《新能源汽車電氣系統(tǒng)檢修（第2版）》 項目5 新能源汽車車載網(wǎng)絡系統(tǒng)檢修

項目5新能源汽車車載網(wǎng)絡系統(tǒng)檢修主講老師：簽到掃碼下載文旌課堂APP掃碼簽到（2022.11.2515:00至2022.11.2515:10）簽到方式

教師通過“文旌課堂APP”生成簽到二維碼，并設置簽到時間，學生通過“文旌課堂APP”掃描“簽到二維碼”進行簽到。。提高了汽車綜合控制的準確性幫助維修人員更準確地判斷故障降低了故障診斷的難度項目導讀車載網(wǎng)絡系統(tǒng)的優(yōu)勢達成目標（1）掌握CAN總線和LIN總線的工作原理。（2）熟悉CAN總線和LIN總線的數(shù)據(jù)組成。（3）掌握CAN總線和LIN總線的常見故障與檢修方法。知識目標技能目標思政目標（1）能正確分辨CAN總線和LIN總線控制的各個部件。（2）能正確檢修CAN總線的常見故障。（1）增強安全工作意識，樹立正確的理想信念。（2）養(yǎng)成自主學習、協(xié)作學習、探究學習的意識。任務5.1認識車載網(wǎng)絡系統(tǒng)項目導航任務5.2檢修車載網(wǎng)絡系統(tǒng)任務5.1認識車載網(wǎng)絡系統(tǒng)隨著互聯(lián)網(wǎng)對汽車功能的逐漸影響、汽車市場的不斷成熟，顧客對汽車的需求變得更多、更高、更致。長安汽車推出的InCall3.0系統(tǒng)，它不僅可以為顧客提供導航、娛樂、安全等多項在線服務，還配備了強大的語音控制功能，使得乘客可以輕松控制天窗、空調、多媒體等部件。除此之外，它的遠程控制功能也是一大特色，車門解鎖閉鎖、遠程尋車等功能明顯提升了乘客用車的便利性。更多更高更致任務引入——科技改變生活，技術助力創(chuàng)新任務引入——科技改變生活，技術助力創(chuàng)新（1）車載人機交互系統(tǒng)InCall，有哪些先進功能？（2）學生們希望自己的愛車有些什么特別的網(wǎng)絡功能呢？相關知識隨著集成電路的廣泛應用，汽車上的電子控制系統(tǒng)越來越多，如防抱死制動系統(tǒng)、安全氣囊裝置、通信系統(tǒng)、電動門窗裝置等。這些電子控制系統(tǒng)的導入和應用使得汽車的各項功能更加完善，但是隨之而來的是電子控制模塊越來越多的結果。車載網(wǎng)絡的形式多種多樣。目前，新能源汽車中常用的車載網(wǎng)絡系統(tǒng)有CAN總線和LIN總線兩種。CAN總線是控制器局域網(wǎng)（controllerareanetwork）的簡稱，是為幫助汽車的控制與測試部件之間的數(shù)據(jù)交換而開發(fā)的一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議。CAN總線的通信介質有雙絞線、同軸電纜或光導纖維等，其通信速率最快可達1Mb/s。1．CAN總線的工作原理CAN總線的工作原理圖如圖所示。相關知識——5.1.1CAN總線

CAN總線的工作原理圖相關知識——5.1.1CAN總線（1）CAN總線中包含多個CAN節(jié)點，每個節(jié)點之間能通過CAN-H線（高位數(shù)據(jù)總線）和CAN-L線（低位數(shù)據(jù)總線）相互傳遞信號。當一個節(jié)點要向其他節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)時，該節(jié)點的CPU會將要發(fā)送的數(shù)據(jù)和自己的標識符傳送給本節(jié)點的CAN芯片（包含CAN控制器和CAN收發(fā)器），并處于準備狀態(tài)。（2）CAN芯片會將發(fā)射請求提交給總線，總線會根據(jù)信號性質分配CAN-H線或CAN-L線空間。當該節(jié)點收到總線分配的空間時，會由準備狀態(tài)轉為發(fā)送報文狀態(tài)，隨后，該節(jié)點的CAN芯片會將待發(fā)送的數(shù)據(jù)根據(jù)CAN協(xié)議組織成一定的報文格式發(fā)出。（3）CAN總線上的其他節(jié)點處于接收狀態(tài)。每個處于接收狀態(tài)的節(jié)點對接收到的報文進行檢測，判斷這些報文是否是發(fā)給自己的，以確定是否接收它。相關知識——5.1.1CAN總線

