汽车基础系统及检修 8

车载网络CAN总线的认知与检修任务二目录CONTENTS情境引入02相关知识03学习拓展04技能实训05任务目标01目录情境引入02任务目标01CONTENTS相关知识03学习拓展04技能实训05初步了解CAN总线；了解CAN总线的特点；掌握CAN总线的硬件结构；了解CAN总线传输数据的结构；掌握CAN总线的信号波形。知识目标掌握CAN总线的故障诊断与排除方法。技能目标素养目标培养新时代爱国主义精神，坚持矢志奋斗的理想；能够和同学及教学人员建立良好的合作关系；能够自觉遵守法律、法规以及技术标准规定；养成良好的安全工作习惯，具备相应岗位职业素养和规范意识。01任务目标目录CONTENTS情境引入02相关知识03学习拓展04技能实训05任务目标01目录任务目标01CONTENTS相关知识03学习拓展04技能实训05情境引入02维修技师阿亮在进行故障维修时，发现使用车用诊断仪无法进入某控制器的系统界面，但其他控制器的系统界面都可以正常进入，他查找电路图发现该控制器使用CAN总线通信，他判断引起故障原因之一，和该控制器的CAN总线有关。那什么是CAN总线？它故障会引起什么样的故障？它的特点有哪些？接下来让我们带着这些问题开始本任务的学习吧。02情境引入目录CONTENTS情境引入02相关知识03学习拓展04技能实训05任务目标01目录任务目标01CONTENTS情境引入02学习拓展04技能实训05相关知识03CAN总线03相关知识控制器局域网络英文全称为ControllerAreaNetwork，英文缩写为CAN，也就是我们常说的CAN总线或者CAN网络。其主要负责车辆内各电子控制器（ECU）间的数据交换。CAN总线是一种广播类型的总线，车辆上一般采用总线型拓扑结构。CAN总线按照传输速率大小，可分为高速CAN和低速CAN。CAN总线03相关知识高速CAN遵循ISO11898标准，总线最大长度为40m，传输速率最高为1Mbps，连接CAN节点最大数量为30个，一般应用于动力传动、安全等系统。高速CAN的CAN节点对应的CAN-H线与CANL线任意损坏，都会导致该CAN节点无法和对应的其他高速CAN的CAN节点通讯。CAN总线03相关知识低速CAN遵循ISO11519-2标准，总线最大长度为1km，传输速率最高为125kbps，连接CAN节点最大数量为20个，一般应用于车身电器等系统。低速CAN的CAN节点对应的CAN-H线与CAN-L线，在只有其中任意一根可以正常工作的情况下，仍然可以和对应的其他低速CAN的CAN节点通讯。CAN总线的特点03相关知识1）多主机结构CAN总线一般为多主机结构，每个CAN节点都可以发送和接收数据,没有主从之分。CAN总线节点节点节点节点CAN总线的特点03相关知识2）双绞线传输当CAN总线受到干扰时，由于CAN-H线与CANL线双线缠绕，所以干扰脉冲信号对CAN-L线和CAN-H线的作用可以相互抵消，最大限度地消除干扰的影响。CAN总线的特点03相关知识

