動力傳輸系統(tǒng)

動力傳動系統(tǒng)CAN數(shù)據(jù)總線子系統(tǒng)主講：駱孟波1動力傳動系統(tǒng)CAN數(shù)據(jù)總線子系統(tǒng)動力傳動系統(tǒng)CAN數(shù)據(jù)總線子系統(tǒng)包括發(fā)動機管理系統(tǒng)控制單元、自動變速器、帶有EDS的ABS、轉(zhuǎn)向柱電子裝置、照明距離調(diào)節(jié)裝置和安全氣囊。通過在此未畫出的診斷接口和網(wǎng)關(guān)可以實現(xiàn)與其他數(shù)據(jù)總線的通信。動力傳動系統(tǒng)CAN總線子系統(tǒng)元件布置自動變速器控制單元通過CAN數(shù)據(jù)導(dǎo)線不斷從與發(fā)動機負荷狀態(tài)相關(guān)的發(fā)動機管理系統(tǒng)控制單元接收信息。因為動力傳動系統(tǒng)CAN是實時總線，所以變速器控制單元可以立即對傳動系統(tǒng)內(nèi)的負荷變化做出反應(yīng)。斷開點火開關(guān)時，動力傳動系統(tǒng)CAN數(shù)據(jù)總線通過總線端15號端子接通且在短時繼續(xù)運行后再次完全關(guān)閉。因此只有維修說明中規(guī)定的間隔時間過后，才允許拔下控制單元插頭。1．1動力傳動系統(tǒng)CAN數(shù)據(jù)總線的控制單元控制單元的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與舒適系統(tǒng)CAN數(shù)據(jù)總線的內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本相同。區(qū)別在于可能的傳輸率、終端電阻的布置以及總線電平的生成。動力傳動系統(tǒng)CAN數(shù)據(jù)總線沒有應(yīng)急運行特性，因為CAN_H和CAN_L導(dǎo)線通過終端電阻直接連接且收發(fā)器內(nèi)的發(fā)送晶體管使用共同的平均電壓。此外也沒有采用“智能”差分放大器，這種差分放大器可以單獨分析CAN_H和CAN_L數(shù)據(jù)導(dǎo)線上的信號。名稱功能WR寫入信號RD讀取信號CS芯片選擇信號IT中斷信號（正常接收到幀）R1,R2終端電阻VCC供電電壓R3用于確定信號沿陡度RXD串行接口讀取TXD串行接口寫入動力傳動系統(tǒng)控制單元結(jié)構(gòu)原理元件功能1．2借助模擬電路解釋收發(fā)器的工作原理與舒適系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線的低速CAN收發(fā)器一樣，高速CAN收發(fā)器也由兩個用于產(chǎn)生信號的開關(guān)晶體管和一個位于接收端內(nèi)的比較器組成。兩個組件通過二極管與CAN_H和CAN_L數(shù)據(jù)導(dǎo)線連接。所產(chǎn)生的電壓電平可以用于分析差分信號，從而提高數(shù)據(jù)傳輸可靠性。系統(tǒng)方框圖模擬電路圖模擬電路數(shù)據(jù)導(dǎo)線上的信號流程在未受控狀態(tài)(休眠狀態(tài)或隱性狀態(tài))下，兩個數(shù)據(jù)導(dǎo)線上的電壓電平為2．5V。在顯性狀態(tài)下CAN_H導(dǎo)線上的電平升高至少1V。在CAN_L導(dǎo)線上電平下降數(shù)值與之相同。靜態(tài)電平的示波圖信號電平的示波圖在模擬電路中，CAN_H與CAN_L單線電平之間的電壓差在隱性狀態(tài)下為0V，在顯性狀態(tài)下為3．6V。在顯性狀態(tài)下示波顯示的電壓值與車輛上的實際值不一致。IS011898標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的高速CAN總線導(dǎo)線電壓值高速總線連接的CAN物理接口通常采用IS011898標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定傳輸介質(zhì)為兩個總線導(dǎo)線。