汽車CAN 總線設計原理與故障排除--魏永超

1、長春汽車工業(yè)高等?？茖W校畢 業(yè) 實 踐 報 告題目/實踐名稱 汽車CAN 總線設計原理與故障排除專業(yè) / 班級09TQP3學 生 姓 名 魏永超學 號0200912159企業(yè)指導教師朱曉波校內指導教師李明清起 止 時 間實 習 單 位一汽新能源汽車分公司目 錄內容摘要Abstract第一部分 情況介紹1.1 實踐單位的基本情況1.2 引言第二部分 CAN總線 2.1 CAN總線系統的原理及優(yōu)缺點 2.2 以CAN總線為基礎的汽車診斷方法第三部分 其他類型的總線的特點3.1 LIN 總線的特點參考文獻 內容摘要 文介紹了汽車總線系統的構成，原理及優(yōu)缺點。研究了以CAN總線為基礎的汽車系統診斷方法

2、，并指出了注意事項，對汽車的故障診斷分析具有重要意義。，關鍵詞：CAN總線；優(yōu)缺點；診斷方法Abstract First of all, the paper introduces the basic conception and the principle of the CAN bus, as well as the advantages and disadvantages. Second, this paper analyzes the fault diagnosis methods which is based on the CAN bus. Whats more, some diagno

3、sis is listed. And, which makes a big difference to the car diagnosis. Keywords: CAN bus; Advantages and disadvantages; Fault diagnosis第一部分：情況介紹 上世紀90年代以來，隨著對汽車功能要求的不斷提高和汽車控制技術的發(fā)展，在汽車設計領域，CAN總線幾乎成為一種必需采用的技術手段。不僅在一些高級轎車，而且在經濟型轎車中進入了實用化階段。 引入汽車總線技術，能及時地，正確地對各種異常狀態(tài)或故障狀態(tài)做出診斷，并解除故障，提高設備運行的可靠性，安全性，并把故障損失降

4、到最低。可見，引入汽車總線對汽車診斷具有重要意義。1.2 實踐單位的具體情況 公司全稱為“中國第一汽車集團公司新能源汽車分公司”，是一汽集團的直屬公司，屬分公司建制。公司成立于2010年8月16日，坐落在長春凈月開發(fā)區(qū)錦竹西路538號。廠區(qū)占地面積約為6萬平方米，其中廠房面積約為1.5萬平方米，辦公面積約為2600平方米。公司是集新能源汽車及零部件制造、銷售、維修、技術咨詢?yōu)橐惑w的整車制造企業(yè)。同時肩負不斷完善制造工藝，提高產品完善度的重任，產品為一汽集團自主品牌新能源汽車，生產EV（純電動）、HEV(混合動力)、PHEV(插電式混合動力)新能源轎車，近期的主要任務是為長春市試點城市提供新能源

5、商品車。于2011年8月23日投產，達到年產萬臺的產能。公司先后從我校招收兩批學生，約占全公司人數的一半。我們帶著“投身一汽，建設新能源，為祖國生產經濟實用的新能源汽車”的偉大理想，和公司風雨同舟，共創(chuàng)輝煌。第二部；CAN總線2.1 CAN總線系統的原理及優(yōu)缺點 CANBUS數據總線包括控制單元（CPU）、控制器（Controller）、收發(fā)器（Tranceiver）、數據傳輸終端?？刂茊卧荂ANBUS數據總線主要計算器，將控制器傳遞來的信息進行運算，并將運算數據傳遞給控制器?？刂破鹘邮諄碜钥刂茊卧男盘枺纬芍噶钔ㄟ^發(fā)送器傳遞總線。收發(fā)器接收總線數據，并將數據傳送到CAN控制器。控制器通過

6、接收器傳遞信號進行轉換傳遞給控制單元。CANBUS數據總線中的數據傳遞就像一個 會議。一個 用戶通過網絡將數據“降入”網絡中，其他用戶通過網絡“接聽”這個數據，對這個數據感興趣的用戶就會利用數據，而其他用戶則選擇忽略。優(yōu)點;1. 減輕整車重量減少線束，部分線束變細，節(jié)省其他空間，單個線束所承載的功能增加。2. 節(jié)約成本 線束減少，傳感器共享，可以實現控制器和執(zhí)行器的就近連接原則。3. 質量可靠插頭減少，故障率減少，質量更可靠。4. 減少裝配時間減少了裝配步驟（比如：裝配奧迪A6轎車時，方向盤模塊減少5個，安裝步驟減少2個）。5. 增大開發(fā)余地各控制器可以把整車功能相對隨意地分擔，新的功能和新技

