3.1 大众车系总线系统结构分析

项目三大众车系总线系统检修3.1大众车系CAN-BUS网络3.2大众车系CAN总线的特点3.1大众车系CAN-BUS网络3.1.1大众车系CAN总线网络类型以迈腾轿车为例，该系统设定为5个不同的区域，分别为动力(驱动)系统、舒适系统、信息系统、仪表系统、诊断系统5个局域网，见图3-1,5个子局域网的传输速率，见表3-1，其中在CAN总线系统下还存在LIN总线系统，其传输速率为20khit/s,整个CAN总线系统最大可承载1000bit/s。3.1.2动力CAN总线系统动力CAN总线主要由发动机控制单元、ABS控制单元、ESP控制单元、自动变速器控制单元、安全气囊控制单元、组合仪表控制单元等组成。1.动力CAN总线信号波形下一页返回图3-1CAN总线系统的子系统返回表3-1总线系统的传输速率返回3.1大众车系CAN-BUS网络为了提高数据传递的可靠性，CAN数据总线系统的两条导线(双绞线)分别用于不同的数据传送，这两条线分别称为CAN-High线和CAN-Low线。在显性状态和隐性状态之间进行转换时，CAN导线上的电压变化如下:在静止状态时，这两条导线上作用有相同预先设定值，该值称为静电平。在显性状态时，CAN-High线上的电压值会升高一个预定值(对CAN驱动数据总线来说，这个值至少为1V)。动力总线CAN网络由15号供电线激活，传输速率500kbit/s，是所有CAN总线中最高的，采用终端电阻结构，其中心电阻的值为66欧。CAN数据线上的信号变化波形，见图3-2。上一页下一页返回图3-2动力CAN总线数据线上的信号变化返回3.1大众车系CAN-BUS网络术2.动力总线收发器内的CAN-High线和CAN-Low线上的信号转换控制单元是通过收发器连接到CAN驱动总线上的，在这个收发器内有一个接收器，该接收器是安装在接收一侧的差动信号放大器内，见图3-3。差动信号放大器用于处理来自于CAN-High线和CAN-Low线的信号，除此以外，还负责将转换后的信号送至控制单元的CAN接收区。这个转换后的信号，称为差动信号放大器的输出电压。差动信号放大器用CAN-High线上的电压减去CAN-Low线上的电压，计算出输出电压差，用这种方法可以消除静电平(对于CAN驱动数据总线来说是2.5V)或其他任意重叠的电压(例如干扰)差动信号放大器内的信号处理，见图3-4。上一页下一页返回图3-3动力总线上的差动信号放大器返回图3-4差动信号放大器内的信号处理返回3.1大众车系CAN-BUS网络3.动力CAN数据总线差动信号放大器内的干扰过滤由于数据总线也要布置在发动机舱内，所以数据总线就要遭受各种干扰，要考虑对地短路和蓄电池电压、点火装置的火花放电和静态放电。CAN-High信号和CAN-Low信号经过差动信号放大器处理后，可最大限度地消除干扰的影响，即使车上的供电电压有波动(如在启动发动机时)，也不会影响各个控制单元的数据传递的可靠性，见图3-5。由于差动信号放大器总是用CAN-High曲线上的电压(3.5V-X)减去CAN-Low线上的电压（1.5V-X），因此在经过差动处理后，(3.SV-X)-（1.5V–X）=2V，差动信号中就不再有干扰脉冲了。控制单元判断双线的电平及逻辑上一页下一页返回图3-5差动信号放大器内的干扰过滤返回表3-2控制单元判断双线的电平及逻辑信号返回3.1大众车系CAN-BUS网络信号，见表3-2。3.1.3舒适/信息系统总线舒适/信息CAN数据总线的联网控制单元:自动空调控制单元、车门控制单元、舒适控制单元、收音机和导航显示控制单元。1.舒适/信息CAN数据总线信号波形为了使低速CAN总线抗干扰性强且电流消耗低，与动力CAN数据总线相比做了一些改动。