兩個終端電阻都規(guī)定為120Ω。CAN_H導(dǎo)線電壓值與CAN_L導(dǎo)線電壓值之差小于0．5V時，總線節(jié)點必須識別為隱性狀態(tài)。CAN_H導(dǎo)線電壓值與CAN_L導(dǎo)線電壓值之差至少為0．9V時，必須識別為顯性狀態(tài)?；パa數(shù)據(jù)對隱性與顯性車輛動力傳動系統(tǒng)CAN數(shù)據(jù)總線上的信號流程示波器通道A和B都設(shè)置為時間分辨率201μs／格，兩個輸入放大器的靈敏度設(shè)置為IV／格。對通道A來說在信號下降沿觸發(fā)。對于CAN_H信號，靜態(tài)電平或隱性信號超過零線2．5V。切換到顯性電平時，電平電壓值升高到3．8V。1個比特的時間格為2μs。在隱性狀態(tài)下CAN_L導(dǎo)線上電壓信號的電掃也為2．5V。在顯性狀態(tài)下電壓值下降到1．2V。動力傳動系統(tǒng)CAN數(shù)據(jù)總線的傳輸率計算0.000002s—————lbit1s————————xbit1s————————XlbitX=500000bit/s=500kbit/s=500Band在GolfV的動力傳動系統(tǒng)CAN數(shù)據(jù)總線上，數(shù)據(jù)導(dǎo)線端部沒有安裝CAN規(guī)范中規(guī)定的兩個120Ω終端電阻。其功能由發(fā)動機管理系統(tǒng)控制單元內(nèi)電阻值為66Ω的一個中央電阻承擔(dān)，動力傳動系統(tǒng)總線上的其余控制單元內(nèi)各有一個高阻值電阻。每個電阻值都為2．6kΩ。盡管與技術(shù)規(guī)范有偏差，但是數(shù)據(jù)導(dǎo)線長度比較短時不會對總線通信性能產(chǎn)生不利影響。與舒適系統(tǒng)CAN內(nèi)的負荷電阻相反，動力傳動系統(tǒng)總線控制單元內(nèi)的負荷電阻阻值可以用電阻測量設(shè)備測量。為了在進行故障系統(tǒng)診斷時避免測量錯誤，如果負荷電阻采用這種布置方式，那么數(shù)據(jù)導(dǎo)線的延長部分不允許超過5m。2動力傳動系統(tǒng)CAN數(shù)據(jù)總線終端電阻如果關(guān)閉了點火開關(guān)，則可以在控制單元處于插接狀態(tài)時，利用電阻測量設(shè)備測定負荷電阻的總電阻值。為此必須將測量沒備連接在CAN_H和CAN_L數(shù)據(jù)導(dǎo)線的任意一點上。根據(jù)連接在動力傳動系統(tǒng)CAN數(shù)據(jù)總線上的控制單元數(shù)量，測得的電阻值必須在53-66Ω之間。通過終端電阻在控制單元內(nèi)的特殊布置方式，系統(tǒng)斷電時可以利用電阻測量設(shè)備診斷短路和斷路故障。系統(tǒng)總電阻系統(tǒng)總電阻的測量點車輛內(nèi)電路原理圖因為控制系統(tǒng)內(nèi)的電阻并聯(lián)連接，所以可以按以下方式計算負荷電阻的總電阻值：動力傳動系統(tǒng)CAN終端電阻其它安裝位置除了GolfV中選擇的終端電阻布置方式外，在其他車型中還有CAN規(guī)范中規(guī)定的不同方式。在此每兩個屬于車輛標(biāo)準(zhǔn)裝備的動力傳動系統(tǒng)CAN數(shù)據(jù)總線控制單元內(nèi)安裝兩個終端電阻。除了在連接方式不同的終端電阻范圍內(nèi)可能發(fā)生其他形式的故障外，動力傳動系統(tǒng)CAN數(shù)據(jù)總線可能發(fā)生的故障與舒適系統(tǒng)CAN和信息娛樂系統(tǒng)CAN的故障形式基本一致。但是故障查詢結(jié)果明顯不同，因為動力傳動系統(tǒng)CAN不具有應(yīng)急運行特性。