3）高实时性CAN总线拥有高实时性，适用于车辆及时传输数据的需求。其仲裁机制和帧优先级的设计保证了低延迟和可预测性。4）仲裁机制CAN总线采用非破坏性仲裁机制，通过比较优先级来决定哪个节点有权继续发送数据。这种机制确保了总线上数据传输的有序性，避免了冲突。CAN总线的特点03相关知识5）显性电平和隐性电平CAN总线上的电平有显性电平和隐性电平两种，显性电平的逻辑值为“0”，隐性电平为“1”。CAN总线的特点03相关知识6）广播通讯CAN总线采用广播通讯方式，即发送的数据可以被CAN总线上的所有CAN节点接收。这种特性有助于信息的共享和同步，同时减少了系统的复杂性。CAN总线的特点03相关知识7）高容错性当CAN节点出现故障时，CAN总线依然具有一定的信号传输能力。当CAN节点出现严重故障时，可以自动关闭输出功能，以使CAN总线上其他节点的数据传输不受影响。CAN总线节点ERROR节点节点CAN总线的硬件结构03相关知识CAN总线一般由若干个CAN节点、CAN数据线、CAN终端电阻组成。CAN终端电阻用于防止信号在CAN数据线终端被反射并以回波的形式返回，影响数据的正确传输。高速CAN的两根数据线为闭环，数据线的两端各要求有一个120Ω的终端电阻高速CAN总线节点节点节点节点120Ω终端电阻120Ω终端电阻03相关知识低速CAN的两根数据线为开环，每根数据线上各串联有一个2.2KΩ的终端电阻。低速CAN总线节点节点节点节点2.2KΩ终端电阻2.2KΩ终端电阻CAN总线的硬件结构03相关知识CAN节点多数都为电子控制器（ECU），其内部和CAN总线相关的电路一般由微控制单元MCU、CAN控制器、CAN收发器等组成，现在大部分的CAN控制器都被集成在微控制单元MCU之内，所以在ECU电路板上很可能看不到它。而CAN收发器由于其涉及到防止信号反射、抗干扰、静电保护、滤波等功能，需要很多外围部件，所以大部分时候都是独立出来的。CAN总线的硬件结构03相关知识需要注意的是一个CAN节点若需要同时拥有多路CAN数据线（多对双绞线），则需要CAN节点内同时配置对应数量的CAN收发器，而配置CAN数据线的最大路数，则看CAN节点内微控制单元MCU最多能支持几路。CAN总线的硬件结构03相关知识CAN数据线为双绞线。分为CAN-L线和CAN-H线，两线缠绕绞合在一起，具有较强抗干扰能力。CAN总线的硬件结构03相关知识CAN总线传输的数据结构CAN总线传输的数据又可以叫作CAN报文，一般以帧为单位进行传送，每帧数据由一组二进制数或数字脉冲组成，这组二进制数按功能又分为段，每一段称为帧的域、场，也可以直接叫做段。CAN的帧有数据帧、远程帧、错误帧、过载帧、帧间隔，共五种帧类型。03相关知识CAN总线传输的数据结构数据帧：CAN节点发送包含ID和数据的帧，用于CAN节点将数据传输到其它CAN节点。远程帧：用于CAN节点向其他CAN节点发出的某个ID的数据请求，CAN节点收到远程帧后就可以发送相应ID的数据帧。错误帧：CAN节点检测出错误后，向其他CAN节点发送的通知错误的帧。过载帧：接收端的CAN节点未做好接收数据的准备时发送的帧，发送端的CAN节点收到过载帧后可以暂缓发送数据帧。帧间隔：用于将数据帧及远程帧与前面的帧分离开来。03相关知识CAN总线传输的数据结构其中数据帧较为重要，需要进行单独讲解。数据帧由7段组成。03相关知识CAN总线传输的数据结构帧起始：表示数据帧开始的段。它标志数据帧的起始，由1个“显性”位（bit）构成。03相关知识CAN总线传输的数据结构仲裁段：表示该帧优先级的段，由12个位（bit）构成。03相关知识CAN总线传输的数据结构控制段：表示数据段具体有多少字节数量，由6个位（bit）构成。03相关知识CAN总线传输的数据结构数据段：为CAN节点发送的具体数据内容，例如驱动电机控制器在其对应的CAN总线上，发送的某份CAN报文中数据帧的数据段，就会包含电机转速等关键信息。数据段包含0～8个字节（Byte）的数据，每字节包含了8个位（bit），也就是数据段可以包含0～64个位（bit）。03相关知识CAN总线传输的数据结构CRC段：又叫安全段，是检查帧的传输错误的段，由16个位（bit）构成。03相关知识CAN总线传输的数据结构ACK段：又叫应答段，表示确认正常接收的段，由2个位（bit）构成。03相关知识CAN总线传输的数据结构帧结束：表示数据帧结束的段，它标志着数据报告的结束，由7个“隐性”位（bit）构成。03相关知识CAN总线的信号波形1）高速CAN总线的信号波形高速CAN总线正常工作时，高速CAN总线CAN-H线的电压和CAN-L线的电压是对称变化的，且变化方向相反。CAN-H线（黄色线）的显性电压约为3.5V，隐性电压约为2.5V；CAN-L线（绿色线）的显性电压约为1.5V，隐性电压约也为2.5V。