纯电动汽车整车控制系统检测与修复 课件3.3 通讯电路异常检测与修复

学习情境三：整车控制系统检测与修复学习单元3.3通讯电路异常检测与修复课程内容12345任务导入学习目标理论知识拓展阅读实践技能6单元小结任务导入假如你是北汽新能源4S店一名车辆维修人员，某待维修的车辆经故障诊断仪检测后，被指出控制器通讯出现故障，请进行CAN总线电压波形读取。学习目标能通过查阅相关资料了解整车CAN总线通讯网络的组成能通过查阅相关资料理解车辆CAN总线网络的基本原理能在车辆上正确识别CAN总线线路能在车辆上正确找出CAN总线上各安装位置能进行CAN总线电压观测理论知识整车控制器通讯电路概述CAN总线技术CAN总线在汽车上的应用北汽EV160CAN总线网络通讯电路的检修方法理论知识整车控制器的通讯电路，是指整车控制器与车辆上其他部件子系统如电机驱动系统、充电系统、动力电池管理系统等进行信息交换及控制指令传输的电路。控制器通讯多采用总线技术。3.3.1整车控制器通讯电路概述理论知识总线技术是一种开放式、数字化、多点通信的底层控制网络，多应用于微机化测量控制设备之间数字通信。现场总线主要类型：3.3.1整车控制器通讯电路概述基金会现场总线(FF)LonWorksProfiBusCANHART理论知识CAN(ControlAreaNetwork)是控制器局域网络的简称，它由德国的Bosch公司及几个半导体生产商开发的，CAN总线是一种串行多主站控制器局域网总线。特点：具有很高的网络安全性、通讯可靠性和实时性，简单实用，网络成本低，特别适用于汽车计算机控制系统和环境温度恶劣、电磁辐射强和振动大的工业环境。3.3.1整车控制器通讯电路概述理论知识1.CAN总线网络的作用应用于汽车上的CAN总线技术，其作用就是将整车中不同的控制器连接起来，实现信息的可靠共享，并减少整车线束数量。3.3.2CAN总线技术理论知识2.CAN总线网络的结构和数据传输原理CAN总线采用了多主通信模式，其通信机制类似于“会议”机制。CAN总线局域网一般包括了节点、ID、报文和仲裁四各部分内容，与会议相对应3.3.2CAN总线技术会议局域网参会人员节点参会人员身份ID会议议题报文参会人员发言顺序裁定仲裁理论知识2.CAN总线网络的结构和数据传输原理CAN总线系统一般由CAN收发器和CAN控制器组成。CAN收发器即用来接收和发送信息的部件CAN控制器用来接收来自整车控制器及其他部件控制器的数据，经过处理后发送给收发器，同时，也接收来自收发器的数据，处理后传给部件控制器。3.3.2CAN总线技术理论知识2.CAN总线网络的结构和数据传输原理CAN总线局域网网络层次结构可以分为四个层：目标层、传送层、物理层和应用层。目标层主要用于信息识别，并为应用层提供接口；传送层主要用于总线仲裁、错误检测等；物理层规定了信号的传输过程中的电气特性（如传输方式及传输介质）及信号特性；应用层用于信号处理等。3.3.2CAN总线技术理论知识2.CAN总线网络的结构和数据传输原理CAN总线系统中传输的数据为二进制的数字信息，每条信息的格式都是相同的，由开始域、状态域、空位、检查域、数据域、安全域、确认域和结束域8部分组成同一控制单元发出的信息其状态域的数值即优先权也不完全相同，保证重要信息尽快接收同一控制单元发出的信息其发送的频率也不完全相同，重要的信息发送频率高3.3.2CAN总线技术理论知识3.CAN总线关键技术3.3.2CAN总线技术(1)总线传输信息的速率、容量、优先等级、节点容量等技术问题；(2)高电磁干扰环境下的可靠数据传输；(3)确定最大传输时的延时大小；(4)网络的容错技术；(5)网络的监控和故障诊断功能；(6)实时控制网络的时间特性；(7)安装与维护中的布线；(8)网络节点的增加与软硬件更新(可扩展性)。理论知识4.CAN总线技术的特点和优点3.3.2CAN总线技术(1)具有较高的性价比。它结构简单，器件容易购置，每个节点的价格较低，而且开发过程中能充分利用现在的单片机开发工具；(2)是目前为止唯一有国际标准的现场总线；(3)为多主方式工作，网络上任一节点均可在任意时刻主动向网络上其他节点发送信息而不分主从，通信方式灵活，且无需站地址等节点信息；(4)网络上的节点信息分成不同的优先级，可满足不同的实时要求，高优先级的数据最多可在134μs内得到传输；(5)采用非破坏性总线仲裁技术，当多个节点同时向总线发送信息时，优先级较低的节点会主动地退出发送，而最高优先级的节点不受影响地继续传输数据，从而大大节省了总线冲突仲裁时间理论知识4.CAN总线技术的特点和优点3.3.2CAN总线技术(6)只需通过报文滤波即可实现点对点、一点对多点及全局广播等几种方式传送接收数据，无需专门的“调度”；(7)直接通信距离最远可10km(速率5kb/s以下)，通信速率最高可达1Mkb/s(此时通信距离最长为40m)；(8)节点数主要取决于总线驱动电路，目前可达成110个；(9)采用短帧结构，传输时间短，受干扰概率低，具有极好的检错效果；(10)每帧信息都有CRC校验及其他检错措施，保证了数据出错率极低；(11)通信介质可为双绞线、同轴电缆或光纤，选择灵活；(12)节点在错误严重的情况下具有自动关闭输出功能，以使总线上其他节点的操作不受影响。