學(xué)習(xí)情境三：整車控制系統(tǒng)檢測與修復(fù)學(xué)習(xí)單元3.3通訊電路異常檢測與修復(fù)課程內(nèi)容12345任務(wù)導(dǎo)入學(xué)習(xí)目標(biāo)理論知識拓展閱讀實(shí)踐技能6單元小結(jié)任務(wù)導(dǎo)入假如你是北汽新能源4S店一名車輛維修人員，某待維修的車輛經(jīng)故障診斷儀檢測后，被指出控制器通訊出現(xiàn)故障，請進(jìn)行CAN總線電壓波形讀取。學(xué)習(xí)目標(biāo)能通過查閱相關(guān)資料了解整車CAN總線通訊網(wǎng)絡(luò)的組成能通過查閱相關(guān)資料理解車輛CAN總線網(wǎng)絡(luò)的基本原理能在車輛上正確識別CAN總線線路能在車輛上正確找出CAN總線上各安裝位置能進(jìn)行CAN總線電壓觀測理論知識整車控制器通訊電路概述CAN總線技術(shù)CAN總線在汽車上的應(yīng)用北汽EV160CAN總線網(wǎng)絡(luò)通訊電路的檢修方法理論知識整車控制器的通訊電路，是指整車控制器與車輛上其他部件子系統(tǒng)如電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)、充電系統(tǒng)、動力電池管理系統(tǒng)等進(jìn)行信息交換及控制指令傳輸?shù)碾娐??？刂破魍ㄓ嵍嗖捎每偩€技術(shù)。3.3.1整車控制器通訊電路概述理論知識總線技術(shù)是一種開放式、數(shù)字化、多點(diǎn)通信的底層控制網(wǎng)絡(luò)，多應(yīng)用于微機(jī)化測量控制設(shè)備之間數(shù)字通信。現(xiàn)場總線主要類型：3.3.1整車控制器通訊電路概述基金會現(xiàn)場總線(FF)LonWorksProfiBusCANHART理論知識CAN(ControlAreaNetwork)是控制器局域網(wǎng)絡(luò)的簡稱，它由德國的Bosch公司及幾個半導(dǎo)體生產(chǎn)商開發(fā)的，CAN總線是一種串行多主站控制器局域網(wǎng)總線。特點(diǎn)：具有很高的網(wǎng)絡(luò)安全性、通訊可靠性和實(shí)時性，簡單實(shí)用，網(wǎng)絡(luò)成本低，特別適用于汽車計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和環(huán)境溫度惡劣、電磁輻射強(qiáng)和振動大的工業(yè)環(huán)境。3.3.1整車控制器通訊電路概述理論知識1.CAN總線網(wǎng)絡(luò)的作用應(yīng)用于汽車上的CAN總線技術(shù)，其作用就是將整車中不同的控制器連接起來，實(shí)現(xiàn)信息的可靠共享，并減少整車線束數(shù)量。3.3.2CAN總線技術(shù)理論知識2.CAN總線網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)傳輸原理CAN總線采用了多主通信模式，其通信機(jī)制類似于“會議”機(jī)制。CAN總線局域網(wǎng)一般包括了節(jié)點(diǎn)、ID、報(bào)文和仲裁四各部分內(nèi)容，與會議相對應(yīng)3.3.2CAN總線技術(shù)會議局域網(wǎng)參會人員節(jié)點(diǎn)參會人員身份ID會議議題報(bào)文參會人員發(fā)言順序裁定仲裁理論知識2.CAN總線網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)傳輸原理CAN總線系統(tǒng)一般由CAN收發(fā)器和CAN控制器組成。CAN收發(fā)器即用來接收和發(fā)送信息的部件CAN控制器用來接收來自整車控制器及其他部件控制器的數(shù)據(jù)，經(jīng)過處理后發(fā)送給收發(fā)器，同時，也接收來自收發(fā)器的數(shù)據(jù)，處理后傳給部件控制器。3.3.2CAN總線技術(shù)理論知識2.CAN總線網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)傳輸原理CAN總線局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)可以分為四個層：目標(biāo)層、傳送層、物理層和應(yīng)用層。目標(biāo)層主要用于信息識別，并為應(yīng)用層提供接口；傳送層主要用于總線仲裁、錯誤檢測等；物理層規(guī)定了信號的傳輸過程中的電氣特性（如傳輸方式及傳輸介質(zhì)）及信號特性；應(yīng)用層用于信號處理等。3.3.2CAN總線技術(shù)理論知識2.CAN總線網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)傳輸原理CAN總線系統(tǒng)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)為二進(jìn)制的數(shù)字信息，每條信息的格式都是相同的，由開始域、狀態(tài)域、空位、檢查域、數(shù)據(jù)域、安全域、確認(rèn)域和結(jié)束域8部分組成同一控制單元發(fā)出的信息其狀態(tài)域的數(shù)值即優(yōu)先權(quán)也不完全相同，保證重要信息盡快接收同一控制單元發(fā)出的信息其發(fā)送的頻率也不完全相同，重要的信息發(fā)送頻率高3.3.2CAN總線技術(shù)理論知識3.CAN總線關(guān)鍵技術(shù)3.3.2CAN總線技術(shù)(1)總線傳輸信息的速率、容量、優(yōu)先等級、節(jié)點(diǎn)容量等技術(shù)問題；(2)高電磁干擾環(huán)境下的可靠數(shù)據(jù)傳輸；(3)確定最大傳輸時的延時大??