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汽车电控系统实务:模块8总线系统的检修

时间:2023-10-08 理论教育 版权反馈
【摘要】:学习丰田卡罗拉汽车CAN通信总线系统的组成及位置、故障码、故障症状及故障组合表,以及检测CAN通信系统故障的注意事项。为了尽可能减少这些不利因素,针对车载网络使用了网络系统,也称为总线系统。总线系统还可通过“串行接口”使车内各个控制单元联网,通过信息共享减少传感器的数量,由此产生的优势促进了这些系统在车辆上的应用。

汽车电控系统实务:模块8总线系统的检修

学习目标】

1.了解常规布线方式的特点。

2.掌握数字系统的十进制二进制十六进制等概念。

3.理解信息传输方式的模拟传输、数字传输、二进制传输、信号电平、代码表示、比特和字节、接口连接方式、接口数据传输方式、数据传输的数据格式、串行接口的传输速度和传输形式等概念。

4.掌握K总线、LIN总线、CAN总线、MOST总线、byteflight系统、FlexRay和TTP系统的种类、组成、结构、功能及维修注意事项。

5.掌握网关的连接,网关内的通信路径和网关的转换信息。

6.通过实践操作,学习丰田卡罗拉汽车Lin通信系统的端口、故障码表和故障症状表。学习丰田卡罗拉汽车CAN通信总线系统的组成及位置、故障码、故障症状及故障组合表,以及检测CAN通信系统故障的注意事项。

【基本理论知识】

目前,从小型车辆到高级车辆都使用了大量的电子装置,车用电子控制系统、传感器和执行机构的数量不断上升,同时因电子控制系统功能的加强、控制要求的精确化,多采用集成电路,其复杂性增加。在未来几年内,车辆还会使用更多的电子控制系统。

如果仍采用常规布线方式,即电线一端与开关相接,另一端与用电设备相通,将导致车上电线数目急剧增加,同时复杂电路也降低了汽车的可靠性,增加了维修难度。据统计,一辆充满电子装备的现代汽车上约计需1200根单独导线,其导线长度可达2000m,电气节点达1500个,因此,减轻导线重量已成为必须解决的问题。

另外从布线角度分析,传统的电气系统大多采用点对点的单一通信方式,两个控制单元之间有几个信号传递就需要几条信号传输线,这样就会使控制单元针脚数增加,使线路复杂,从而使得在有限的汽车空间内布线越来越困难,限制了功能的扩展。

另外,汽车上还大量使用了电子控制系统控制单元,并要求控制单元之间进行数据交换。通常情况下,通过信号线路传输数据。但由于控制单元的功能越来越复杂,因此只能以更高的成本实现这种数据传输方式。

由此产生的布线成本高、生产成本高、车内空间要求高、组件配置难以控制、整个系统可靠性下降、出现老化、故障的概率也随之提高等各种原因限制了车辆电气化的进程。为了尽可能减少这些不利因素,针对车载网络使用了网络系统,也称为总线系统。

总线系统具有提高整个系统的可靠性、降低布线成本、减少各种电缆数量、减小导线束横截面、灵活布线、可多重使用传感器、能够传输复杂数据、进行系统变更时灵活性较高、随时能够扩展数据范围、可为客户实现新功能、能继续有效诊断、降低硬件成本的优点。总线系统还可通过“串行接口”使车内各个控制单元联网,通过信息共享减少传感器的数量,由此产生的优势促进了这些系统在车辆上的应用。

1.数字系统

计算机技术采用了三种重要的数字系统:十进制、二进制和十六进制数字系统。

(1)十进制 十进制是一种常用的阿拉伯数字系统,以10为基数,就是说每个数位都有十个不同的符号。因此,每一位数位都有十种不同的表示方式:0,1,2,3,4,5,6,7,8,9。表示两位数有100方式,第一位数字的10种表示方式乘以第二位数字的10种表示方式,即102=10×10=100种表示方式。同理,表示三位数的方式为:103=10×10×10=1000种表示方式,此时涉及10的乘方,各位值从左到右依次增加十倍。

(2)二进制 二进制是数据处理方面最常用的数字系统之一,因为它只能识别0和1两种状态,即接通或关闭,高电压或低电压。每个字符、图片甚至声音都由特定顺序的二进制字符构成,例如10010110。计算机或控制单元通过这种二进制码处理信息。

(3)十六进制 十六进制用于缩短二进制字符,两个十六进制数字可表示八位二进制数字。

2.信息传输方式

(1)模拟传输 “模拟”这个概念来源于希腊语(analogos),表示“类似于”。模拟显示数据是指通过直接与数据成比例的连续变化物理常量进行表示,如图8-1所示,其中U为电压,t为时间(下同)。模拟信号可以采用0%~100%的任意值,该信号为无级方式。例如指针式测量仪器、水银温度计和指针式时钟。

