大众汽车CAN总线分析及故障检测（一）.doc

大众汽车CAN总线分析及故障检测（一）倏用与维护大众汽车CAN总线分析及故障检测(一)北京信息职业技术学院(100070)张永新随着现代汽车电子控制技术的发展,汽车发动机,底盘和车身等电控系统中的控制单元数量不断增加,汽车整车的电气系统变得越来越复杂.如果继续采用传统的汽车电气布线方式,必将会导致整车线束的长度,质量和占用的空间大大增加,而传统电控系统采用点对点的通信方式对大量数据信息在电控单元间实时交换也存在极大的限制.近10几年来,本着减少成本,简化线路和提高电控系统可靠性,车载CAN总线应运而生.1车载CAN总线网络系统1.1车载网络系统概述车载CAN总线是为解决现代汽车中众多的控制单元与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通讯的多主总线.数据总线可以实现在一条数据线上传递的数据被多个系统(控制单元)共享,这样,就将汽车上过去的一线一用的专线制改为一线多用制,不仅减少了汽车上电线的数量,而且极大地提高了系统的整体效率.数据总线上数据传递采用分时多路传输,在每一时刻只能在2个节点(多路传输系统中一些简单的模块,即电子装置)之间传递数据,由于电信号传播的速度极快,因此数据总线完全可以满足许多节点进行分时信号传递的需要.数据总线上数据传递采用优先级仲裁,当2个节点同时向网上传送数据时,优先级低的节点主动停止数据发送,而优先级高的节点可不受影响继续传送数据,有效避免了数据总线上数据冲突.1.2车载网络的基本组成结构常见的车载网络结构采用多条不同速率的数据总线分别连接不同类型的节点,并使用网关来实现整车的信息共享和网3新款蒙迪欧致胜车问题1仪表显示防盗已启动,但车辆起步,行驶一切正常,将遥控器开锁按钮按2下解除.与前文老款蒙迪欧问题1的原理一样,属于人为误触发导致.问题2车辆停放在通讯信号塔下,变电站旁及军事设施旁时可能会有发动机不能起动的现象,同时仪表显示钥络管理.网关是汽车内部通讯的核心,通过它可以实现各数据总线上信息的共享及汽车内部的网络管理和故障诊断功能.1.3大众汽车车载CAN总线网络系统目前车载网络采用CAN总线网络系统的车型较多,鉴于长期以来我国中高级轿车在技术引进方面主要以欧洲车型为主,而德国大众汽车公司的车型在CAN总线网络技术的应用上较为成熟,本文以大众汽车公司的CAN总线进行讲解.德国大众汽车公司早在1995年起便开始研究和开发车载CAN总线网络系统.在大众汽车公司生产的汽车中,如帕萨特(Passat)B5,奥迪(Audi)A6,宝来(Bora),高尔夫(Golf),波罗(Polo)及开迪(Caddy)等车型都不同程度地采用了车载CAN总线网络系统.按照车载网络系统的连接对象划分,这些车型中主要采用2条独立的CAN总线网络,分别是用于驱动系统的高速CAN总线(图1)和用于车身舒适系统的低速CAN总线,这2条CAN总线完全能够满足ISO11898(国际标准)的定义.另外,值得一提的是,大众汽车公司在车身舒适系统CAN总线中引入了网络管理的概念,这对于事件触发性质的数据通讯来说非常合适.2大众汽车CAN总线网络系统实例分析2.1奥迪车车载CAN总线网络系统分析一汽大众生产的奥迪车采用2套独立CAN总线网络:用于驱动系统的高速CAN总线,其通讯速率为500kbit/s;用于车身舒适系统的低速CAN总线,其通讯速率为62.5kbit/s(2000年以后提高到100kbit/s).(1)驱动系统的高速CAN总线.奥迪车上与驱动系统有匙未检测到字样,将点火钥匙放入应急孑L内可正常起动发动机.蒙迪欧致胜车采用无钥匙起动系统,钥匙与天线接收器采用无线频率传输.当车辆停在以上建筑物旁时易受到较强无线电信号的干扰,导致天线接收器收到的信号产生偏差,被动防盗系统检测不到合法钥匙,发动机不能起动.