；(4)網(wǎng)絡(luò)的容錯技術(shù)；(5)網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控和故障診斷功能；(6)實(shí)時控制網(wǎng)絡(luò)的時間特性；(7)安裝與維護(hù)中的布線；(8)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的增加與軟硬件更新(可擴(kuò)展性)。理論知識4.CAN總線技術(shù)的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)3.3.2CAN總線技術(shù)(1)具有較高的性價比。它結(jié)構(gòu)簡單，器件容易購置，每個節(jié)點(diǎn)的價格較低，而且開發(fā)過程中能充分利用現(xiàn)在的單片機(jī)開發(fā)工具；(2)是目前為止唯一有國際標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場總線；(3)為多主方式工作，網(wǎng)絡(luò)上任一節(jié)點(diǎn)均可在任意時刻主動向網(wǎng)絡(luò)上其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息而不分主從，通信方式靈活，且無需站地址等節(jié)點(diǎn)信息；(4)網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)信息分成不同的優(yōu)先級，可滿足不同的實(shí)時要求，高優(yōu)先級的數(shù)據(jù)最多可在134μs內(nèi)得到傳輸；(5)采用非破壞性總線仲裁技術(shù)，當(dāng)多個節(jié)點(diǎn)同時向總線發(fā)送信息時，優(yōu)先級較低的節(jié)點(diǎn)會主動地退出發(fā)送，而最高優(yōu)先級的節(jié)點(diǎn)不受影響地繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)，從而大大節(jié)省了總線沖突仲裁時間理論知識4.CAN總線技術(shù)的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)3.3.2CAN總線技術(shù)(6)只需通過報(bào)文濾波即可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)、一點(diǎn)對多點(diǎn)及全局廣播等幾種方式傳送接收數(shù)據(jù)，無需專門的“調(diào)度”；(7)直接通信距離最遠(yuǎn)可10km(速率5kb/s以下)，通信速率最高可達(dá)1Mkb/s(此時通信距離最長為40m)；(8)節(jié)點(diǎn)數(shù)主要取決于總線驅(qū)動電路，目前可達(dá)成110個；(9)采用短幀結(jié)構(gòu)，傳輸時間短，受干擾概率低，具有極好的檢錯效果；(10)每幀信息都有CRC校驗(yàn)及其他檢錯措施，保證了數(shù)據(jù)出錯率極低；(11)通信介質(zhì)可為雙絞線、同軸電纜或光纖，選擇靈活；(12)節(jié)點(diǎn)在錯誤嚴(yán)重的情況下具有自動關(guān)閉輸出功能，以使總線上其他節(jié)點(diǎn)的操作不受影響。理論知識1.CAN總線在汽車上的應(yīng)用現(xiàn)狀汽車上的網(wǎng)絡(luò)連接方式主要采用2條CAN總線。1條用于驅(qū)動系統(tǒng)的高速CAN，速率達(dá)到500kb/s;另1條用于車身系統(tǒng)的低速CAN，速率大約是10～125kb/s。驅(qū)動系統(tǒng)的高速CAN的主要連接對象是發(fā)動機(jī)、ABS制動防抱死系統(tǒng)、ASR驅(qū)動防滑系統(tǒng)、TCS控制器和組合儀表等。車身系統(tǒng)的低速CAN的主要連接對象是4門以上的中控門鎖與防盜控制開關(guān)、電動車窗、后視鏡和車廂內(nèi)照明燈等。有些先進(jìn)的轎車除了上述2條CAN總線外，還會有第3條CAN總線，它主要負(fù)責(zé)衛(wèi)星導(dǎo)航及智能通訊系統(tǒng)。3.3.3CAN總線在汽車上的應(yīng)用理論知識2.CAN總線技術(shù)在不同車型上的應(yīng)用高配置車型：動力系統(tǒng)使用C-CAN（高速CAN），車身控制使用低B-CAN（低速CAN）總線和LIN總線混合網(wǎng)絡(luò)作為末端控制的混合網(wǎng)絡(luò)，并加入MOST網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行視聽娛樂的控制。一般功能型轎車：將動力控制部分的發(fā)動機(jī)和變速箱使用B-CAN（低速CAN）總線技術(shù)，同時也使用B-CAN（低速CAN）總線技術(shù)進(jìn)行車身控制。將LIN總線作為底層的驅(qū)動控制。MOST網(wǎng)絡(luò)根據(jù)車型配置的需要決定是否添加。