压源来工作。在隐性状态(静电平)时，CAN-High线信号为0V，在显性状态时〕3.6V。对于CAN-Low信号来说，隐性电平为5V,显性电平蒸1.4V，见图3-6。于是，在差动信号放大器内相减后，隐性电平为-5V,显性上一页下一页返回图3-6舒适/信息总线信号电压变化返回3.1大众车系CAN-BUS网络电平为2.2V，那么隐性电平和显性电平之间的电压变化(电压提升)提高到〕7.2V。在VAS5051上的数字存储式在VAS5051上数字存储式示波器(DSO)图(静态)，见图3-7。2.舒适/信息CAN数据总线的CAN收发器CAN舒适/信息数据总线的收发器，见图3-8，其工作原理与CAN驱动数据总线收发器基本是一样的，只是输出的电压电平和出现故障时切换到CAN-High线或CAN-Low线(单线工作模式)的方法不同。在正常的工作模式下，使用的是CAN-High“减去”CAN-Low所得的信号(差动数据传递)，这样就可将故障对CAN上一页下一页返回图3-7VAS5051上示波器(DSO)上显示的舒适/信息CAN总线波形图(静态)返回图3-8CAN舒适/信息数据总线收发器的结构返回3.1大众车系CAN-BUS网络舒适/信息数据总线的两条导线的影响降至最低(与CAN驱动数据总线是一样的)。控制单元判断双线的电平及逻辑信号，见表3-3。3.单线工作模式下的舒适/信息CAN数据总线如果因断路、短路或与蓄电池电压相连而导致两条CAN导线中的一条不工作了，那么就会切换到单线工作模式。在单线工作模式下，舒适/信息CAN数据总线仍可工作。控制单元使用CAN不受单线工作模式影响，一个专用的故障输出用于通知控制单元。现在收发器是工作在单线模式下，VAS5051上示波器(DSO)上显示的舒适/信息CAN总线工作在单线模式下的波形(静态)，见图3-9。上一页返回表3-3控制单元判断双线的电平及逻辑信号返回图3-9VAS5051上示波器(DSO)上显示的舒适/信息CAN总线工作在单线模式下的波形(静态)返回3.1大众车系CAN-BUS网络

3.1.4诊断系统总线诊断总线是用于诊断仪器和相应控制单元之间的信息交换，它与网关的连接，见图3-10，它被用来代替原来的K线或者L线的功能(废气处理控制器除外)。当车辆使用诊断CAN-BUS总线结构后，VAS5051等诊断仪器必须使用相对应的新型诊断线(VAS5051/5A或VAS5051/6A),否则无法读出相应的诊断信息。另外，车上的诊断接口也作出了相应的改动，见图3-11，诊断接口的排列，见表3-4。下一页返回图3-10诊断总线与网关的连接返回J285:仪表控制单兀;J533:网关;T16:诊断接口图3-11诊断接口返回表3-4诊断接口端子针脚的含义返回3.2大众车系CAN总线的特点3.2.1大众车系CAN总线的链路的特点①动力CAN数据总线通过15号接线柱切断，或经过短时无载运行后切断，而舒适CAN数据总线由30号接线柱供电且必须保持随时可用状态。②为了尽可能降低对供电电网产生的负荷，在“15号接线柱关闭”后，若总线系统不再需要舒适数据总线，那么舒适数据总线就进入所谓“休眠模式”。③舒适/信息CAN数据总线在一条数据线短路或一条CAN线断路时，可以用另一条线继续工作，这时会自动切换到“单线工作模式”。④动力CAN数据总线的电信号与舒适/信息CAN数据总线的电信号是不同的。上一页下一页返回3.2大众车系CAN总线的特点3.2.2大众车系CAN总线的链路1.双绞线的颜色CAN导线的基色为橙色，在基色的基础加上各种相应颜色动力CAN数据总线的CAN-High线是橙/黑色。舒适总线CAN-High线是橙/绿色。信息总线CAN-High线是橙/紫罗兰色。