在吉利帝豪EV450中，CAN總線的通信介質是雙絞線。CAN總線的終端為兩個120Ω的終端電阻，這兩個電阻在并聯(lián)的情況下為一個60Ω的等效電阻。在對CAN總線進行故障診斷時，可通過測其CAN-H和CAN-L之間的電阻值來判斷，電阻值位于60Ω或120Ω附近均表示CAN總線工作正常。發(fā)送CAN總線信號時，電流從CAN控制器的發(fā)送端流到CAN-H線，經(jīng)過終端電阻流入CAN-L線，再返回CAN控制器的接收端。如果通信信號丟失，程序將針對各控制模塊設置失去通信故障碼。該故障碼能被故障診斷儀讀取。2．CAN總線的信息結構CAN總線的通信協(xié)議是建立在ISO/OSI標準模型上的。但是CAN總線只取該模型底層的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和頂層的應用層。CAN總線的通信接口集成了CAN協(xié)議的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層功能，可完成對通信數(shù)據(jù)的成幀處理，包括位填充、數(shù)據(jù)塊編碼、循環(huán)冗余校驗、優(yōu)先級判別等。相關知識——5.1.1CAN總線相關知識——5.1.1CAN總線知識擴展ISO/OSI標準模型在傳遞數(shù)據(jù)時，會經(jīng)過7層包裝，從最底層到最頂層分別是物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡層、傳輸層、會話層、表示層、應用層。其中，前3層是點到點的通信子網(wǎng)，后3層是端到端的資源子網(wǎng)。通過一層一層的包裝，數(shù)據(jù)會由普通的物理層轉化為比特流的應用層。相關知識——5.1.1CAN總線根據(jù)通信協(xié)議，CAN總線的信息結構可劃分為數(shù)據(jù)鏈路層和物理層兩層。其中，數(shù)據(jù)鏈路層包括邏輯鏈路控制子層（簡稱LLC）和介質訪問控制子層（簡稱MAC）；物理層包括物理信令（簡稱PLS）等，如表所示。CAN總線的分層結構相關知識——5.1.1CAN總線（1）LLC子層為對象層，它能驗收濾波，以提供數(shù)據(jù)傳送、遠程數(shù)據(jù)請求、確認報文是否被接收等服務；還能為數(shù)據(jù)的超載和恢復管理提供信息。（2）MAC子層為傳輸層，它能傳送規(guī)則，即控制幀結構以進行幀編碼、錯誤檢測、錯誤標定等。除此之外，MAC子層還需要確定在傳輸信息時，總線是否開放或節(jié)點能否馬上開始接收。（3）PLS子層為傳輸層，它能在不同節(jié)點之間根據(jù)不同的數(shù)據(jù)屬性進行位的實時傳輸。相關知識——5.1.1CAN總線3．CAN總線的數(shù)據(jù)幀每個在CAN總線中傳遞的信息稱為一個數(shù)據(jù)幀，它是用戶操作的基本幀，用來發(fā)送信息給接收單元。數(shù)據(jù)幀通常由開始域、狀態(tài)域、檢查域、數(shù)據(jù)域、安全域、確認域和結束域共7個域組成，如圖所示。數(shù)據(jù)幀的信息結構相關知識——5.1.1CAN總線

除了以上所提到的數(shù)據(jù)幀，CAN總線的報文幀還有遙控幀、錯誤幀和過載幀等，他們的功能分別如下。（1）遙控幀是請求其他節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)幀的一種信號，它與數(shù)據(jù)幀結構相似，包含除數(shù)據(jù)域之外的其他6個域。（2）錯誤幀是能通知傳輸期間發(fā)生錯誤的信號，它由錯誤標志和錯誤定界符組成。通常，錯誤幀由CAN總線的硬件來發(fā)送。（3）過載幀是接收單元用來通知發(fā)送單元還沒有準備好接收幀的一種信號，它由過載標志和過載定界符組成。相關知識——5.1.1CAN總線4．CAN總線的應用在新能源汽車的車載網(wǎng)絡系統(tǒng)中，CAN總線處于車載網(wǎng)絡系統(tǒng)的上層，它分別在電動機控制系統(tǒng)、自動變速器系統(tǒng)、多媒體系統(tǒng)、防抱死系統(tǒng)等系統(tǒng)中設有從節(jié)點以便能控制它們，具體如圖所示。在CAN總線的名稱上做區(qū)分，有助于維修人員和顧客理解不同的CAN總線，如控制多媒體系統(tǒng)的CAN總線也被稱為VCAN總線。CAN-LIN網(wǎng)關節(jié)點結構相關知識——5.1.1CAN總線