經(jīng)濟(jì)型轎車：動力控制與車身控制全部在B-CAN（低速CAN）上，底層控制使用傳統(tǒng)的線束或傳統(tǒng)線束加部分LIN總線來實(shí)現(xiàn)。3.3.3CAN總線在汽車上的應(yīng)用理論知識北汽EV160純電動汽車上的控制器通訊采用了CAN總線技術(shù)，并根據(jù)新能源汽車各部件與傳統(tǒng)汽車的區(qū)別，將CAN總線分為原車CAN和新能源CAN。新能源CAN總線網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行實(shí)時通訊的主要部件有整車控制器、空調(diào)壓縮機(jī)控制器、動力電池管理系統(tǒng)、車載充電機(jī)、數(shù)據(jù)采集終端、電機(jī)控制器、高壓控制盒、空調(diào)控制器等。原車CAN主要指車身CAN。3.3.4北汽EV160CAN總線網(wǎng)絡(luò)理論知識3.3.4北汽EV160CAN總線網(wǎng)絡(luò)理論知識3.3.4北汽EV160CAN總線網(wǎng)絡(luò)車載終端理論知識北汽EV160純電動汽車的CAN總線系統(tǒng)的兩個終端分別為動力電池管理系統(tǒng)（BMS）和車身控制器（VBU），二者均內(nèi)嵌有一個120歐姆的終端電阻，因此在蓄電池負(fù)極不接的情況下，CAN總線網(wǎng)絡(luò)的正常電阻值應(yīng)為60歐姆。3.3.5通訊電路的檢修方法理論知識若發(fā)現(xiàn)CAN總線系統(tǒng)異常：需先查看終端插接件CAN-H和CAN-L是否有錯針、退針、倒針等現(xiàn)象；若插接件無故障，則在蓄電池負(fù)極不接的情況下，用萬用表對任意一個含CAN插件的CAN線檢查電阻，如非60歐姆，則逐一拔掉含CAN插件，直至出現(xiàn)60歐姆時，則剛拔下的插件或用電器存在問題；若仍沒有查明原因，則查CAN對地是否短接，如果出現(xiàn)短接，可判斷CAN線與屏蔽層短接，再撥開CAN屏蔽排查。3.3.5通訊電路的檢修方法拓展閱讀1.汽車總線技術(shù)2.LIN總線技術(shù)3.LIN總線技術(shù)在汽車中的應(yīng)用4.LIN總線技術(shù)在汽車智能燈控系統(tǒng)中的應(yīng)用3.3.6LIN總線技術(shù)實(shí)踐技能CAN總線信號是控制器通訊內(nèi)容的載體，其表現(xiàn)形式是幅值不同的一幀幀的脈沖信號，每一幀信號中不同幅值的脈沖信號攜帶了不同的通訊信息。CAN總線電壓信號可以利用示波器在實(shí)車上的控制器通訊接口進(jìn)行觀察。3.3.7CAN總線電壓波形的觀測實(shí)踐技能CAN總線波形需要在車輛啟動時進(jìn)行觀測，因?yàn)橹挥熊囕v低壓系統(tǒng)上電后，整車控制器完成初始化后才開始與各部件控制器進(jìn)行通訊以獲得整車狀態(tài)信息；但是在進(jìn)行相關(guān)的設(shè)備連接操作時，需關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)，以保證操作的安全。3.3.7CAN總線電壓波形的觀測實(shí)踐技能安全提示CAN總線波形需要在車輛啟動時進(jìn)行觀測，因?yàn)橹挥熊囕v低壓系統(tǒng)上電后，整車控制器完成初始化后才開始與各部件控制器進(jìn)行通訊以獲得整車狀態(tài)信息；但是在進(jìn)行相關(guān)的設(shè)備連接操作時，需關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)，以保證操作的安全。3.3.7CAN總線電壓波形的觀測實(shí)踐技能CAN總線電壓波形觀測的具體步驟如下;1.關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)，拔下數(shù)據(jù)采集終端通訊插頭，如圖所示；3.3.7CAN總線電壓波形的觀測數(shù)據(jù)采集終端通訊插頭實(shí)踐技能CAN總線電壓波形觀測的具體步驟如下;2.將示波器探針插入數(shù)據(jù)采集終端插頭的A18、A19孔內(nèi)；3.打開示波器；4.將點(diǎn)火開關(guān)置于ON檔位；5.觀測新能源CAN波形是否輸出；6.關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)，關(guān)閉示波器，拔下示波器探針；7.安裝數(shù)據(jù)采集終端。3.3.7CAN總線電壓波形的觀測實(shí)踐技能通過CAN波形可以明顯的區(qū)分出每一幀的脈沖信號，但是信號所表示的內(nèi)容，需要根據(jù)CAN總線協(xié)議及相關(guān)的釋義才能獲得。通過CAN總線電壓波形的觀測來判斷出車輛控制器通訊正常即可3.3.7CAN總線電壓波形的觀測單元小結(jié)1.整車控制器的通訊電路，是指整車控制器與車輛上其他部件子系統(tǒng)如電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)、充電系統(tǒng)、動力電池管理系統(tǒng)等進(jìn)行信息交換及控制指令傳輸?shù)碾娐贰?.應(yīng)用于汽車上的CAN總線技術(shù)，其作用就是將整車中不同的控制器連接起來，實(shí)現(xiàn)信息的可靠共享，并減少整車線束數(shù)量。3.CAN總線系統(tǒng)一般由CAN控制器和CAN收發(fā)器組成。CAN總線局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層