统AudiA6信息娱乐系统采用光学总线进行数据传输，数据传输速率最大为21.2Mbit/s。光学总线采用光导纤维（光纤，亦称光缆）进行语音和图象数据的传输，总线结构为环形。图6-8AUDIA6乘用车信息娱乐系统控制单元的安装位置当前第9页\共有65页\编于星期四\23点4.AUDIA6乘用车LIN总线系统AUDIA6乘用车LIN总线系统主要控制空调系统、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等。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。图6-9AUDIA6乘用车LIN总线系统控制单元的安装位置当前第10页\共有65页\编于星期四\23点5.AUDIA6乘用车子总线系统AUDIA6乘用车子总线系统的最大数据传输速率为500kbit/s（自适应灯光系统），负责不同领域的各个子总线系统没有定义统一的传输标准，可以采用不同的数据协议和信号形式进行数据传输，通过主控制器的自诊断功能来完成故障诊断工作。图6-10AUDIA6乘用车子总线系统控制单元的安装位置当前第11页\共有65页\编于星期四\23点6.AUDIA6乘用车网关（诊断接口）作为全车网络系统的核心控制单元，AUDIA6乘用车网关既是整车不同总线之间的接口，也是汽车故障诊断仪与全车各个控制单元之间的接口。同时，作为诊断总线的主控制单元，网关还负责进行MOST环路断开诊断、总线系统的休眠/唤醒以及电控元件保护等工作。图6-11AUDIA6乘用车网关（诊断接口）安装在手套箱后面的模块架上当前第12页\共有65页\编于星期四\23点6.2宝马车系汽车网络系统宝马车系网络系统概览1.宝马车系网络系统的发展作为推动和开发汽车网络技术应用的主要汽车制造商之一，宝马汽车集团早在1989年就开始在其生产的E31型汽车上使用网络技术（I总线技术）。在2008年推出的新款BMWF01/F02型汽车上，又采用了以太网（用作快速编程接口）、FlexRay（用于控制行驶动态管理系统的综合性主总线系统）以及具有系统扩展功能的LIN总线。可以说，宝马车系的汽车网络技术一直处于业界前列。2.宝马车系网络系统的基本构成按照控制能力和数据传输速率的不同，宝马车系网络系统原则上分为两大类，即主总线系统和子总线系统。当前第13页\共有65页\编于星期四\23点主总线系统负责跨系统的数据交换，数据交换量大，且数据传输速率差别很大，参差不齐。子总线系统负责系统内的数据交换，用于交换特定系统内数据量相对较少的数据。网关用作多个网络之间的接口，即使各总线系统的传输速率不同，网关也可以进行数据交换。主总线系统数据传输速率总线结构K总线*9.6kbit/s线形，单线D总线10.5~115kbit/s线形，单线CAN100kbit/s线形，双线K-CAN100kbit/s线形，双线F-CAN100kbit/s线形，双线PT-CAN500kbit/s线形，双线byteflight10Mbit/s星形，光纤MOST22.5Mbit/s环形，光纤*——在早期车型中，K总线称为I总线。表6-2宝马车系主总线系统当前第14页\共有65页\编于星期四\23点子总线系统数据传输速率总线结构K总线协议9.6kbit/s线形，单线BSD位串行数据接口9.6kbit/s线形，单线DWA总线9.6kbit/s线形，单线LIN总线9.6~19.2kbit/s线形，单线

表6-3宝马车系子总线系统车型网关E38组合仪表E46组合仪表E60/61安全和网关模块（SGM）E63/64安全和网关模块（SGM）E65/66/67中央网关模块（ZGM）或安全和网关模块（SGM）E83组合仪表E85组合仪表E87接线盒表6-4宝马车系的网关当前第15页\共有65页\编于星期四\23点宝马车系的K总线1.K总线的特性K总线(车身总线)用于将普通车辆电气系统、信息和通信系统及安全系统的组件联网。其他具有通信功能并相互交换数据的控制单元也连接到K总线上。K总线采用半双工模式传输数据。K总线的数据传输速率为9.6kbit/s。利用K总线传输信息时，总线电平为0V和12V。总线电平由低变高时为逻辑1，总线电平由高变低时为逻辑0。图6-12K总线的电平当前第16页\共有65页\编于星期四\23点2.K总线的控制系统K总线用于控制空调、收音机、CD换碟机、中央信息显示屏、电子禁起动防盗锁以及驻车距离报警等系统。