03相关知识CAN总线的信号波形2）低速CAN总线的信号波形低速CAN总线正常工作时，低速CAN总线CAN-H线（黄色线）的显性电压约为3.6V，隐性电压约为0V；CAN-L线（绿色线）的显性电压约为1.4V，隐性电压约为5V目录CONTENTS情境引入02相关知识03学习拓展04技能实训05任务目标01目录任务目标01CONTENTS情境引入02相关知识03技能实训05学习拓展0404学习拓展新型CAN总线从CAN总线技术搭载在第一辆汽车上到如今，已经有很长时间了，其传输速率瓶颈也日益凸显，所以基于CAN总线升级的技术也相继出现。04学习拓展新型CAN总线CANFD总线技术，其传输速率最高可达8Mbps，CANFD总线技术已经越来越多的被各大汽车主机厂商所应用，实装在各车型上。CANXL总线技术，其传输速率最高可达20Mbps，作为最新的CAN总线衍生技术，可应用于全新的汽车域控制器网络系统，部分替代或与车载以太网并行，以节约成本。目录CONTENTS情境引入02相关知识03学习拓展04技能实训05任务目标01目录任务目标01CONTENTS情境引入02相关知识03学习拓展04技能实训0505技能实训1.任务准备1.准备设备：吉利几何G6和故障设置与检测连接平台（连接并设置好）；2.工具：数字式万用表、示波器、探针、跨接线、车用诊断仪等；3.人员分工：组长1名，记录人员2名，检验人员2名，操作人员若干，以上人选角色可通过选举、抓阄及教师指定等来担任，通过多个任务的训练，争取让每个学生轮流担任每个角色，最终能够提升学生自身综合能力；4.实训场地：新能源汽车整车实训室。（1）电动汽车维修区域需保持通风良好且干燥,确保不会发生漏电、火灾、摔倒、中毒等危险状况；（2）电动汽车维修区域需配备灭火器；（3）维修人员需佩戴个人防护装备，防止电弧、化学泄漏或其他意外伤害；（4）禁止维修以外相关人员进入电动汽车维修区域；（5）严禁在高压系统带电状态下，对其进行测量；（6）维护或检修高压部件需使用专用绝缘工具；（7）断开高压连接器后，需立即用绝缘胶带对其进行封堵。05技能实训2.中央集控器更换前注意事项（1）个人防护，操作人员需检查并穿戴防护服、安全手套、绝缘鞋等。（2）整车防护，车内部需铺上转向盘套、座椅套和脚垫。车外部需铺上防护。05技能实训3.任务实施05技能实训3.任务实施（1）整车打到ON档，确认仪表多处故障提示灯亮起，车辆无法Ready，整车无法正常高压上电。故障确认05技能实训3.任务实施故障分析（1）整车打到ON档，使用诊断仪，发现无法正常进入整车控制器读取故障码。05技能实训3.任务实施故障分析（2）根据故障现象，判断故障原因可能为：1）整车控制器供电故障（包含保险丝和线束）；2）整车控制器接地故障；3）整车控制器的HBCAN线路故障；4）整车控制器本体故障。05技能实训3.任务实施故障检测（1）整车控制器供电和接地测量详见“整车控制系统电源故障的故障诊断与排除”。（2）确定整车处于ON档，故障设置与检测连接平台已连接好。05技能实训3.任务实施故障检测（3）确定整车处于ON档。打开示波器，提前根据高速CAN波形进行示波器参数设置。两个通道的垂直档位：调为1V/格，两个通道的时基设置：调为10μs。05技能实训3.任务实施故障检测（4）将示波器两个探头的接地夹连到故障设置与检测连接平台就近的接地点上，两个探头的探针分别连接CA66aVCU模块线束连接器A的H5测量点和G5测量点，对HBCAN的CAN-H和CAN-L波形进行测量，正常应该有如图所示波形，若哪根CAN线波形异常，则需对其进行线束测量；若以上皆无异常则需更换整车控制器。（5）经测量最后确定，整车控制器HBCAN的CAN-H线路断路，导致整车控制器故障。05技能实训3.任务实施对导致故障的线束进行修复。故障修复05技能实训3.任务实施确认故障排除（1）整车打到ON档，使用诊断仪，可以正常进入整车控制器，对故障码进行彻底清除，并确认故障码不再出现。05技能实训3.任务实施确认故障排除（2）整车打到ON档，确认仪表故障提示灯提示消失，车辆正常Ready，整车可以正常高压上电。05技能实训3.任务实施故障诊断与排除结束后，对所使用工具和设备进行归位，保持工位整洁有序。工位整理05技能实训4.任务工单及评价车载网络CAN总线的故障诊断与排除姓名班级组号实训日期成绩评分日期1.任务准备项目内容实训室新能源汽车整车实训室工具数字式万用表、示波器、探针、跨接线、车用诊断仪等设备吉利几何G6和故障设置与检测连接平台（连接并设置好）资料教学课件、视频教学资料、原车电路图册、原车维修手册等车载网络CAN总线的故障诊断与排除05技能实训4.任务工单及评价2.任务实施车载网络CAN总线的故障诊断与排除具体步骤完成情况遇到的问题及解决方法步骤一

故障确认1.确认故障现象。步骤二

故障分析1.使用诊断仪进行数据采集。2.根据故障现象，判断故障原因。是否是否是否车载网络CAN总线的故障诊断与排除05技能实训4.任务工单及评价2.任务实施车载网络CAN总线的故障诊断与排除具体步骤完成情况遇到的问题及解决方法步骤三

故障检测1.整车控制器供电和接地测量。2.确定整车处于ON档。3.根据高速CAN波形进行示波器参数设置。是否是否是否车载网络CAN总线的故障诊断与排除05技能实训4.任务工单及评价2.任务实施车载网络CAN总线的故障诊断与排除具体步骤完成情况遇到的问题及解决方法步骤三

故障检测4.