汽车电器构造与维修（第2版）课件：车载网络

汽车电器构造与维修（第2版）

车载数据网络为了简化汽车电气线路，提高各电控单元之间的通信速度，降低故障频率，以往用于工业控制的计算机通信的高速通信总线技术被应用到汽车上，车载数据网络传输系统由此而生，车载数据网络现已成为汽车电子领域的核心关键技术。

模块描述

模块导航１.培训时间:建议24学时２.

培训目标（1）了解车载网络的结构及应用背景,掌握车载网络的基础知识；（2）熟悉CAN、FlexRay、LIN和MOST总线以及蓝牙系统的特点及

应用；（3）能够进行总线的检测与简单维修工作。培训要求2026/8/23车载数据网络基础CAN总线FlexRay总线课题1课题2课题3LIN与MOST总线和蓝牙系统车载网络系统的检修课题4课题5车载网络功能与基本结构总线应用与分类一二课题1车载数据网络基础一、车载网络功能与基本结构

1.

车载网络的应用背景2．数据传输总线的特点奥迪A8_10款95个控制单元的安装位置：1.车载网络的应用背景针对传统汽车电气线路的弊端，汽车制造商和相关研发机构开始考虑设计传感器信息和执行器资源共享的控制系统。他们重新设计和组织控制单元，使控制单元的功能更加集成化。现有主流汽车电气系统已成为一个复杂的系统，并且都集中在驾驶室控制，激化了汽车新技术的发展应用与汽车线束根数及线径急剧增加的矛盾。为解决以上问题，现代汽车普遍采用车载数据网络（也称数据传输总线），使汽车性能得到了极大的提升。2．数据传输总线的特点2．数据传输总线的特点●可靠性高。传输故障（无论是由内部还是外部引起的）能准确识别出来。●使用方便。如果某一控制单元出现故障，其余系统能保持原有功能，以便进

行信息交换。●数据密度大。所有控制单元在任一瞬时的信息状态均相同，这样两控制单元

之间不会有数据偏差。如果系统某一处有故障，那么总线上所有连接的元件

都会收到通知。●可以进行设备之间的通信，丰富了功能。●通过信息共享减少传感器信号的重复数量。●简化线束。车载电控系统经历了中央电脑集中控制、多电脑分散控制和网络

控制三个进化阶段，使线束得到进一步的简化。线束的简化，可以减少质量，降低成本,减少线束尺寸，减少连接器的数量。例如：同一款车同等配置下，可以看出采用车载网络可以大大简化汽车线束。车载电控系统经历了中央电脑集中控制、多电脑分散控制和网络控制三个进化阶段二、总线应用与分类

1.

