奥迪A4-B6轿车CAN 数据传输总线的结构及其故障.docx

一汽大众生产的中级豪华轿车奥迪A4-B6轿车上应用了三种类型的CAN总线，即：动力总线、舒适总线、信息娱乐总线。三者之间既相互关联，又有明显的区别，犹如三条动脉一样贯穿于整车的电控系统。一、奥迪A4-B6轿车CAN总线的特点1、动力总线系统动力总线系统由与车辆驱动、行驶及安全相关的系统构成，在Audi A4-B6车上，参与动力总线的控制单元有：发动机（J220）、组合仪表（J285）、变速器（J217）、ESP（J104,包括ABS、EBV、EDS、ASR和BAS等）、气囊（J234）、转向柱控制单元（J527），因此动力总线在整车电控系统中具有举足轻重的作用，它的传输速率是最快的，一般情况下以500kbit/s的速率进行数据传递，最高可达1000kbit/s。当两条CAN总线（CAN-High和CAN-Low）其中一条线断路时，则整个动力总线系统将无法正常工作，即不能进行单线传输，只有CAN-Low线出现对地断路时还能正常工作。动力总线线芯粗为0.35mm2（表示横截面积，在Audi A8 D3 上为0.5mm2）颜色分别为：CAN-High为桔黑色，CAN-Low为桔棕色，二者缠绕在一起，在导线中比较明显，易于识别。在系统内各个控制单元之间采用中央线束连接，即星形接法，如图1所示。这样当控制单元损坏或通往某控制单元的导线断路时，不会影响其它控制单元进行信息交流，但如果发动机或仪表中断时，发动机将无法正常起动，因为防盗器装在仪表里。动力总线的中央接点在左侧A柱处，舒适总线和信息娱乐总线的接点却在右侧A柱处（三者都为星形连接），需特别注意的是，CAN总线的接点不能打开，否则会导致系统无法正常工作。2、舒适总线和信息娱乐总线舒适总线和信息娱乐总线有着共同的特点，而且与动力总线又有明显的区别具体表现在以下几方面：（1）传递信息的速率较低，均为100kbit/s。由于两种总线系统中传递的信息量较小，而且重要性不是非常大，所以对信息的传递速率要求不高。（2）都可以单线运行。舒适的信息娱乐总线都设有终端电阻（动力总线有），它们有分散的电阻，位于系统内的各个控制单元中，而且具有不同的阻值（560或5.6），因此当CAN-High或CAN-Low线出故障时，总线还具有正常的功能。（3）具有“睡眠模式”。为了节省电能和当总线中某控制单元出现故障时不致于使蓄电池亏电，所以对二者设有睡眠模式。当系统处于睡眠模式时，CAN-High线上的电压为0V，CAN-Low线上的电压为12V，而且警报灯开关上的照明灯熄灭。只有关闭点火开关（30秒），才可进入睡眠模式，但防盗、遥控、状态LED都起作用，一旦开门，则睡眠模式解除。（4）舒适总线和信息娱乐总线的颜色不同。舒适总线的CAN-High线为桔绿色。信息娱乐总线CAN-High线的为桔紫色，二者的CAN-Low线也都为桔棕色，导线粗细为0.35mm2。3、网络适配器Gateway 网络适配器安装在组合仪表内，由于几种数据总线的传输速率不同，所以系统之间不能直接进行数据交换。而事实上，在车辆处于正常工作状态时，不同的总线系统之间是需要有信息交流的，如发动机（动力总线）与空调系统（舒适总线）系统之间就有信息交流，发动机控制单元会将节气门开度、水温、转速等信号传给空调控制单元，而空调控制单元需将压缩机工作状态传递给发动机控制单元。为了解决此问题，特设置了网络适配器，即Gateway，它能把各种总线系统的传输速度转换成一个中间频率，从而使所有连接在CAN总线上的控制单元之间都能进行信息交流，则整车的CAN总线系统就形成了一个有机的整体。如图2所示。在Audi A4-B6车型上，Gateway只起到交换各种总线信息的作用，这种Gateway称为数据Gateway,而在Bora车型上，Gateway除起到交换信息的作用外，还能在不改变数据的前提下，将动力总线、舒适总线和娱乐总线上的自诊断信息传递到K线上，这样可以使系统进行自诊断的速度加快。二、网络适配器Gateway的适配当更换某条CAN总线上的某个控制单元后，需进行该条CAN总线的适配，其目的在于使Gateway认识此新的控制单元并对其进行数据转换，否则该控制单元将不能参与CAN总线。