畢業(yè)實踐報告_汽車CAN總線設(shè)計原理與故障排除

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(shè)計原理與故障排除專業(yè) / 班級學 生 姓 名學 號0企業(yè)指導教師校內(nèi)指導教師起 止 時 間實 習 單 位一汽新能源汽車分公司目 錄內(nèi)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(tǒng)的原理及優(yōu)缺點 2.2 以CAN總線為基礎(chǔ)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(nèi)容摘要 文介紹了汽車總線系統(tǒng)的構(gòu)成，原理及優(yōu)缺點。研究了以CAN總線為基礎(chǔ)的汽車系統(tǒng)診斷方法，并指出了注意事項，對汽車的故障診斷分析具有重要意

2、義。，關(guān)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 diagnosis is listed. And, which

3、 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(shù)的發(fā)展，在汽車設(shè)計領(lǐng)域，CAN總線幾乎成為一種必需采用的技術(shù)手段。不僅在一些高級轎車，而且在經(jīng)濟型轎車中進入了實用化階段。 引入汽車總線技術(shù)，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(shè)備運行的可靠性，安全性，并把故障損失降到最低?？梢?，引入汽車總線對汽車診斷具有重要意義。

4、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(shù)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(chǎn)品完善度的重任，產(chǎn)品為一汽集團自主品牌新能源汽車，生產(chǎn)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(wù)是為長春市試點城市提供新能源商品車。于2011年8月23日投產(chǎn)，達到年產(chǎn)萬臺的

5、產(chǎn)能。公司先后從我校招收兩批學生，約占全公司人數(shù)的一半。我們帶著“投身一汽，建設(shè)新能源，為祖國生產(chǎn)經(jīng)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(tǒng)的原理及優(yōu)缺點 CANBUS數(shù)據(jù)總線包括控制單元（CPU）、控制器（Controller）、收發(fā)器（Tranceiver）、數(shù)據(jù)傳輸終端?？刂茊卧荂ANBUS數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)傳遞給控制器?？刂破鹘邮諄碜钥刂茊卧男盘?，形成指令通過發(fā)送器傳遞總線。收發(fā)器接收總線數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳送到CAN控制器。控制器通過接收器傳遞信號進行轉(zhuǎn)換傳遞給控制單元。CANBUS

6、數(shù)據(jù)總線中的數(shù)據(jù)傳遞就像一個 會議。一個 用戶通過網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)“降入”網(wǎng)絡(luò)中，其他用戶通過網(wǎng)絡(luò)“接聽”這個數(shù)據(jù)，對這個數(shù)據(jù)感興趣的用戶就會利用數(shù)據(jù)，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(xiàn)控制器和執(zhí)行器的就近連接原則。3. 質(zhì)量可靠插頭減少，故障率減少，質(zhì)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，新的功能和新技術(shù)可以通過軟件進行更新。缺點：不能實現(xiàn)視頻、音頻的

7、實時同步通信。成本高于LIN總線。2.2 以CAN總線為基礎(chǔ)的汽車診斷方法 大眾車系車載網(wǎng)絡(luò)的檢測步驟通過對大眾車載網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)故障的分析，可以總結(jié)出該系統(tǒng)一般診斷步驟為：1了解該車型的車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)傳輸特點（包括傳輸介質(zhì)、幾種子網(wǎng)及車載網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式等）2.車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)傳輸?shù)墓δ?，如有無喚醒功能和睡眠功能等。3.檢查汽車電源系統(tǒng)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(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)逆溌肥欠翊嬖诠收?，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(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)的檢測方法 在檢查CAN總線系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)前，須保

8、證所有與車載網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)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(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)，但會影響某一功能流程的故障。例如傳感器損壞，其結(jié)果就是傳感器信號不能通過車載網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)傳遞。這種功能故障對車載網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)有見解影響。. CAN數(shù)據(jù)總線的萬用表測量 CAN數(shù)據(jù)總線可以采用數(shù)字萬用表進行電壓信號測試，判斷數(shù)據(jù)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(yīng)該有一個規(guī)定電阻，不應(yīng)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，正常情況不導通。. VAS5051總線的波形檢測 雙通道模式

9、CAN數(shù)據(jù)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(jù)故障波形判斷總線系統(tǒng)故障類型。 下面通過兩個案例來研究以CAN總線為基礎(chǔ)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(xiàn)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(xiàn)進不去;發(fā)動機控制單元有1個故障碼18057，動力系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線丟失 查詢自動變速器、安全氣囊和網(wǎng)關(guān)都有一個故障碼01316，ABS控制單元沒有通信。根據(jù)故障碼分析，可能是ABS控制單元的兩根CAN總線斷路，由于寶來動力系統(tǒng)包括發(fā)動機、ABS，自動變

10、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(diào)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(shù)據(jù)總線，發(fā)現(xiàn)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(xiàn)固定螺栓松動，而ABS控制單元只有兩根搭鐵線，正好都是在這個搭鐵點上固定的，擰緊后故障