7、術可以通過軟件進行更新。缺點：不能實現視頻、音頻的實時同步通信。成本高于LIN總線。2.2 以CAN總線為基礎的汽車診斷方法 大眾車系車載網絡的檢測步驟通過對大眾車載網絡傳輸系統故障的分析，可以總結出該系統一般診斷步驟為：1了解該車型的車載網絡系統傳輸特點（包括傳輸介質、幾種子網及車載網絡傳輸系統的結構形式等）2.車載網絡系統傳輸的功能，如有無喚醒功能和睡眠功能等。3.檢查汽車電源系統是否存在故障，如交流發(fā)電機的輸出波形是否正常（若不正常將導致信號干擾等故障）等。4.檢查車載網絡傳輸的鏈路是否存在故障，采用替換法或跨線法進行檢測。5.如果節(jié)點故障，只能用替換法進行檢測。. 雙線式車載網絡傳輸系

8、統的檢測方法 在檢查CAN總線系統傳輸系統前，須保證所有與車載網絡傳輸系統相連的控制單元五功能故障。功能故障指不會直接影響車載網絡傳輸系統，但會影響某一功能流程的故障。例如傳感器損壞，其結果就是傳感器信號不能通過車載網絡傳輸系統傳遞。這種功能故障對車載網絡傳輸系統有見解影響。. CAN數據總線的萬用表測量 CAN數據總線可以采用數字萬用表進行電壓信號測試，判斷數據總線的信號傳輸是否存在故障。 用萬用表電阻擋測量CANHigh線和CANlow線之間的電阻，正常情況下應該有一個規(guī)定電阻，不應直接導通； 用萬用表電阻擋測量CANHigh線或CANlow線分別與搭鐵或蓄電池正極之間的導通性，正常情況不

9、導通。. VAS5051總線的波形檢測 雙通道模式CAN數據總線波形必需采用帶有雙通道示波器或檢測儀，例如VAS5051進行檢測，可根據故障波形判斷總線系統故障類型。 下面通過兩個案例來研究以CAN總線為基礎的汽車診斷方法 1. 寶來車儀表ABS故障燈常亮 故障車型：寶來1.6L，自動擋。 故障現象：儀表上ABS故障燈常亮。 故障診斷與排除：連接VAS5051查詢ABS控制單元J104的故障碼，發(fā)現進不去;發(fā)動機控制單元有1個故障碼18057，動力系統數據總線丟失 查詢自動變速器、安全氣囊和網關都有一個故障碼01316，ABS控制單元沒有通信。根據故障碼分析，可能是ABS控制單元的兩根CAN總

10、線斷路，由于寶來動力系統包括發(fā)動機、ABS，自動變速器的CAN總線電路采用公共節(jié)點式連接，有一個控制單元斷開，其他控制單元可以正常通信，并且不支持單線工作模式，于是檢查ABS控制單元J104的CANlow和CANHigh是否斷路。拆下空調濾清器蓋板，拔下自動變速器控制單元插頭，再拔下ABS控制單元，用萬用表測量兩根數據總線，發(fā)現兩根線導通正常。查看電路圖分析，ABS控制單元是通過K線進行自診斷通信的，可能是ABS控制單元J104到診斷接口的K 線斷路，導致控制單元無法正常工作。于是先檢查K線，正常；再檢查控制單元熔斷器，正常；檢查左縱梁前部的搭鐵點65時發(fā)現固定螺栓松動，而ABS控制單元只有兩

11、根搭鐵線，正好都是在這個搭鐵點上固定的，擰緊后故障排除。 2. 寶來轎車ABS和ASR的故障燈亮 故障現象：寶來轎車ABS和ASR的故障燈亮，同時制動警告燈也不停地閃亮。 故障診斷與排除：用VAS5052對系統進行診斷，發(fā)現該系統內有一個故障碼18057：數據總線ABS 控制單元的信息。 初步分析，造成此故障的主要原因有兩個:(1) ABS和ASR系統電源或搭鐵不良；(2) ABS和ASR控制單元故障，檢查熔斷器： ABS制動系統熔斷器： S180(30A)空調風扇熔斷器; S162(50A)二次空氣泵熔斷器； S163(50A)燃油泵繼電器供電熔斷器； S164(40A)組合儀表熔斷器； S

12、176(110A)內部裝備供電線熔斷器； S177(110A)發(fā)電機熔斷器。檢查發(fā)現，蓄電池主熔斷器外部的一個插頭松動，而ABS制動系統的電源線正好經此熔斷器至ABS制動系統控制單元，將插頭固定牢固，故障排除。 寶來轎車的各控制單元之間通過兩根CAN總線連接，這種結構與其他車型控制單元之間通過多根電纜連接或某些控制單元相互連接不同。各控制單元通過兩根電纜可以使數據按順序傳給相應的控制單元，控制單元通過總線進行通信交換數據。該例故障ABS和ASR控制單元因工作電源中斷，而無法工作。 3. 奧迪A6防滑驅動控制系統警告燈亮，行駛困難 故障現象：在行駛中突然出現ASR警告燈亮，接著儀表板上所有指示燈