诊断总线CAN-High线是橙/红色。仪表总线CAN-High线是橙/蓝色。所有的CAN-Low线都是橙/棕色。LIN总线是紫/蓝色。上一页下一页返回3.2大众车系CAN总线的特点2.双绞线的节点(1)绞线铰接式节点对于设备配置相对比较低端的车型，舒适CAN数据总线和动力CAN数据总线连接的电控单元相对较少，CAN双绞线一般采用铰接式连接，即所有相同系统的CAN-High线集中铰接为一个中心接点，所有相同系统的CAN-Low线集中铰接为一个中心接点即“节点”，其在线束中的实物连接见图3-12。(2)双绞线的插座式连接对于设备配置相对比较高端的车型，舒适CAN数据总线和动力CAN数据总线连接的电控单元比较多，CAN双绞线一般上一页下一页返回图3-12CAN总线的连接节点返回3.2大众车系CAN总线的特点采用插座式连接。连接插头分别构成了舒适系统CAN总线及驱动系统CAN总线的中央节点，各总线系统下的所有控制单元的CAN线均被连接到连接插座上，见图3-13。连接插头的功能可以集中在检测盒1598/38上，可以通过VAS5051上的数字存储式示波器来检查驱动CAN总线和舒适CAN总线上控制单元的各条导线，同时还可以在进行总线系统故障查寻时区分出各个控制单元。该检测盒用来确定CAN总线上的短路点，也可以将各个控制单元连接触桥插到检测盒上对控制单元进行检查，电路见图3-14。驱动CAN总线和舒适CAN总线上的所有控制单元在插头上呈星形连接。总线系统的一部分连接在控制单元接到右侧上一页下一页返回图3-13CAN连接插座返回图3-14检于则食159A/3A电路返回

J104带EDS的1B5控制单元;J136带记忆的座椅调节控制单元;J197自水平调节控制单元;J217自动变速器控制单元;J234安全气囊控制单元;J255全自动空调控制单元;J345挂车识别控制单元;J364驻车加热控制单元;J386驾驶员车门控制单元;J387副驾驶员车门控制单元;J388左后车门控制单元;J389右后车门控制单元;J393舒适系统中央控制单元3.2大众车系CAN总线的特点插头上，另一部分连接在控制单元接到左侧插头上。左侧和右侧插头通过一根CAN线彼此相连，这就最终使得舒适CAN总线上的所有控制单元与驱动CAN总线上的控制单元连接起来，见图3-15。3.2.3CAN数据总线上的终端电阻数据传输终端是一个终端电阻，防止数据在导线终端产生反射波，反射波会破坏数据。在动力系统中，它接在CAN-High和CAN-Low之间。标准CAN-BUS总线的两端一般接有两个终端电阻，见图3-16。驱动系统中CAN-High和CAN-Low线之间的总电阻为50-70欧。断开点火开关(断开15号线)，可以测量CAN-High上一页下一页返回图3-15奥迪轿车上的CAN插座连接返回图3-16终端电阻布置图返回3.2大众车系CAN总线的特点和CAN-Low之间的电阻。舒适系统和信息系统CAN总线的特点是，控制单元的负载电阻不是在CAN-High和CAN-Low线之间，而是在导线与地之间。电源电压断开时，CAN-Low线(舒适系统和信息系统)上的电阻也断开，因此不能测量电阻。大众车型中设置有两种终端电阻，包括66欧-2.6千欧，见图3-17。3.2.4CAN总线防干扰原理CAN总线采用双绞线，既可以防止电磁干扰对传输信息的影响，也可以防止本身对外界的干扰。系统中采用高低电平两根数据线，控制器输出的信号同时向两根通信线发送，高低电平互为镜像。上一页下一页返回图3-17大众车系终端电阻布置返回3.2大众车系CAN总线的特点1.抗干扰见图3-18，双绞线保证外界干扰对CAN总线的两根数据线的干扰影响基本相同，由于CAN收发器利用差动放大器对两路信号进行