(收稿日期:200910_14)汽车维护与修理2010?161使用与维护_l_l_l_I-图1奥迪C6驱动总线结构关的控制单元有电控燃油喷射系统,自动变速器,防抱死制动系统(ABS)及安全气囊系统等的控制单元.控制单元对实时性的要求是因数据更新速率和控制周期不同而不同的.为满足各子系统的实时性要求,有必要对公共数据实行共享,如发动机转速,车轮转速及加速踏板位置等.它要求其数据交换网是基于优先权竞争的模式,且本身具有极高的通信速率,奥迪车采用了高速CAN总线正是为满足这些要求而设计的.驱动系统高速CAN总线主要连接3个控制单元:发动机控制单元,ABS/EDL控制单元和自动变速器控制单元(根据实际车型的不同配置还可以连接安全气囊,四轮驱动和组合仪表等控制单元).CAN总线可以同时传递l0组数据(发动机电控单元5组,ABS/EDL控制单元3组和自动变速器控制单元2组),该系统的数据总线以500kbit/s速率传递数据,每组数据传递大约需要0.25ms,每一控制单元7ms一20ms发送一次数据.优先权顺序为:ABS/EDL控制单元,发动机控制单元,自动变速器控制单元.CAN数据总线连接点通常置于控制单元外部的线束中,特殊情况下,连接点也可设在控制单元内部.(2)车身舒适系统的低速CAN总线.奥迪车车身舒适系统CAN总线主要连接5个控制单元:1个中央控制单元和4个车门控制单元(在某些情况下,还包括记忆模块等其他组件).该系统主要提供:中央门锁,电动车窗,照明开关,电动后视镜和自诊断5个功能.由于采用CAN总线系统后,车门过线大量减少,线路简化,车身舒适系统的故障率下降,可靠性提高.车身舒适系统CAN总线以100kbitYs通讯速率传递数据时,每一组数据大约需要1ms,而每个控制单元20ms发送1次数据.优先权顺序为:中央控制单元,左前门控单元,右前门控单元,左后门控单元,右后门控单元.各控制单元的传62汽车维护与修理2010?1输线以星形汇聚于一点,这样如果一个控制单元发生故障,其他控制单元仍可以继续发送各自的数据,而不影响整个车身舒适系统的正常工作.车身舒适系统的控制对象主要是4个车门上的中控门锁和车窗,行李箱锁,后视镜和车内顶灯,在具备遥控功能的情况下,还包括对遥控信号的接收处理和其他防盗系统的控制.从控制功能的角度来看,车身舒适系统的很多动作都存在某些关联性,只有对所有这些关联性作出非常周密的考虑,并借助于CAN总线才能真正让乘客感到舒适.在车身舒适系统中,各车门控制单元主要负责各自车门上的功能控制,如电控门锁的开关,车窗的升降及后视镜的控制,而中央控制单元除承担遥控系统的信号接收和处理功能外,更主要的是扮演了系统诊断接El的角色,所有诊断信息均按以下路径传输:诊断测试仪一K线一中央控制单元一CAN总线一车门控制器.车身舒适系统CAN总线的另外两大特色是它能单线工作,并在系统中实施了网络管理的方法,它所包含的技术含量比驱动系统还高.2.2CAN总线系统的网关用于驱动系统的高速CAN总线和车身舒适系统的低速CAN总线是2个相互独立的总线网络,但从资源共享的角度来看,它们之间最好有座连接的桥梁,以使车身舒适系统也能获得驱动系统的信息.这项任务由CAN总线系统网关来完成.奥迪车CAN总线系统的网关安装在组合仪表内.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(驱动系统总线)与空调系统(车身舒适系统总线)之间就有信息交流,发动机控制单元会将节气门开度,冷却液温度,转速等信号传给空调控制单元,而空调控制单元需将空调压缩机工作状态传递给发动机控制单元.为了解决此问题,奥迪车CAN总线系统特设置了网关,它能使所有连接在CAN总线上的控制单元之间都能进行信息