對于ISO故障列表中列出的故障1和2來說，診斷時需使用示波器。故障情況3～8的原因可以用電阻和電壓測量設(shè)備限定。3動力傳動系統(tǒng)CAN數(shù)據(jù)總線故障ISO故障列表故障CAN_HCAN_L1斷路2斷路3對負極短路4對負極短路5對正極短路6對正極短路7對CAN_L短路對CAN_H短路8缺少終端電阻缺少終端電阻3．1無故障的動力傳動系統(tǒng)CAN數(shù)據(jù)總線在示波圖上CAN_H和CAN_L數(shù)據(jù)導(dǎo)線的信號直接上下重疊且對稱排列。從示波圖中可以看出，上面是CAN_H信號，下面是CAN_L信號。電平不受干擾地從顯性狀態(tài)切換為隱性狀態(tài)或反向切換。CAN_H和CAN_L信號的隱性電平都為2．5V。在顯性狀態(tài)下CAN_H的電壓值約為3．5V，CAN_L則約為1．5V。根據(jù)總線負荷，這些數(shù)值可能在幾百毫側(cè)范圍內(nèi)波動。電壓信號曲線在很大程度上取決于所使用的示波器。一般規(guī)律是：解析度越高，信號顯示越清楚。正常系統(tǒng)示波圖3．2動力傳動系統(tǒng)CAN數(shù)據(jù)總線斷路CAN_L導(dǎo)線斷路控制單元故障碼存儲器內(nèi)的記錄如果其中一條通向控制單元的數(shù)據(jù)導(dǎo)線斷路，則相關(guān)控制單元無法再參與總線上的數(shù)據(jù)交換，因為動力傳動系統(tǒng)CAN數(shù)據(jù)總線不具有單線運行模式。查詢網(wǎng)關(guān)安裝列表時，如果至ABS和EDS控制單元的連接有故障，則顯示信息“無法到達制動系統(tǒng)電子裝置”。即使兩個數(shù)據(jù)導(dǎo)線都斷路，也顯示同樣的記錄。故障提示信息也存儲在與制動系統(tǒng)電子裝置控制單元交換數(shù)據(jù)的其他控制單元的故障碼存儲器中。在此這條記錄還表明動力傳動系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線中有一個偶發(fā)故障。這很容易理解，因為與總線上其他控制單元的通信仍在進行。如果兩個數(shù)據(jù)導(dǎo)線都斷路，則不出現(xiàn)提示信息“偶發(fā)”。用示波器進行診斷時，最好使用兩個通道并測量數(shù)據(jù)導(dǎo)線信號對地電壓。這樣更容易分析電壓電平且可用于故障查詢。如果彼此相對測量數(shù)據(jù)導(dǎo)線上的電壓信號，則顯示電壓差。CAN_H和CAN_L對地CAN_H與CAN_L之間的電壓差測量點a顯示信息測量點b顯示信息在示波圖中無法識別出信息的各個比特。其原因是所設(shè)置的示波器時間格太小，使得信息看起來像連續(xù)的塊狀。測量點在節(jié)點區(qū)域內(nèi)，則必須識別到僅偶爾缺失的信息。相反，如果在斷路點后，也就是部分斷開的控制單元附近示波顯示，則故障形式表現(xiàn)更清晰。通過收發(fā)器內(nèi)部錯接和終端電阻布置還能顯示出兩個數(shù)據(jù)導(dǎo)線上的嚴重故障。故障嚴重程度取決于測量點，可能有所不同。CAN_H導(dǎo)線斷路測量點a顯示信息測量點b顯示信息類似故障表現(xiàn)與CAN_L數(shù)據(jù)導(dǎo)線斷路時相同。但是故障電平指向相反方向。3.3動力傳動系統(tǒng)CAN數(shù)據(jù)總線對正極或?qū)ω摌O短路控制單元故障碼存儲器內(nèi)的記錄如果出現(xiàn)短路，則整個總線系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)交換都受干擾。網(wǎng)關(guān)安裝列表內(nèi)的記錄對此作出提示。此時無法讀取相關(guān)控制單元的故障碼存儲器記錄，因為讀取故障碼記錄，需要通過CAN數(shù)據(jù)總線進行通信。