车载网络应用技术（第4版）课件 第1、2章 车载网络-汽车电子控制单元、车载网络-综述

车载网络—汽车电子控制单元侧重于开发单独性的电子零部件，以改善单个机械部件的性能。第1阶段：20世纪60年代至70年代侧重于开发独立的控制系统第2阶段：20世纪70年代至90年代汽车电子技术的发展：广泛应用计算机网络与信息技术第3阶段：20世纪90年代至今系统类别电子装置动力控制系统电子点火系统，电子控制燃油喷射系统，废气再循环控制系统，电子控制强制怠速系统，排放控制等安全与底盘电子系统自动变速器，防滑差速器，动力转向，四轮转向，制动防抱死，驱动防滑，巡航控制，悬架控制，自动安全带、安全气囊，雷达防撞，倒车报警器，防盗系统等、自动前照灯。车身电子系统电动车窗、电动门锁、电动后视镜、电动天线、自动空调、座位调节系统等。信息与通信系统电子声音复制，声控操作，音响，车内计算机，车载电话，交通控制信息系统，电子仪表显示，局域网技术等。汽车电子控制系统汽车电控单元结构

电源电路CAN-BUS系统

模拟量输入通道组成

电平转换及光电隔离电路数字量输入

模拟量输出

数字量输出

电磁阀控制电路控制喷油器的输出电路

三相步进电机的控制示意图玛瑞利单点电脑内部电路框图MC68HC11F1结构框图

MC68HC11F168-PinPLCC封装图点火电路原理图喷油控制电路原理图怠速控制电路原理图

电源部分工作原理图继电器部分工作原理图O

nB

oardD

iagnosticsOBD的定义与作用OBD定义：

OBD指用于排放控制的车载诊断系统，它具有识别可能的故障区域的能力，用储存在计算机存储器内的故障码来显示。－DefinedbyEuropeanUnion:70/220/EEC,aslastamendedby2001/100/ECOBDⅡ系统OBDI系统达不到日益严格的排放法规的要求，在美国加州大气资源委员会(CARB)的倡导之下，美国汽车工程师协会(SAE)制定了一个更加完善的OBD-Ⅱ系统，并于1996年在美国强制实施。

（1）排放监测功能加强。

（2）通用性好。OBD-Ⅱ系统采用了大量标准化的内容

.①采用标准的OBD-Ⅱ16端子数据通信连接器（DLC）②标准的通信协议、诊断模式和通用的诊断仪，使诊断仪使用很方便。③统一的故障码编制方法及含义，使得故障码的识别和分析更快速。④统一的部件名称和缩写，标准的诊断信息数据格式，使得各种信息不再混乱。（3）信息量大。故障指示灯(MIL)MIL，即MalfunctionIndicatorLamp

EOBD要求使用一个在ISO2575(1)定义的符号作为MIL。我国采用了EOBD的规定。故障指示灯(MIL)MIL，即MalfunctionIndicatorLamp1990年修订的《清洁空气法》要求自1996年开始，在美国销售的车辆上必须安装OBD-II。

OBD-II法规的OBD系统的故障灯上多显示为ServiceEngineSoon和CheckEngine，也常常使用一个发动机形状的灯中间显示Check字样来表示CheckEngine

OBD-Ⅱ系统数据连接口每一台具有OBD功能的车上都有一个数据连接口(DataLinkConnector)，缩写为DLC①采用标准的OBD-Ⅱ16端子数据通信连接器（DLC）DLC的位置OBD-Ⅱ系统P0301故障系统P-----动力系统B-----车身C-----底盘U------网络通讯故障子系统0-----燃油和空气计量1-----车身2-----底盘3------点火系统、缺火4-----辅助排放控制5-----车速控制、怠速控制6-----计算机输出电路7------变速器8------变速器故障码类型0-----SAE通用故障码1-----制造厂规定故障码故障具体部位OBD-Ⅱ系统统一的故障码编制方法及含义，使得故障码的识别和分析更快速。扫描工具

OBD-Ⅱ系统OBD系统的诊断功能OBD系统的监测范畴决定于法规要求、发动机管理系统的功能以及车辆制造厂和电喷系统供应商的要求。德尔福（Delphi）西门子（Simens）博世（Bosch）电装（Denso）马瑞利（MagnetiMarelli）OBD-Ⅱ系统汽车自诊断系统对故障的确认方法①值域判定法