每条CAN总线的每个控制单元都有一个固定的代码数值，当适配时，需将整条CAN总线上所有控制单元的代码数值加起来，输入总和数值到适当的通道，则该CAN总线适配成功，如果去掉某一控制单元的数值，则该控制单元无法参与CAN总线。如果更换了组合仪表，由于Gateway安装在组合仪表里，所以三条CAN总线都需进行适配，比较例外的是安全气囊控制单元，它不用编码，即不在适配范围之内，直接更换即可。1、动力总线的适配用VAG1551或VAS5051进入地址码“17”（仪表），然后选择“10”功能（适配），进入“060”通道，输入相应数值后“确认”即可，各单元数值为：发动机1，变速箱2，ESP4，组合仪表1024，如果该车是手动变速箱，则适配时应输入“1209”2、舒适总线的适配进入“061”通道输入相应的值，各控制单元代码数值分别为：汽车控制单元1，舒适系统控制单元2，组合仪表256，转向柱控制单元1024，空调系统2048，驻车加热32768。3、信息娱乐总线的适配进入“062”通道，各控制单元代码数值分别为：收音机1，电话2，电子导航4，组合仪表16。三、CAN总线系统的检测和维修1、CAN总线故障形式CAN总线故障形式主要有CAN-High和CAN-Low短路、CAN-High对正极短路、CAN-High对地短路、CAN-High断路、CAN-Low对正极短路 、CAN-Low对地短路和CAN-Low断路共七种故障。对于这些故障可以通过示波器测量波形来检测，也可通过检测仪器进行诊断，但不如示波器直观。2、CAN总线系统的波形测量（1）运用VAS5051上的示波器可以同时测量CAN-High和CAN-Low的波形，因为该示波器具有两个通道，即DSO1和DSO2，这样在同一界面下同时显示CAN-High和CAN-Low的同步波形，能很直观的分析系统出现哪些问题。（2）测量接线方法。通道DSO1的红色测量端子（正极）接CAN-High线，通道DSO2的红色测量端子接CAN-Low线，二者的黑色测量端子同时接地，如图3所示。（3）运用VAS5051检测的波形。在CAN-BUS上，信息传递是通过两个二进制逻辑状态0（显性）和1（隐性）来实现的。每个逻辑状态都对应于相应的电压值。控制单元利用两条线上的电压差来确认数据，如DSO显示，CAN-BUS仅能有两种工作状态，在隐性电位时（逻辑值为1），两者电压值很接近，在显性电位时（逻辑值为0），CAN-High电压值上升，而CAN-Low电压值下降，但二者的差值约为2.5V左右，并有100mV的波动。如图4所示为CAN动力总线的标准波形，图5为动力总线对地之间短路波形，图6为动力总线对正极短路波形，图7为动力总线高位线/低位线之间短路波形。在实际检测中根据示波器的波形显示可以迅速判定总线系统的故障部位。3、CAN总线系统中终端电阻的测量（1）动力总线中的终端电阻可以用万用表进行测量，但在舒适、信息娱乐总线上不能用万用表测量，其步骤如下：拆下电瓶的电压线；等待约5分钟，直到所有的电容器充分放电；连接测量仪器并测量电阻值，即把表面的两个端子分别接在CAN-High和CAN-Low上；将一个带有终端电阻的控制单元插头拔下，检测总的阻值是否发生变化；把该控制单元插头插好，再将第二个有终端电阻的控制单元插头拔下；检测总的阻值是否发生变化，并分析测量结果。（2）终端电阻测量结果分析由于带有终端电阻的两个控制单元是相连的，所以两个终端电阻是并联的。当测量的结果为每一个终端电阻大约为120，而总值为60时，可以判断连接电阻是正常的，但是终端电阻不一定就是120，其相应的阻值依赖于总线的结构。如果在总的阻值测量后，将一个带有终端电阻的控制单元插头拔下，显示阻值发生变化，这是测量的一个控制单元的终端电阻阻值。当在一个带有终端电阻的控制单元插头拔下后测量的阻值没有发生变化，则说明系统中存在问题，可能是被拔下的控制单元终端电阻损坏或是CAN-BUS出现断路。如果在拔下控制单元后显示的阻值变化无穷大，则可能是连接中的控制单元终端电阻损坏，或是到该控制单元的CAN-BUS出现故障。4、读取测量数据块中的CAN-BUS通讯状态通过专用检测仪VAG1551或VAS5051读取某控制单元数据块，可以观察有哪些控制单元与之发生信息交流以及工作状态是否正常。如果某控制单元显示1，表示正在被执行自诊断的控制单元上接收信息；如果显示0，则表示正在被