以前使用的K線之應(yīng)用于與廢氣相關(guān)的查詢。CAN_L導(dǎo)線對負極或?qū)φ龢O短路CAN_L對負極短路故障示波圖如果CAN_L數(shù)據(jù)導(dǎo)線對接地短路，則CAN_L導(dǎo)線的電壓電平變?yōu)?V。CAN_L導(dǎo)線的隱性電平從約2.5V變?yōu)榧s0.2V。同時該電壓電平也從隱性狀態(tài)切換到顯性狀態(tài)。CAN_L對正極短路故障示波圖如果CAN_L導(dǎo)線對正極短路，那么，發(fā)動機關(guān)閉且連接沒有任何接觸電阻時，兩個電壓電平都升高到電壓值12V。在兩個數(shù)據(jù)導(dǎo)線上無法再觀察到電平從隱性狀態(tài)切換到顯性狀態(tài)。短路故障可能是控制單元損壞或數(shù)據(jù)導(dǎo)線故障引起的。在此，可以通過在動力傳動系統(tǒng)CAN插上和拔下控制單元時，同時觀察示波器顯示來判斷控制單元是否損壞。拔下?lián)p壞的控制單元接線時，示波圖從故障形式切換為無故障形式。如果故障位于數(shù)據(jù)導(dǎo)線范圍內(nèi)，則必須以此將數(shù)據(jù)導(dǎo)線從連接器上拆下，直至觀察到無故障的示波圖。CAN_H對負極或?qū)φ龢O短路故障CAN_H導(dǎo)線對負極短路時的故障示波圖CAN_H導(dǎo)線對負極短路時，通過示波圖上觀察不到數(shù)據(jù)導(dǎo)線上的電壓信號，CAN_H數(shù)據(jù)導(dǎo)線上的電壓電平為0V，CAN_L數(shù)據(jù)到線上的電壓電平約為0.2V。在此，可以像在CAN_L數(shù)據(jù)導(dǎo)線短路時一樣限定故障原因。CAN_H導(dǎo)線對正極短路時的故障示波圖3．4CAN—H與CAN—L數(shù)據(jù)導(dǎo)線之間短路數(shù)據(jù)導(dǎo)線彼此連接在一起時，示波圖顯示兩個電壓信號彼此重疊且曲線相同。兩個信號的最高電平約為2．5V，最低電平約為2V。·只能通過系統(tǒng)化工作步驟限定聯(lián)網(wǎng)車輛導(dǎo)線束分支內(nèi)的短路故障。熟悉車輛網(wǎng)絡(luò)示意圖對此也有幫助，因為星形連接可能通過線性部分實現(xiàn)連接?！ねㄟ^將設(shè)備從數(shù)據(jù)總線上拔下找出至控制單元的相關(guān)短線或總線的某一部分后，對正極短路時必須檢查是否連接到總線端30或15?！ねǔＧ闆r下可以將數(shù)據(jù)總線劃分到各段?！と缓髾z查相應(yīng)的導(dǎo)線段是否損壞?！と绻F(xiàn)場直觀檢查沒有發(fā)現(xiàn)問題，則必須用電阻測量設(shè)備檢查各導(dǎo)線段。在此必須注意，不要在檢查部分上通電且不要連接其他測量設(shè)備?！と绻麛嚅_蓄電池接線，則應(yīng)等待幾分鐘，直至系統(tǒng)內(nèi)的所有電容器放電結(jié)束。數(shù)據(jù)導(dǎo)線短路時進一步限定故障部位如果知道終端電阻位置和電阻阻值，則在系統(tǒng)斷電的情況下可以利用電阻測量設(shè)備診斷短路和斷路故障。在此正常系統(tǒng)的電阻值是參考值。首先必須檢查CAN_H與CAN_L數(shù)據(jù)導(dǎo)線之間的電阻值。如果該電阻值大于250Ω，則說明至GolfV發(fā)動機控制單元的一個數(shù)據(jù)導(dǎo)線斷路。如果電阻值小于30Ω，則數(shù)據(jù)導(dǎo)線之間可能存在短路。插接連接件也可能是故障來源。如果CAN_L或CAN_H數(shù)據(jù)導(dǎo)線與接地之間測得的電阻值小于300Ω，則說明對負極短路。如果不得不在供電接通時在CAN_L或CAN_H導(dǎo)線上測量蓄電池或車載網(wǎng)絡(luò)電壓值，則會對正極短路。3．5利用電壓和電阻測量設(shè)備診斷導(dǎo)線斷路和短路故障無故障的動力傳動系