11、排除。 2. 寶來轎車ABS和ASR的故障燈亮 故障現(xiàn)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(tǒng)進行診斷，發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)內(nèi)有一個故障碼18057：數(shù)據(jù)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(tǒng)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(tǒng)熔斷器： S180(30A)空調(diào)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； S176(110A)內(nèi)部裝備供電線熔斷器； S177

12、(110A)發(fā)電機熔斷器。檢查發(fā)現(xiàn)，蓄電池主熔斷器外部的一個插頭松動，而ABS制動系統(tǒng)的電源線正好經(jīng)此熔斷器至ABS制動系統(tǒng)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(jié)構(gòu)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(shù)據(jù)按順序傳給相應(yīng)的控制單元，控制單元通過總線進行通信交換數(shù)據(jù)。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(qū)動控制系統(tǒng)警告燈亮，行駛困難 故障現(xiàn)象：在行駛中突然出現(xiàn)ASR警告燈亮，接著儀表板上所有指示燈全部熄滅，此時車輛行駛加速困難。駕駛員勉強把車開了

13、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(guān)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(xiàn)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(nèi)容如下： （1）發(fā)動機ECU >CAN數(shù)據(jù)總線缺少ABS單元信息; >CAN電腦通信網(wǎng)絡(luò)有故障； >發(fā)動機ECU鎖死；>電子節(jié)氣門故障燈K132有故障。（2）

14、自動變速器ECU>CAN電腦通信網(wǎng)絡(luò)有故障（3）儀表ECU>發(fā)動機控制單元閉鎖； >CAN數(shù)據(jù)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(xiàn)，只好又將車拖至修理廠。又用金德K80對該故障進行分析，結(jié)果相同。綜合故障檢測儀顯示的所有故障內(nèi)容，疑點都集中到CAN數(shù)據(jù)總線上。 該型車的發(fā)動機ECU上有兩條CAN數(shù)據(jù)總線，一條為紅黑色的H線，另一條為紅黑色的L線。他們分別與乘用車的其他三個ECU相連，與

15、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(xiàn)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(xiàn)在發(fā)動機ECU下后方有一排插接器，找到其中紅色的CAN數(shù)據(jù)總線的插接器，發(fā)現(xiàn)CAN數(shù)據(jù)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 其他類型的總線的特點3.1 LIN 總線的特點 LIN是Loca

16、l Interconnect Network 的縮寫，它也被稱為“局域網(wǎng)子系統(tǒng)”，即LIN總線是CAN總線網(wǎng)絡(luò)下的子系統(tǒng)。車上各個LIN總線系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換是由控制單元通過CAN數(shù)據(jù)總線實現(xiàn)的。 LIN總線是一種低成本的串行通信網(wǎng)絡(luò)，用于實現(xiàn)汽車中的分布式電子系統(tǒng)控制。LIN的目標是為現(xiàn)有汽車網(wǎng)絡(luò)（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(wǎng)絡(luò)，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，幾乎所有微控制器都具備LIN必需的硬件。（3） 只需要一根數(shù)

17、據(jù)傳輸線。（4） 單主控制器/多從控制器設(shè)備模式無須仲裁機制，保證系統(tǒng)安全。（5） 從節(jié)點不需振蕩器就能實現(xiàn)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?shù)难舆t時間。（7） 不需要改變LIN節(jié)點上的硬件和軟件就可以在網(wǎng)絡(luò)上增加節(jié)點。（8） 通常一個LIN網(wǎng)絡(luò)上節(jié)點數(shù)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(wǎng)絡(luò)中常見的MOST（Media Oriented Systems Transport,多媒體定向系統(tǒng)傳輸），是比較典型的光學網(wǎng)絡(luò)。MOST是媒體信息傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)標準。MOST采用塑料光纜（POF）的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，將音響裝置、

18、電視、全球定位系統(tǒng)及 等設(shè)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(xié)議給出了定義，而且也說明了分散系統(tǒng)的構(gòu)筑方法。MOST可以不需要額外的主控計算機系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)靈活、易于擴展。MOST網(wǎng)絡(luò)光纖作為物理層的傳輸介質(zhì)，可以連接視聽設(shè)備、通信設(shè)備以及信息服務(wù)設(shè)備。MOST網(wǎng)絡(luò)支持“即插即用”方式，在網(wǎng)絡(luò)上可以隨時添加和去除設(shè)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(shù)據(jù)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(zhì)量。（4） 支持聲音和壓縮圖像的實時處理。（5） 支持數(shù)據(jù)的同步和異步傳輸。（6） 發(fā)送/接收器嵌有虛擬網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)。（7） 支持多種網(wǎng)絡(luò)連接方式，提供MOST設(shè)備標準，方便、簡潔地應(yīng)用系統(tǒng)界面。（8） 通過采用MOST，不僅可以減輕連接各部件的線束的質(zhì)量、降低噪聲，而且可以減輕系統(tǒng)開發(fā)人員的負擔，最終在用戶處實現(xiàn)各種設(shè)備的集中控制。（9） 光纖網(wǎng)絡(luò)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，最多可以同時傳送