CAN-LIN網(wǎng)關節(jié)點（其結構見圖）是CAN總線和LIN總線在新能源汽車中的連接節(jié)點，通過LIN總線的幫助，CAN總線可以實現(xiàn)對整個車載網(wǎng)絡系統(tǒng)的控制。CAN-LIN網(wǎng)關節(jié)點結構相關知識——5.1.2LIN總線LIN總線是本地連接網(wǎng)絡（localinterconnectnetwork）的簡稱，它是一種基于UART/SCI的低成本串行通信協(xié)議，其定位是提供車身網(wǎng)絡模塊節(jié)點間的低端通信。LIN總線的通信介質可以是雙絞線、同軸電纜或光導纖維，其通信速率最高為20kb/s。LIN總線主要用于智能傳感器和執(zhí)行器的串行通信。1．LIN總線的工作原理LIN總線的工作原理圖如圖所示。LIN總線的工作原理圖因為CAN總線傳輸數(shù)據(jù)的速度很快，所以CAN總線的線路中裝有終端電阻以保護電路；但是LIN總線傳輸數(shù)據(jù)的速度較慢，所以不需要終端電阻。相關知識——5.1.2LIN總線相關知識——5.1.2LIN總線2．LIN總線的報文幀結構LIN總線的報文幀通常由幀頭與應答兩部分組成，如圖所示。在LIN總線傳輸數(shù)據(jù)時，主節(jié)點負責發(fā)送幀頭，從節(jié)點負責接收幀頭，并做出解析是否接收應答，以及選擇是否回復。LIN總線的報文幀結構相關知識——5.1.2LIN總線1）幀頭LIN總線中報文幀幀頭的結構如圖所示，主要包括同步間隔域、同步域、標志符域3部分。2）應答LIN總線中報文幀應答的結構如圖所示，主要包括數(shù)據(jù)域、校驗和域兩部分。報文幀幀頭的結構報文幀應答的結構相關知識——5.1.2LIN總線LIN總線的幀類型信號攜帶幀保留幀無條件幀診斷幀偶發(fā)幀觸發(fā)幀添加文本相關知識——5.1.2LIN總線4．LIN總線的應用在新能源汽車的車載網(wǎng)絡系統(tǒng)中，LIN總線通常處于車載網(wǎng)絡系統(tǒng)的下層，并且受到CAN總線的支配。它一般控制汽車的門、窗、鎖等低速系統(tǒng)，具體如圖所示。LIN總線在傳輸數(shù)據(jù)時，總線上的電壓通常為12V。LIN總線的應用及時對比CAN總線和LIN總線的異同點（見下表）有助于更好地理解汽車中的兩種通信方式。相關知識——5.1.2LIN總線CAN總線和LIN總線的異同點實踐操作以小組為單位，進行實操，根據(jù)分工填寫“任務工單——認識車載網(wǎng)絡系統(tǒng)”并進行自評和互評詳細步驟請掃描二維碼查看（1）簡述CAN總線的工作原理？（2）調取暖系統(tǒng)的工作原理是什么？（3）LIN總線的工作原理是什么？課堂練習（4）LIN總線的報文幀有哪幾種？它們的作用分別是什么？（1）掌握CAN總線和LIN總線的工作原理（2）熟悉CAN總線和LIN總線的數(shù)據(jù)組成課堂小結LOGO（3）能正確分辨CAN總線和LIN總線控制的各個部件任務5.2檢修車載網(wǎng)絡系統(tǒng)任務引入——剝繭抽絲，披沙煉金識故障小馬是一名在汽車修理廠實習的學生。這天，老師給他分配了一輛玻璃無法升降的故障車，需要小馬找出故障原因。小馬檢查了與玻璃升降有關的所有線路和硬件，均沒有發(fā)現(xiàn)異常。這下他可犯了難，對故障原因百思不得其解，一時間竟不知道該怎么辦了。通過查閱資料，他發(fā)現(xiàn)車載網(wǎng)絡系統(tǒng)也跟汽車玻璃的升降有關。于是，小馬找到了控制汽車玻璃升降的LIN總線，然后結合理論知識一步步分析故障原因，最終確認了故障原是控制該功能的LIN總線從節(jié)點收發(fā)器故障。通過這次作業(yè)，小馬學會了檢修汽車故障的通用方法，并將其與所學知識進行實踐，這為他未來步入汽車修理行業(yè)積累了豐富的經(jīng)驗。（1）引發(fā)玻璃無法升降的故障原因有哪些？（2）通過小馬處理故障車的玻璃升降的問題，學生對小馬的做法有什么看法？任務引入——剝繭抽絲，披沙煉金識故障1．CAN總線常見故障的現(xiàn)象和原因1）故障現(xiàn)象當CAN總線出現(xiàn)故障時，通常會有一些特殊的故障特征，有時整個車載網(wǎng)絡系統(tǒng)會“癱瘓”，這會導致汽車上數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)內的電控單元不能通過總線互相通信，進而造成車輛功能異常，嚴重時故障診斷儀也不能對故障現(xiàn)象進行通信診斷?？