13、全部熄滅，此時車輛行駛加速困難。駕駛員勉強把車開了一段路程后，儀表板上的機油警告燈亮，駕駛員只好將發(fā)動機熄火。熄火后，發(fā)動機卻再也無法啟動，而且儀表板上ESP指示燈和檔位燈在點火開關處于ON時都不亮駕駛員只好把車輛拖至駐地。但第二天，該車有能正常啟動了，于是就把該車開到修理廠進行檢修。 故障診斷：檢查該車后，發(fā)現發(fā)動機工作正常，各儀表指示燈指示正確。 用金德K80故障檢測儀分別對發(fā)動機、自動變速器、ABS及儀表ECU進行故障分析，該檢測儀按各部分ECU顯示的故障內容如下： （1）發(fā)動機ECU >CAN數據總線缺少ABS單元信息; >CAN電腦通信網絡有故障； >發(fā)動機ECU鎖

14、死；>電子節(jié)氣門故障燈K132有故障。（2）自動變速器ECU>CAN電腦通信網絡有故障（3）儀表ECU>發(fā)動機控制單元閉鎖； >CAN數據總線通信不良； >發(fā)動機ECU沒有通信； >自動變速器ECU沒有通信。(4)ABS ECU用故障診斷儀VAS5051檢查表明上述故障都為偶發(fā)故障用他清除所有的故障碼后進行路試，在正常行駛20Km后，同樣的故障又重復出現，只好又將車拖至修理廠。又用金德K80對該故障進行分析，結果相同。綜合故障檢測儀顯示的所有故障內容，疑點都集中到CAN數據總線上。 該型車的發(fā)動機ECU上有兩條CAN數據總線，一條為紅黑色的H線，另一條為紅黑

15、色的L線。他們分別與乘用車的其他三個ECU相連，與ECU相連的端子號碼如下： >自動變速器上為58及60 >儀表ECU上為29和30 >ABS ECU上為18和19 正常情況下個ECU插接器連接18、60和30端子是相通的；19、58和29是相通的，但對地不相通。用萬用表測量這幾個端子的通斷情況，發(fā)現18、60和30完全不通，而19、58和29相通，19和29的電阻約為130歐姆。 用萬用表順線查找，發(fā)現在發(fā)動機ECU下后方有一排插接器，找到其中紅色的CAN數據總線的插接器，發(fā)現CAN數據總線插接器連接松動，將其牢固后，清除故障碼，一切正常，故障排除。第三部分 其他類型的總線

16、的特點3.1 LIN 總線的特點 LIN是Local Interconnect Network 的縮寫，它也被稱為“局域網子系統”，即LIN總線是CAN總線網絡下的子系統。車上各個LIN總線系統之間的數據交換是由控制單元通過CAN數據總線實現的。 LIN總線是一種低成本的串行通信網絡，用于實現汽車中的分布式電子系統控制。LIN的目標是為現有汽車網絡（例如CAN總線）提供輔助功能，因此，LIN總線是一種輔助的總線網絡，在不需要CAN總線的帶寬和多功能的場合，比如智能傳感器和制動裝置之間的通信使用，LIN總線可大大節(jié)省成本。LIN總線的特點如下：（1）（2） 低成本基于通用UART接口，幾乎所有微

17、控制器都具備LIN必需的硬件。（3） 只需要一根數據傳輸線。（4） 單主控制器/多從控制器設備模式無須仲裁機制，保證系統安全。（5） 從節(jié)點不需振蕩器就能實現同步，節(jié)省了多從控制器部件的硬件成本。（6） 保證信號傳輸的延遲時間。（7） 不需要改變LIN節(jié)點上的硬件和軟件就可以在網絡上增加節(jié)點。（8） 通常一個LIN網絡上節(jié)點數目小于12個，共有64個標識符。（9） 單線，基本色：紫色+標志色。 3.2 MOST總線的特點在汽車網絡中常見的MOST（Media Oriented Systems Transport,多媒體定向系統傳輸），是比較典型的光學網絡。MOST是媒體信息傳輸的網絡標準。MO

18、ST采用塑料光纜（POF）的網絡協議，將音響裝置、電視、全球定位系統及 等設備相互連接起來，給用戶帶來了極大的便利。在MOST中，不僅對通信協議給出了定義，而且也說明了分散系統的構筑方法。MOST可以不需要額外的主控計算機系統，結構靈活、易于擴展。MOST網絡光纖作為物理層的傳輸介質，可以連接視聽設備、通信設備以及信息服務設備。MOST網絡支持“即插即用”方式，在網絡上可以隨時添加和去除設備。MOST具有以下優(yōu)點：（1） 保證低成本的條件下，可以達到24.8Mbit/s的數據傳輸速度。（2） 無論是否有主控計算機都可以工作。（3） 使用POF優(yōu)化信息傳送質量。（4） 支持聲音和壓縮圖像的實時處理。（5） 支持數據的同步和異步傳輸。（6） 發(fā)送/接收器嵌有虛擬網絡管理系統。（7） 支持多種網絡連接方式，提供MOST設備標準，方便、簡潔地應用系統界面。（8） 通過采用MOST，不僅可以減輕連接各部件的線束的質量、降低噪聲，而且可以減輕系統開發(fā)人員的負擔，最終在用戶處實現各種設備的集中控制。（9） 光纖網絡不會受到電磁輻射干擾與搭鐵環(huán)的影響。MOST利用一根光纖，最多可以同時傳