②时域判定法③功能判定法④逻辑判定法

OBD系统的主要诊断功能综合部件监测氧传感器诊断催化转化器诊断燃油蒸发脱附装置流量诊断失火诊断废气再循环压力诊断电子节气门CAN数据总线数据诊断二次空气流量诊断进气压力限值诊断

OBD-Ⅱ系统OBD-Ⅱ随车诊断系统的监测功能1.缺火监测器缺火检测器主要功能是判断是否缺火、缺火的危害程度以及缺火的气缸，并关闭喷油器。它通过测试每个气缸做功时发动机转速的变化，判断某个缸是否存在缺火。具体是当缺火检测器测试到发动机转速有下降，并根据曲轴位置信号和凸轮轴位置信号识别是否处于作功行程，判断是否缺火以及缺火缸。对发动机进行人为断火检测的时间不要超过30s，否则会引起催化转换器的损坏，催化转换器过热可能引起火灾，导致更大的损坏。

OBDⅡ随车诊断系统的监测功能2.燃油系统监测器

当发动机进入燃油闭环控制时，燃油系统监测器连续监测短时燃油修正值（short-termfueltrim，缩写为STFT）和长时燃油修正值（long-termfueltrim，缩写为LTFT）的变化，如果STFT和LTFT达到修正极限，存储故障码和冻结帧数据，点亮故障灯。如果STFT和LTFT达到修正极限，说明混合气空燃比偏离理论控制值14.7：1，混合气过浓或过稀，将引起排放超标，发动机性能下降。STFT和LTFT数值与很多因素有关，它又是监测发动机排放的重要参数，所以PCM在任何一个故障码存储的冻结帧数据中都有STFT和LTFT数值，它成为维修人员分析判断发动机工况和诊断故障的重要信息。

OBDⅡ随车诊断系统的监测功能3.综合部件监测器

综合部件监测器监测为PCM提供输入和PCM输出控制的元件和电路，当故障发生时存储故障码，点亮故障灯。一般在发动机起动4s后综合部件监测器开始运行，一直到点火开关置于OFF。综合部件监测器可以执行正常状态监测、合理性监测和功能监测，正常状态监测就是连续监测输入信号的变化是否在规定的范围，判断输入信号电路是否有断路、短路或搭铁故障；合理性监测就是通过比较相关信号之间的关系监测输入信号的合理性，判断输入信号电路是否有性能下降的故障；功能监测就是监测执行器驱动电路的电压变化，判断输出控制的执行器或电路是否有故障。

OBDⅡ随车诊断系统的监测功能4.油箱蒸汽排放控制系统监测器OBDⅡ系统对加强型油箱蒸汽排放控制系统要求是：三天的蒸发排放量最大2g，能够监测直径0.5mm的泄漏，能够检测炭罐清污流量。油箱蒸汽排放控制系统监测器通过安装在油箱上的压力传感器检测泄漏，通过清污流量传感器、怠速的变化、氧传感器信号的变化等检测清污流量。

OBDⅡ随车诊断系统的监测功能5.催化转换器效率监测器

在催化转换器前后安装的氧传感器称为上游（前）氧传感器和下游（后）氧传感器，催化转换器效率监测器通过比较两氧传感器的转换次数，判断催化转换器的效率，如果达到极限值，存储故障码，点亮故障指示灯。氧传感器的转换次数就是氧传感器的信号电压升至高于0.45V或降至低于0.45V的次数，即混合气从浓到稀或从稀到浓的变化次数。下游氧传感器的转换次数与上游氧传感器的转换次数之比称为转化次数比，比值越小，催化转换器效率越高。

OBDⅡ随车诊断系统的监测功能6.加热型氧传感器监测器加热型氧传感器监测器通过测试氧传感器信号和加热器驱动电路监测氧传感器及其加热器的性能，如果有故障，存储故障码和冻结帧数据，点亮故障指示灯。

7.废气再循环系统监测器废气再循环系统监测器通过进气压力传感器、安装在废气循环管道上的温度传感器、氧传感器监测废气循环是否开启和循环量的大小，是否与PCM的命令一致，判断废气再循环系统是否正常。实践技能OBDⅡ故障诊断仪的诊断模式