图6-13BMWE85车型中的K总线当前第17页\共有65页\编于星期四\23点宝马车系的K-CAN1.K-CAN的应用宝马车系将其车身控制器局域网称为K-CAN。K-CAN用于传输车身控制系统的信息，将舒适和车身电子系统组件（车灯控制、座椅调节和空调器等）联网。K-CAN采用线形拓扑结构，以铜质双绞线作为传输介质，其数据传输速率为100kbit/s。K-CAN是一个多主控总线，连接到该总线上的每个控制单元都可以发送信息。由于K-CAN的数据传输速率比K总线快得多，因此，目前在宝马车系中，K-CAN已经取代了K总线。如图6-14所示，在BMWE65/66中，K-CAN又分为K-CAN系统（K-CANS）和K-CAN外围设备（K-CANP）两个部分。当前第18页\共有65页\编于星期四\23点图6-14E65的K-CAN系统/外围设备在BMWE65/66中，K-CAN又分为K-CAN系统（K-CANS）和K-CAN外围设备（K-CANP）两个部分。当前第19页\共有65页\编于星期四\23点宝马汽车集团将其汽车底盘控制器局域网称为F-CAN。F-CAN的构造和功能与K-CAN完全相同，但F-CAN专门用于传输底盘控制系统的数据，如动态稳定控制系统、主动转向系统等。图6-15E60的F-CAN1—DSC传感器1；2—DSC传感器2；3—主动转向系统伺服电机；4—转向柱开关中心；5—动态稳定控制系统DSC；6—主动转向系统AFS当前第20页\共有65页\编于星期四\23点2.K-CAN的电平图6-16K-CAN的理论电压波形图6-17K-CAN的实际电压波形3.K-CAN的终端电阻在K-CAN中，基本控制单元上的终端电阻阻值为820Ω，其他控制单元上的终端电阻阻值为120Ω。当前第21页\共有65页\编于星期四\23点4.K-CAN的唤醒功能在BMWE65/66中，唤醒信号直接由K-CAN传输，不再使用以前的总线端15（15号接线端子）唤醒导线功能。5.K-CAN的应急工作特性序号工作条件工作状态1K-CAN-H导线和K-CAN-L导线均正常K-CAN总线双线运行，正常工作。2K-CAN-H导线断路K-CAN总线进入单线应急工作状态。K-CAN-L导线断路3K-CAN-H导线对地短路（搭铁）K-CAN-L导线对地短路（搭铁）4K-CAN-H导线对电源电压UB+（蓄电池端电压）短路K-CAN-L导线对电源电压UB+（蓄电池端电压）短路表6-5K-CAN总线的工作状态当前第22页\共有65页\编于星期四\23点宝马车系的PT-CAN1.PT-CAN的特性宝马车系将其动力传动系统的控制器局域网称为PT-CAN。PT-CAN采用线形总线结构，其数据传输速率为500kbit/s。PT-CAN将所有属于动力传动系统的控制单元和模块连接在一起，所有总线设备均以并联方式连接。PT-CAN的特点是使用了三根导线（CAN-H导线、CAN-L导线、CAN-WUP导线），而不是其他车系的两根导线（CAN-H导线与CAN-L导线）。其中，CAN-WUP导线作为唤醒导线使用，与PT-CAN的数据传输功能无关。唤醒导线可使控制单元从休眠状态（节电模式）进入正常工作状态。2.PT-CAN的应用在宝马车系中，由E60开始使用PT-CAN。PT-CAN用于将动力传动和底盘系统的控制单元连成网络。当前第23页\共有65页\编于星期四\23点图6-19BMW车系(E60、E65、E83、E85、E87车型中)的PT-CAN当前第24页\共有65页\编于星期四\23点3.PT-CAN的电平图6-20PT-CAN的电平1—PT-CAN处于隐性状态；CAN-H—CAN高导线信号；CAN-L—CAN低导线信号4.PT-CAN的终端电阻

PT-CAN的终端电阻安装在距离最远的两个控制单元上。两个120Ω的终端电阻并联连接得到总电阻60Ω。可在CAN-H导线和CAN-L导线之间的总线上测到该电阻。当前第25页\共有65页\编于星期四\23点6.3大众车系汽车网络系统大众车系网络系统概览1.