车载数据网络的总体架构2．总线类型与特点1.车载数据网络的总体架构

2.总线类型与特点

总线类型：（1）CAN总线（2）FlexRay总线（3）LIN总线（4）MOST总线2.总线类型与特点

主流车型总线类型规格与特征CAN总线的结构原理CAN总线的传输原理CAN总线的应用实例一二三课题2CAN总线一、CAN总线的结构原理1.控制单元2.控制器和收发器3.传输线缆4.网关一、CAN总线的结构原理CAN总线双绞线结构CAN总线双绞线的电压状态1.控制单元控制单元即网络的一个节点。控制单元接收来自传感器的信号，将其处理后再控制执行元件动作，同时该控制单元还根据需要将传感器信息通过CAN总线发送给其他控制单元。控制单元主要构件有CPU、CAN控制器和CAN收发器，另外带有输入/输出存储器和程序存储器等。2.控制器和收发器每一个CAN节点上都接有一个控制单元，每一控制单元中均设有一个CAN控制器和一个CAN收发器。CAN控制器主要用来接收微处理器传来的信息，对这些信息进行处理并传给CAN收发器，同时CAN控制器也接收由CAN收发器传来的数据，对这些数据进行处理，并传给控制单元中的微处理器。3.传输线缆不同网络的CAN总线传输用的双绞线4.网关奥迪A8_10款车型的数据总线网关（诊断接口）4.网关数据总线诊断接口（网关）数据的传递原理二、CAN总线的传输原理1.CAN总线数据的基本格式2.数据发送过程3.接收过程3.传输仲裁二、CAN总线的传输原理CAN总线的电话会议模式CAN总线数据包的结构1.CAN总线数据的基本格式CAN总线数据传输过程2.数据发送过程单线制的CAN总线数据发送过程：3.接收过程单线制的CAN总线数据接收过程：4.传输仲裁如果多个控制单元同时发送信息，那么数据总线上就必然会发生数据冲突，为了避免发生这种情况，数据传输总线的每个控制单元在发送信息时通过发送标识符来识别，用标识符中位于前部的“0”的个数代表信息的重要程度。每个发射器将传送线（Tx）和接收线（Rx）的状态逐位进行比较，所有的控制单元都通过各自的接收线来监控总线并获知总线的状态，保证按重要程度的顺序来发送信息。三、CAN总线的应用实例大众速腾轿车CAN总线结构：FlexRay总线的结构原理FlexRay总线结构FlexRay总线诊断一二三课题3FlexRay总线一、FlexRay总线的结构原理1.传输原理2.FlexRay总线协议1.传输原理FlexRay总线原理类似索道缆车运行2.FlexRay总线协议FlexRay协议的通讯周期FlexRay协议的静态段、动态段和网络空闲时间二、FlexRay总线结构1.拓扑结构2.功能流程1.拓扑结构奥迪A8_10款FlexRay总线网络2.功能流程（1）唤醒（2）启动阶段（3）初始化阶段（4）信号状态（1）唤醒如果FlexRay总线处于休眠模式，系统会先通过唤醒过程使FlexRay变成待机模式。即使激活所有接线端30的用户，FlexRay总线也无法主动进行通讯。唤醒时，唤醒控制单元在FlexRay总线上发送“唤醒符号”。在发送前总是要延时确定FlexRay总线上是否真的没有通讯，所有控制单元是否真的都处于休眠状态。（2）启动阶段启动后，FlexRay总线才有真正的通讯。启动，指的就是网络的启动，只能由“冷态启动”控制单元完成。第一个向FlexRay总线发送信息的“冷态启动”控制单元开始启动过程。“冷态启动”和同步控制单元将会启动网络，并建立同步。（2）启动阶段①“冷态启动”和同步控制单元有：●数据总线诊断接口J533●ABS控制单元J104●电子传感器控制单元J849②“非冷态启动”控制单元则不会启动FlexRay总线，对建立同步也没

有帮助。只有当两个以上其它总线用户在FlexRay总线上发送信息

后，非冷态启动控制单元才可以发送信息。非冷态启动控制单元有：●车距控制装置控制单元1J428●车距控制装置控制单元2J850●图像处理控制单元J851●四轮驱动系统控制单元J492●水平高度调节系统控制单元J197（该控制单元无法启动网络，但是对同步有帮助）（3）初始化阶段引导启动过程的冷态启动控制单元1以本身未经修正的时基开始传输数据。冷态启动控制单元2与冷态启动控制单元1的数据流建立同步。仅当两个以上冷态启动控制单元开始通讯后，非冷态启动控制单元才与FlexRay总线建立同步。（4）信号状态FlexRay总线的两条导线，分别是“Busplus”和“Busminus”。两条导线上的电平在最低值1.5V和最高值3.5V之间变换。FlexRay信号状态FlexRay的信号状态有三种：