OBDⅡ故障诊断仪的诊断模式模式1：读取数据流模式2：读取冻结帧数据模式3：读取故障码模式4：清除故障码模式5：读取氧传感器监测结果模式6：查看非连续监测结果模式7：查看连续监测结果模式8：主动测试模式9：读取车辆信息

车载网络—综述奥迪A8宝马E65网络传输的意义：由于现代汽车的技术水平大幅提高，要求能对更多的汽车运行参数进行控制，因而汽车控制器的数量在不断的上升，从开始的几个发展到几十个以至于上百个控制单元。控制单元数量的增加，使得它们互相之间的信息交换也越来越密集。CAN-BUS系统总线信号传递方式传统信号传递方式传统信息传输方式问？1．当信号不断增加会有什么情况发生？2．当设备不断增加会有什么情况发生？

a)传统线束

b)采用车载网络后的线束一些主要的汽车车载电脑网络交流协议

几种网络的成本比例及通信速度

串行与并行信息传送方式由于控制器采用串行合用方式，因此不同控制器之间的信息传送方式是广播式传输。也就是说每个控制单元不指定接收者，把所有的信息都往外发送；由接收控制器自主选择是否需要接收这些信息。广播原理：一家发送，大家接收网络的优点：•传输速度快

•相关控制单元可共用传感器

•更少的线束、更小的控制单元，节省了空间增加了系统设计和升级的灵活性就近原则局域网的拓扑结构

星型网络拓扑结构

环型网络拓扑结构总线型网络拓扑结构链路（传输媒体）塑料光缆

双绞线

网关由于不同区域总线的速率和识别代号不同，因此一个信号要从一个总线进入到另一个总线区域，必须把它的识别信号和速率进行改变，能够让另一个系统接受，这个任务由网关(Gateway)来完成。另外，网关还具有改变信息优先级的功能。如车辆发生相撞事故，气囊控制单元会发出负加速度传感器的信号，这个信号的优先级在驱动系统是非常高，但转到舒适系统后，网关调低了它的优先级，因为它在舒适系统功能只是打开门和灯。CAN-BUS系统作为诊断gateway...作为数据gateway...在不改变数据的情况下，将驱动总线、舒适总线、信息娱乐总线的诊断信息传递到K线。使连接在不同的数据总线上的控制单元能够交换数据。宝马ZGM内的信号转换C001-诊断插头；BSI1-智能控制盒；1-CAN网（诊断插头）；2-CAN诊断网；A-CANCONFORT网的计算机；B-CANCAR网的计算机；C-CAN网的计算机；D-连接在远程唤醒控制线（RCD）上的CAN网的计算机；E-连接到K诊断线上的CAN网的计算机；双向箭头-K诊断线；三线-多路传输网；单线-远程唤醒控制线（RCD）雪铁龙凯旋多路传输系统BSI1-智能控制盒；1320-发动机计算机；1630-自动变速箱计算机；6606-转向大灯计算机；7600-亏气探测计算机；7800-电子稳定程序计算机（ESP）；7803-方向盘角度传感器；三线-多路传输网CAN网雪铁龙凯旋多路传输系统雪铁龙凯旋多路传输系统BSI1-智能控制盒；BSM-发动机伺服控制盒（BSM）；CV00-方向盘下的转换模块；BSR1-牵引伺服盒；VMF-中央固定集控式方向盘；1282-柴油添加剂计算机（FAP）；5007-雨水/亮度传感器；6570-安全气囊计算机；8600-防盗报警器计算机；三线-多路传输网CANCAR网雪铁龙凯旋多路传输系统BSI1-智能控制盒；0004-组合仪表；4012-转速表控制盒；7215-多功能显示屏；7500-驻车雷达计算机；7550-非主观变道报警计算机；8025-空调面板；8410-RD4收放机；8415-CD换碟机；8480-RT3通信计算机；9030-左前门模块；9050-右前门模块；粗线-光纤连接；三线-多路传输网CANCONFORT网雪铁龙凯旋多路传输系统a）诊断插头的平面布置