大众车系网络技术发展历程年代汽车网络技术的进展及装备水平1997年帕萨特乘用车的舒适系统上采用了数据传输速率为62.5kbit/s的CAN总线1998年帕萨特和高尔夫乘用车的驱动系统上增加了数据传输速率为500kbit/s的CAN总线2000年帕萨特和高尔夫乘用车上都采用了带有网关的第2代CAN总线2001年大众公司提高了CAN总线的设计标准，将舒适系统CAN总线的数据传输速率提高到100kbit/s，驱动系统的数据传输速率提高到500kbit/s2002年大众集团在新的PQ24平台上使用带有车载网络控制单元的第3代CAN数据总线2003年大众集团在新的PQ35平台上使用5重结构的CAN总线系统，并且出现了单线的LIN总线表6-6大众车系网络技术发展历程当前第26页\共有65页\编于星期四\23点2.大众车系CAN网络的类型目前大众车系的CAN总线系统划分为驱动系统、舒适系统、信息系统、仪表系统、诊断系统五个局域网，通过网关构成一个完整的汽车网络体系。图6-22大众车系的CAN网络体系当前第27页\共有65页\编于星期四\23点3.驱动系统CAN总线4.舒适系统CAN总线图6-24大众车系舒适系统CAN总线的组成图6-23驱动系统CAN总线的组成当前第28页\共有65页\编于星期四\23点5.网关依车型不同，有采用组合仪表作为网关的（如2002年型Golf/Bora乘用车），也有采用专用控制单元作为网关的（如迈腾、速腾、速派、途安等）。6.诊断总线图6-25诊断总线通过网关连接各控制单元6.LIN总线目前，大众车系的LIN总线多用于空调系统的控制。8.电源管理9.内部故障管理当前第29页\共有65页\编于星期四\23点大众迈腾汽车网络系统1.迈腾汽车网络系统概览图6-26大众迈腾汽车网络系统概览当前第30页\共有65页\编于星期四\23点2.驱动CAN总线网络图6-27驱动CAN总线网络系统的总体布置当前第31页\共有65页\编于星期四\23点图6-28驱动CAN总线网络系统控制单元的安装位置当前第32页\共有65页\编于星期四\23点3.舒适CAN总线网络图6-29舒适CAN总线网络系统的总体布置当前第33页\共有65页\编于星期四\23点图6-30舒适CAN总线网络系统各个控制单元的安装位置当前第34页\共有65页\编于星期四\23点4.信息娱乐CAN总线网络图6-31信息娱乐CAN总线网络系统的总体布置J533-网关；J503/R-导航控制单元（收音机）；J412-电话准备系统控制单元；J525-数字音响控制单元；J364-驻车加热控制单元；J738-电话控制单元当前第35页\共有65页\编于星期四\23点图6-32信息娱乐CAN总线网络系统各个控制单元的安装位置1—导航控制单元（收音机）J503/R；2—电话控制单元J738；3—仪表控制单元J285；4—数字音响控制单元J525；5—网关J533；6—故障诊断接口T16；7—驻车加热控制单元J364；8—电话准备系统控制单元J412当前第36页\共有65页\编于星期四\23点5.LIN总线网络图6-33LIN总线网络系统的总体布置图6-34LIN总线网络系统各个控制单元的安装位置当前第37页\共有65页\编于星期四\23点6.电子机械驻车制动CAN总线（子总线）电子机械驻车制动CAN总线（子总线）系统的总体布置及控制单元的安装位置如图6-35所示。电子驻车制动CAN总线的数据传输速率为500Kbit/s，不支持单线工作模式。图6-35电子机械驻车制动CAN总线系统的总体布置及控制单元的安装位置J104—ABS控制单元；J533—网关；J540—电子机械驻车制动控制单元当前第38页\共有65页\编于星期四\23点7.智能大灯CAN总线（子总线）智能大灯CAN总线（子总线）系统的总体布置及控制单元的安装位置如图6-36所示。智能大灯CAN总线的数据传输速率为500Kbit/s，不支持单线工作模式。图6-36智能大灯CAN总线系统的总体布置及控制单元的安装位置J667—左侧大灯模块；J668—右侧大灯模块；J745—智能大灯控制单元；J533—网关控制单元当前第39页\共有65页\编于星期四\23点8.位串行数据接口总线BSD位串行数据接口总线BSD的总体布置及控制单元的安装位置如图6-37所示。位串行数据接口总线BSD的数据传输速率为9.8Kbit/s，与LIN总线相比，应用位串行数据接口总线增强了防盗功能。图6-37位串行数据接口总线BSD的总体布置及控制单元的安装位置J764—电子转向柱锁；J393—舒适系统中央控制单元；J533—网关当前第40页\共有65页\编于星期四\23点9.仪表与诊断CAN总线图6-38仪表与诊断CAN总线T16—故障诊断接口；J533—网关；J285—仪表控制单元当前第41页\共有65页\编于星期四\23点6.4法国车系汽车网络系统汽车局域网VAN1.VAN总线法国车系汽车网络系统使用的是VAN网络。