“空闲”-两导线的电平都为2.5V

“Data0”-Busplus上低电平，Busminus上高电平

“Data1”-Busplus上高电平，Busminus上低电平三、FlexRay总线诊断1.使用检测仪诊断2.出现故障时FlexRay总线的表现1.使用检测仪诊断下例FlexRay总线故障可以用车辆诊断测试仪诊断（地址码19–数据总线诊断接口）：●控制单元–无通讯●FlexRay数据总线损坏●FlexRay数据总线初始化失败●FlexRay数据总线信号出错2.出现故障时FlexRay总线的表现（1）一条导线对地短路数据总线诊断接口J533识别到一个持续不变的压差。相关的总线支路会关闭，直到再次“空闲”，也就是说，识别到休眠模式的电平。（2）两条导线相互短路数据总线诊断接口J533识别到“空闲”电压持久不变。该总线支路上将再也无法发送和接收数据。（3）控制单元持续发送“空闲”数据总线诊断接口J533识别到总线支路“空闲”，会关闭总线支路。2.出现故障时FlexRay总线的表现（4）FlexRay导线的维修维修FlexRay双绞线的要求LIN总线MOST总线蓝牙系统一二三课题4LIN和MOST总线和蓝牙系统一、LIN总线LIN总线即局域互连网络，它是一个汽车底层网络协议，其功能是提供出一个价格低廉、性能可靠的低速网。LIN总线是单线式总线，无需屏蔽。在汽车网络层次结构中作为低端网络的通用协议，并逐渐取代目前其他各种各样的低端总线系统。LIN总线典型的应用是车上传感器和执行器的连网。随着CAN总线的应用，现代汽车电子系统实现了多路传输，尽管CAN总线系统的电控单元间的连接已经最优化了，但一个电控单元和它的传感器、执行器之间的连接并不一定是多路传输，LIN总线的使用几乎使所有控制单元和其传感器、执行器间也都实现了多路传输，构建起二级网络，进一步优化了车辆线束。二、MOST总线MOST总线数据网络结构二、MOST总线MOST网络非常适应汽车媒体设备应用的需要而且其具有性能可靠、成本低、系统简单、结构灵活、数据兼容性好等特点。因此，汽车行业已经把MOST技术作为车载多媒体系统的标准。三、蓝牙系统蓝牙技术是一种无线数据与语音通信的开放性标准，它以近距离无线连接为基础，为固定与移动设备通信环境建立一个特别连接，其最大有效传输距离为10m。车载蓝牙系统的短距离无线电收发器（发射器和接收器）直接安装在所选用的移动装置内或集成在适配器（如PC卡、USB等）内。蓝牙系统使用2.45GHz的波段来进行无线通信，该波段在全世界范周内都是免费的。由于该频率的波长非常短，因此可将天线、控制装置和编码器、整个发送和接收系统等装置集成到蓝牙模块上。车载网络常见的故障类型故障代码检测网络导线与光纤的维修一二三课题5车载数据网络系统的检修一、车载网络常见的故障类型1.汽车电源系统故障2.节点故障3.通信线路故障4.发送错误指令1.汽车电源系统故障CAN总线的核心部分是含有通信IC芯片的电控单元（ECU），ECU正常工作电压是10～15V，如果电源系统提供的电压低于该值范围，就会造成一些对工作电压要求较高的ECU出现短暂的停止工作，从而使整个CAN总线系统出现无法通信的状况。2.节点故障节点即CAN系统的控制单元，节点故障就是ECU本身故障，包括硬件故障和软件故障。软件故障就是传输协议或本身软件程序存在缺陷或冲突。如软件版本未升级，使总线传输系统出现混乱而无法工作；硬件故障即通信芯片或集成电路损坏，导致系统无法正常工作。3.通信线路故障通信线路故障即总线的短路、断路等引起通信信号衰减和失真，导致多个控制单元无法接受准确信号而不工作或错误工作，引起系统混乱或瘫痪。4.发送错误指令在网络覆盖的控制单元内，某些电控单元由于受到外界干扰，错误地向执行器发出指令，使一些执行器无法正确工作。二、故障代码检测1.电脑诊断仪操作过程2.读取故障码的前置条件1.电脑诊断仪操作过程以大众迈腾车型为例，使用诊断仪（VAS5051、VAS5051B及金奔腾929等）进行操作，步骤如下：关闭点火开关，连接诊断仪插头；①打开点火开关，点击“车辆自诊断”；②点击“车载诊断（OBD）”；③点击“网关安装列表”；④在列表中显示红色是有故障的系统，逐个打开查询并输出故障码；⑤分析处理故障码；⑥按照保养数据表要求，读取并记录相关数据块(节气门开度、空气流量/

进气压力等)；⑦关闭点火开关，取下诊断仪插头，完成自诊断。1.电脑诊断仪操作过程2.读取故障码的前置条件使用电脑诊断仪检测故障码时，为保证数据的准确性，须实现达到以下条件：①发动机怠速运转；②关闭空调及其它所有用电器；③发动机水温在85℃以上；④发动机没有漏气等故障。三、网络导线与光纤的维修1.CAN线束的维修2.光纤的维护1.CAN线束的维修CAN双绞线的维修要求2.光纤的维护光纤传输的衰减损耗2.光纤的维护光纤波纹管的正确安置

模块小结

1.目前存在的多种汽车网络标准，其侧重的功能有所不同。按照