b）诊断插头的引脚号1-诊断插头雪铁龙凯旋多路传输系统诊断插头的引脚含义序号信

号1+APC2未连接3CAN诊断（高）4检测器接地5信号接地6CAN（高）7发动机计算机（1320）及自动变速箱（1630，1660）的K线8CAN诊断（低）99未连接10未连接11未连接12CAN网的计算机K线1313其他计算机K线14CAN（低）15未连接16检测器常供电C001-诊断插头；BSI1-智能控制盒；1-CAN网（诊断插头）；2-CAN网诊断；C-CAN网的计算机；D-连接在远程唤醒控制线（RCD）上的CAN网的计算机；E-连接到K诊断线上的CAN网的计算机；双向箭头-K诊断线；三线-多路传输网诊断插头的功能电路雪铁龙凯旋多路传输系统汽车对通信网络的要求典型参数允许响应时间发动机喷油量10ms发动机转速300ms车轮转速1~100s进气温度20s冷却液温度1min燃油温度10min发动机电控系统典型参数允许响应时间

数据发送与接收必须在规定的时间内完成，才能达到的实时性要求。数据交换网是基于优先权竞争的模式，且本身具有极高的通信速率，CAN现场总线正是为满足这些要求而设计的，不同参数具有不同的通信优先权。

网络系统休眠模式整车自动进入一种耗电量非常小的状态，因而也称为“低能耗模式”。一般来说，当汽车锁上车门35s以后，或者未锁车门不进行任何操作10min以后，系统自动进入休眠状态。休眠模式一般存在于车身舒适总线和信息娱乐总线。当网关接收到打开任一车门、发动机盖、后备厢盖或者操作遥控器的信号时，数据总线系统将结束休眠模式，系统内所有的控制单元被唤醒。蓄电池容量50Ah60Ah70Ah80Ah计算公式开关状态暗电流规定值，mA移交客户后最大16mA最大20mA最大23mA最大26mA蓄电池容量/3ON移交客户前最大8mA最大10mA最大11mA最大13mA蓄电池容量/6OFF（1）进入休眠模式当关闭点火开关，再关闭驾驶侧车门，1min内如果不再操作车门开关、照明灯开关、发动机舱盖开关、收音机开关、尾灯开关等，则整车电控系统进入休眠状态。电控系统进入休眠模式后，对于不需要工作的控制单元，多路数据传输系统将停止其信号传输，以节省蓄电池的电能，但是电子防盗系统仍然需要供电。（2）终止休眠模式在休眠模式下，一旦施加人为的操作(例如开启一侧车门)，休眠模式将被终止。（3）唤醒网络当接通点火开关时，原来处于“休眠”状态的CAN多路数据传输系统及相关控制单元被“唤醒”，并立即开始运作。如果ECU因故接收不到唤醒电源，发动机将无法启动。另外，若操作某一个与多路数据传输控制单元相关的开关，该控制单元被“唤醒”，其所有的功能被激活。能够“唤醒”多路数据传输系统的信号装置包括遥控器以及上述各开关。接下来，如果再次关闭点火开关，关闭驾驶侧车门或前乘客侧车门，电控系统又将进入休眠模式，如此周而复始。车载网络系统与传统电控系统的不同1.统关联性的不同在传统的汽车电控系统中，各系统的控制和功能基本是相互独立的，彼此之间没有必然的联系。但对于车载网络系统而言，由于采用信息共享（图）和分散式控制（图），汽车上原本的电气总成、元件等大都向电控模块演变。如果还是按照传统方法对这些电气总成或元件进行测试，不但会发生误判，还有可能对它们造成损坏。2.系统控制逻辑的不同从前面所述系统关联性的差异可以看出，在传统的汽车电控系统中，无论是传感器、执行器还是电控单元之间，都是普遍遵照电路回路的原则进行电路连接的，所以无论是查阅电路图，还是分析电路故障，逻辑性直观易懂；而车载网络系统，由于总线的引入，使得原本需要几条线路或是十几条线路才能完成的功能，现在仅需要三四条线路(其中包括数据总线、电源线、搭铁线等)就可以实现。由此，传统电路中直观易懂的特性已不复存在，控制逻辑也不再是一一对应的关系，而往往是一对多的关系。从这一点可以看出，在进行车载总线系统的故障检修前，一定要先搞清楚系统的逻辑控制关系。车载网络系统的故障特点与分类1.车载网络系统的故障特点由于车载网络系统所具有的“信息共享”的功能特点，使得当系统中的某一个