VAN的全称是VehicleAreaNetwork，即汽车局域网。VAN是由法国雷诺汽车公司和标致-雪铁龙汽车集团联合开发的。VAN数据总线系统协议是一种只需要中等通信速率的通信协议，适用于车身功能和车辆舒适性功能的管理，1994年成为国际标准。VAN的数据传输速率可达1Mbit/s(40m内)，按SAE的分类应该属于C类汽车总线。VAN采用两根导线进行数据传输。两根导线分别称为DATA数据导线和DATAB数据导线（对应于CAN-High导线和CAN-Low导线）。VAN的数据导线既可以采用铜质双绞线，也可以采用同轴电缆，还可以采用光导纤维（即光纤或光缆）。当前第42页\共有65页\编于星期四\23点VAN总线的DATA数据导线和DATAB数据导线电压如图6-39所示。不难看出，与控制器局域网CAN一样，VAN也采用差动信号传输方式，抗干扰能力强，且有良好的容错能力。同时，VAN总线在一条导线出现故障的情况下，还具有单线工作能力。图6-39VAN总线DATA与DATAB的电压示意图当前第43页\共有65页\编于星期四\23点2.VAN总线的应用VAN总线的应用形式主要有两种，一种为单一的VAN网络，另一种为VAN-CAN混合网络。东风神龙公司生产的爱丽舍、毕加索和赛纳汽车均采用了VAN多路传输系统。法国与中国合资生产的标致、雷诺汽车上的电器全部都是以VAN网络形式连接的，包括音响主机、显示屏、CD机、空调、车速表以及安全气囊等。1）单一的VAN网络图6-40VAN多功能传输系统结构示意图当前第44页\共有65页\编于星期四\23点2）VAN-CAN混合网络如图6-41所示，在VAN-CAN双网并存的混合网络系统中，VAN总线主要用于汽车舒适系统的控制，CAN总线主要用于汽车动力传动、制动、悬架等系统的控制，VAN总线和CAN总线两个网络系统由网关（BSI智能控制盒）连接起来，协同工作。图6-41VAN-CAN混合结构当前第45页\共有65页\编于星期四\23点标致、雪铁龙汽车的VAN网络下面以标致206、标致207、雪铁龙C2为例介绍法国车系的VAN汽车网络系统。1.VAN网络结构图6-42以智能控制盒（BSI）为网关的VAN网络BSI1—智能控制盒；1320—发动机控制单元；1630—自动变速器控制单元；7020—ABS控制单元；0004—组合仪表；8080—空调控制单元；BM34—发动机舱控制盒；CV00—转向盘下转换模块；6570—安全气囊控制单元；8602—防盗报警控制单元当前第46页\共有65页\编于星期四\23点2.智能控制盒智能控制盒（BSI）是整车网络系统的核心控制单元，由电子电路部分和功率部分（包括熔断器和继电器）构成。为VAN网络系统的网关，智能控制盒（BSI）除了负责管理VAN网络的电量（电源）供应（休眠、激活和暂停供电）之外，还负责在下面网络之间进行数据传输和协议转换：（1）CANI/S、VAN舒适网络和VAN车身网络之间；（2）诊断工具和（舒适、车身）VAN网络之间。此外，智能控制盒（BSI）还可以实施远程编码和数据下载，以方便故障的检测与维修工作。图6-43智能控制盒（BSI）当前第47页\共有65页\编于星期四\23点3.电源管理功能4.休眠与激活模式图6-44智能控制盒BSI的电源管理功能发电机—1020；蓄电池—BB00；BSI1—智能控制盒；0004—组合仪表图6-45VAN网络的激活（工作）条件当前第48页\共有65页\编于星期四\23点5.发动机舱控制盒图6-46发动机舱控制盒（BM34）6.转向盘下转换模块图6-47转向盘下转换模块的控制功能1—示宽灯、近光灯（旋转式开关）；2—前后雾灯（旋转式开关）；3—远光灯和近光灯的变换；4—转向指示灯；5—前雨刷器；6—后雨刷器；7—前风挡玻璃清洗和雨刷器（1）利用熔断器（保险丝）保护发动机舱内的用电设备；（2）电力分配（雨刷器、灯光照明等）；（3）保持BM34与智能控制盒（BSI）的通信。当前第49页\共有65页\编于星期四\23点7.组合仪表图6-48组合仪表的信息传输网络BSI1—智能控制盒；1320—发动机控制单元；7020—ABS控制单元；0004—组合仪表；；BM34—发动机舱控制盒；CV00—转向盘下转换模块；1211—燃油泵/标尺；1220—发动机冷却液温度传感器；1313—发动机转速传感器；4100—机油油位/温度传感器；4110—机油油压表；7000—左前轮转速传感器；7005—右前轮转速传感器；7010—左后轮转速传感器；7015—右后轮转速传感器当前第50页\共有65页\编于星期四\23点8.全自动空调