理论知识1.CAN总线在汽车上的应用现状汽车上的网络连接方式主要采用2条CAN总线。1条用于驱动系统的高速CAN，速率达到500kb/s;另1条用于车身系统的低速CAN，速率大约是10～125kb/s。驱动系统的高速CAN的主要连接对象是发动机、ABS制动防抱死系统、ASR驱动防滑系统、TCS控制器和组合仪表等。车身系统的低速CAN的主要连接对象是4门以上的中控门锁与防盗控制开关、电动车窗、后视镜和车厢内照明灯等。有些先进的轿车除了上述2条CAN总线外，还会有第3条CAN总线，它主要负责卫星导航及智能通讯系统。3.3.3CAN总线在汽车上的应用理论知识2.CAN总线技术在不同车型上的应用高配置车型：动力系统使用C-CAN（高速CAN），车身控制使用低B-CAN（低速CAN）总线和LIN总线混合网络作为末端控制的混合网络，并加入MOST网络进行视听娱乐的控制。一般功能型轿车：将动力控制部分的发动机和变速箱使用B-CAN（低速CAN）总线技术，同时也使用B-CAN（低速CAN）总线技术进行车身控制。将LIN总线作为底层的驱动控制。MOST网络根据车型配置的需要决定是否添加。经济型轿车：动力控制与车身控制全部在B-CAN（低速CAN）上，底层控制使用传统的线束或传统线束加部分LIN总线来实现。3.3.3CAN总线在汽车上的应用理论知识北汽EV160纯电动汽车上的控制器通讯采用了CAN总线技术，并根据新能源汽车各部件与传统汽车的区别，将CAN总线分为原车CAN和新能源CAN。新能源CAN总线网络中进行实时通讯的主要部件有整车控制器、空调压缩机控制器、动力电池管理系统、车载充电机、数据采集终端、电机控制器、高压控制盒、空调控制器等。原车CAN主要指车身CAN。3.3.4北汽EV160CAN总线网络理论知识3.3.4北汽EV160CAN总线网络理论知识3.3.4北汽EV160CAN总线网络车载终端理论知识北汽EV160纯电动汽车的CAN总线系统的两个终端分别为动力电池管理系统（BMS）和车身控制器（VBU），二者均内嵌有一个120欧姆的终端电阻，因此在蓄电池负极不接的情况下，CAN总线网络的正常电阻值应为60欧姆。3.3.5通讯电路的检修方法理论知识若发现CAN总线系统异常：需先查看终端插接件CAN-H和CAN-L是否有错针、退针、倒针等现象；若插接件无故障，则在蓄电池负极不接的情况下，用万用表对任意一个含CAN插件的CAN线检查电阻，如非60欧姆，则逐一拔掉含CAN插件，直至出现60欧姆时，则刚拔下的插件或用电器存在问题；若仍没有查明原因，则查CAN对地是否短接，如果出现短接，可判断CAN线与屏蔽层短接，再拨开CAN屏蔽排查。3.3.5通讯电路的检修方法拓展阅读1.汽车总线技术2.LIN总线技术3.LIN总线技术在汽车中的应用4.LIN总线技术在汽车智能灯控系统中的应用3.3.6LIN总线技术实践技能CAN总线信号是控制器通讯内容的载体，其表现形式是幅值不同的一帧帧的脉冲信号，每一帧信号中不同幅值的脉冲信号携带了不同的通讯信息。CAN总线电压信号可以利用示波器在实车上的控制器通讯接口进行观察。3.3.7CAN总线电压波形的观测实践技能CAN总线波形需要在车辆启动时进行观测，因为只有车辆低压系统上电后，整车控制器完成初始化后才开始与各部件控制器进行通讯以获得整车状态信息；但是在进行相关的设备连接操作时，需关闭点火开关，以保证操作的安全。3.3.7CAN总线电压波形的观测实践技能安全提示CAN总线波形需要在车辆启动时进行观测，因为只有车辆低压系统上电后，整车控制器完成初始化后才开始与各部件控制器进行通讯以获得整车状态信息；但是在进行相关的设备连接操作时，需关闭点火开关，以保证操作的安全。3.3.7CAN总线电压波形的观测实践技能CAN总线电压波形观测的具体步骤如下;1.关闭点火开关，拔下数据采集终端通讯插头，如图所示；3.3.7CAN总线电压波形的观测数据采集终端通讯插头实践技能CAN总线电压波形观测的具体步骤如下;2.将示波器探针插入数据采集终端插头的A18、A19孔内；3.打开示波器；4.将点火开关置于ON档位；5.观测新能源CAN波形是否输出；6.关闭点火开关，关闭示波器，拔下示波器探针；7.安装数据采集终端。3.3.7CAN总线电压波形的观测实践技能通过CAN波形可以明显的区分出每一帧的脉冲信号，但是信号所表示的内容，需要根据CAN总线协议及相关的释义才能获得。通过CAN总线电压波形的观测来判断出车辆控制器通讯正常即可3.3.7CAN总线电压波形的观测单元小结1.整车控制器的通讯电路，是指整车控制器与车辆上其他部件子系统如电机驱动系统、充电系统、动力电池管理系统等进行信息交换及控制指令传输的电路。2.应用于汽车上的CAN总线技术，其作用就是将整车中不同的控制器连接起来，实现信息的可靠共享，并减少整车线束数量。3.CAN总线系统一般由CAN控制器和CAN收发器组成。CAN总线局域网网络层