傮w來說，CAN總線的故障現(xiàn)象主要有以下3種。（1）整個車載網(wǎng)絡失效或多個電控單元不工作。（2）不同系統(tǒng)同時表現(xiàn)出多個故障現(xiàn)象，且故障現(xiàn)象之間沒有必然聯(lián)系。（3）個別電控單元或多個電控單元無法與故障診斷儀通信，故障診斷儀無法讀取故障診斷碼。相關知識——5.2.1檢修CAN總線部分CAN總線的故障可以用故障診斷儀檢測，在吉利帝豪EV450中，CAN總線常見的通信故障代碼與相應的故障說明如表所示。學會檢測故障代碼并查閱對應的故障有助于檢修CAN總線。CAN總線通信故障代碼說明表相關知識——5.2.1檢修CAN總線2）故障原因導致CAN總線發(fā)生故障的原因通常有節(jié)點故障、鏈路故障和電源故障。（1）節(jié)點故障。節(jié)點是車載網(wǎng)絡系統(tǒng)的電控單元，因此節(jié)點故障也稱為電控單元故障。節(jié)點故障主要表現(xiàn)為“××單元通信丟失”，此類現(xiàn)象比較明顯，容易識別和排除。節(jié)點故障包括硬件故障和軟件故障。（2）鏈路故障。鏈路故障通常表現(xiàn)為多個節(jié)點無法工作，如整個車載網(wǎng)絡系統(tǒng)失效、解碼器找不到相應的節(jié)點、若干節(jié)點無法通信等。（3）電源故障。電源故障通常會導致車載網(wǎng)絡系統(tǒng)大面積癱瘓。CAN總線的核心部分是含有通信IC芯片的節(jié)點，其正常工作電壓為10.5～15V。當汽車電源系統(tǒng)提供的工作電壓低于該值時，就會導致一些對工作電壓要求較高的節(jié)點無法工作，從而引發(fā)由無法通信造成的故障。相關知識——5.2.1檢修CAN總線日常維護時，可用測電壓和測電阻的方式來判斷CAN總線的工作狀態(tài)。（1）在斷電情況下，測量CAN總線的等效電阻可以幫助判斷其是否工作正常。測量方法是把一個便于拆裝的控制單元從總線上脫開，然后在插頭上測量CAN-L導線和CAN-H導線之間的電阻。（2）用萬用表測量CAN-H或CAN-L與接地線之間的電壓可判斷CAN總線是否工作正常。通常情況下，CAN-H的電壓較高；CAN-L的電壓較低，并且兩條線上的電位和等于常數(shù)。相關知識——5.2.1檢修CAN總線相關知識——5.2.1檢修CAN總線2．CAN總線常見故障的檢修方法在對CAN總線進行故障檢修時，通常使用逐步排除的方式，具體流程如下。（1）用故障診斷儀訪問CAN-LIN網(wǎng)關節(jié)點，輸出故障診斷碼。（2）確認輔助蓄電池是否工作正常，以排除因電壓不穩(wěn)定導致的CAN總線故障。（3）確認故障系統(tǒng)中保險絲的工作情況，排除其斷路、短路故障。（4）確認故障系統(tǒng)中與CAN總線有關的線束連接器的工作情況，測量相關線束連接器的電壓和電阻。（5）確認故障系統(tǒng)與CAN總線間數(shù)據(jù)通信線的工作情況，測量相關線束的電壓和電阻。（6）確認故障系統(tǒng)相關硬件能否正常工作。（7）更換CAN-LIN網(wǎng)關節(jié)點。相關知識——5.2.2檢修LIN總線1．LIN總線常見故障的現(xiàn)象和原因1）故障現(xiàn)象當LIN總線發(fā)生故障時，其控制的系統(tǒng)就會出現(xiàn)不同程度的功能喪失，如空調不出風、車窗不受控制等。除了特別明顯的斷路故障，其他故障主要通過故障診斷儀進行確認。2）故障原因LIN總線故障常見的原因有短路故障和斷路故障兩方面。在吉利帝豪EV450中，LIN總線常見的通信故障代碼與相應的故障說明如表所示。學會檢測故障代碼并查閱對應的故障有助于檢修LIN總線。LIN總線通信故障代碼說明表相關知識——5.2.2檢修LIN總線2．LIN總線常見故障的檢修方法在對LIN總線進行故障檢修時，通常使用逐步排除的方式，具體流程如下。（1）用故障診斷儀訪問CAN-LIN網(wǎng)關節(jié)點，輸出故障診斷碼。（2）確認輔助蓄電池是否工作正常，以排除因電壓不穩(wěn)定導致的LIN總線故障。（3）確認故障系統(tǒng)中保險絲的工作情況，排除其斷路、短路故障。（4）確認故障系統(tǒng)中與LIN總線有關的線束連接器的工作情況，測量相關線束連接器的電壓和電阻。（5）