图6-49全自动空调的信息传输网络BSI1-智能控制盒；1320-发动机控制单元；0004-组合仪表；BM34-发动机舱控制盒；1220-发动机冷却液温度传感器；1313-发动机转速传感器；8007-线性压力控制器；8080-空调控制单元；8060-空调控制面板；8020-空调压缩机；1510-空调风扇电机；6415-外部空气温度传感器；8006-蒸发器传感器；8030-座舱温度传感器；8045-鼓风机控制模块；8050-鼓风机电动机；8070-进风门步进电机；8071-配风门步进电机；8065-混风门步进电机当前第51页\共有65页\编于星期四\23点9.防盗报警系统1）应答器防起动图6-50应答器防起动（ADC2）系统的信息传输网络BSI1—智能控制盒；1320—发动机控制单元；CV00—转向盘下转换模块；8209—应答器天线；CLE—智能钥匙（含遥控器）图6-51门锁和行李箱的锁止/解锁功能信息传输网络1—按钮1（可以在锁止时启动报警）；2—按钮2（可以在解锁时关闭报警）；BSI1—智能控制盒；CV00—转向盘下转换模块；CLE—智能钥匙（含遥控器）；6570—安全气囊控制单元和预张紧器；6237—行李箱开关；6282—行李箱开启驱动器；6202、6207、6212、6217、6222—车门电动锁2）锁止/解锁功能当前第52页\共有65页\编于星期四\23点3）防盗报警图6-52防盗报警系统的信息传输网络1—按钮1（可以在锁止时启动报警）；2—按钮2（可以在解锁时关闭报警）；BSI1—智能控制盒；CV00—转向盘下转换模块；CLE—智能钥匙（含遥控器）；8602—防盗器报警音量控制单元；8607、8608—容积传感器（依车型）；8603—防盗器报警开关；8605—防盗报警器；8611—发动机罩盖关闭开关；6202、6207、6212、6217—车门电动锁；6282—行李箱开启驱动器当前第53页\共有65页\编于星期四\23点10.照明控制1）外部照明控制图6-53外部照明控制的信息传输网络BSI1—智能控制盒；CV00—转向盘下转换模块；BM34—发动机舱控制盒；0004—组合仪表；2300—信号报警按钮；6570—安全气囊控制单元；2610和2615—左前和右前大灯；2670和2675—左前和右前雾灯；6600—大灯高度调节开关；6615和6610—左右大灯调节器步进电机；2630和2635—左后和右后转向信号灯；2011—后雾灯；2340和2345—左右转向信号灯；2633和2636—左右牌照板照明灯；8602—防盗报警器控制单元当前第54页\共有65页\编于星期四\23点2）内部照明控制图6-54内部照明控制的信息传输网络BSI1—智能控制盒；CV00—转向盘下转换模块；0004—组合仪表；6202、6207、6212、6217—所有开启件门锁；3010—车内顶部控制面板；3065—阅读灯；3100—行李箱照明开关；3105—行李箱照明灯；3110—整理箱照明灯当前第55页\共有65页\编于星期四\23点11.除霜及雨刷器控制图6-55除霜控制功能信息传输网络1）除霜控制2）雨刷器控制图6-56雨刷器控制功能信息传输网络BSI1—智能控制盒；CV00—转向盘下转换模块；BM34—发动机舱控制盒；5015—前雨刷器电机；5115—前后风挡玻璃清洗泵；5215—后雨刷器电机BSI1—智能控制盒；0004—组合仪表（RF手动空调版本）；8080—空调控制单元（RFTA全自动空调版本）；6410、6415—左、右车外后视镜；8120—后车窗（后风挡玻璃）加热器（电热电阻）当前第56页\共有65页\编于星期四\23点12.ABS制动系统T21系列汽车（标致206、标致207、雪铁龙C2）配备的是TEVESMK70型ABS制动系统，系统内部集成了电子制动力分配（REF）功能，可有效防止制动时车轮抱死，具有良好的制动效能和制动方向稳定性。图6-57ABS制动系统通过CANI/S网络进行信息传输BSI1—智能控制盒；0004—组合仪表；7020—ABS控制单元；7000—左前车轮转速传感器；7005—右前车轮转速传感器；7010—左后车轮转速传感器；7015—右后车轮转速传感器当前第