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图8-1 模拟信号

比如,听音乐时耳朵接收到模拟信号(声波连续变化),电气设备(音响系统收音机、电话等)以同样的方式通过连续变化的电压表示出这种声音。但当这种电信号由某一设备向另一设备传输时,接收装置接收到的信息与发射装置发送的信息并不完全相同,这是由于电缆长度、导线电阻、无线电波、移动无线电信号等干扰因素造成的。所以出于安全技术的原因,在车辆应用方面不通过模拟方式传输信息。此外,电压变化太小也无法显示出可靠的数值(如ABS,安全气囊发动机管理系统等)。

(2)数字传输 “数字”这个概念来源于拉丁语“Digitus”,表示手指或脚趾。因此,“数字”就是指可以用几个手指就算清的所有事务,更确切地说,就是分为各个独立阶段的所有事务。

数字表示方式就是以数字形式表示不断变化的参数。尤其在计算机内,如图8-2所示,所有数据都以“0”和“1”的序列形式表示出来(二进制)。因此,“数字”是“模拟”的对立形式,例如数字万用表、数字时钟、CD和DVD。

(3)二进制传输 “Bi”一词来源于希腊语,表示“2”。因此,一个二进制信号只能识别两种状态:0和1,或高和低(图8-3)。例如:车灯亮起或车灯未亮起、继电器已断开或继电器已吸合、供电或未供电。

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图8-2 数字信号

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图8-3 二进制信号

1—高 2—低

(4)信号电平 为了能够清楚区分车辆应用方面的高和低两种电平状态,明确规定了每种状态的对应范围:即如图8-4所示的高电平为6~12V,低电平为0~2V,2~6V之间的范围即所谓的禁止范围,用于识别故障。

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图8-4 信号电平

1—高电平范围 2—禁止范围 3—低电平范围

(5)代码表示 代码就是以一组字符集表示另一组字符集的明确规定,例如莫尔斯电码,该电码的每个字母和数字都通过不同长度的信号序列进行加密。大家熟悉的求救信号SOS(saveour souls-救我们的生命)用莫尔斯电码表示为:短短短(S)、长长长(O)、短短短(S)。

代码用于将通过加密形式表示的信息转化为另一种表示形式,但信息内容保持不变。例如,计算机用户按压键盘上的D键,该字母就会以一个二进制序列01000100表示出来(设码),这个字符序列随即通过导线以电信号形式从键盘处传输至计算机,计算机将该字符序列正确解释(解码)为字母D,该字符序列及其电信号称为设码信息。

(6)比特和字节 计算机中的所有信息都以比特(二进制数字=最小信息单位)为单位进行存储和处理。因此,必须将所有数据(字母、数字、声音和图片等)转换成二进制代码,以便在计算机中进行处理。最常用的系统和代码用8bit(比特)表示一个字符,8bit构成一个字节,可以对256个字符进行设码。更大字节单位的常用名称有:1KB(千字节)=210,即1024字节;1MB(兆字节)=220字节,即1024KB(1048576字节);1GB(千兆字节)=230字节,即1024MB(1073741824字节)。这里的换算系数不是1000,而是1024。

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图8-5 接口

1—计算机 2—接口 3—软件 4—硬件

(7)接口连接方式 如图8-5所示,接口负责建立计算机与周围环境(其他设备)之间的连接。为了通过接口正确传输数据,所有设备必须使用相同的硬件和软件。如果无法满足这些前提条件,则由一个网关(控制单元)来完成。通过接口连接不同设备时有点对点连接、多点连接两种连接方式。

1)点对点连接。点对点连接仅适用于在一条传输路径上连接两个设备。图8-6表示的是一种点对点连接方式,这两个控制单元通过K总线相互连接。

2)多点连接。如图8-7所示,多点连接时可在同一传输路径上连接两个以上的设备。为此必须为各设备分配明确的代码(地址),以便设备能够有针对性地做出响应。传输路径的控制功能主要分配给其中一个设备,该设备变为主控控制单元,其他所有设备都具有副控功能。

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图8-6 点对点连接

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图8-7 多点连接

(8)接口数据传输方式 无论传输方向如何,通过接口进行数据传输时都有单工传输、半双工传输和全双工传输三种基本运行模式。

1)单工传输。如图8-8所示,只能朝一个方向传输数据,即单向传输:发送装置向接收装置传输数据,例如PC—打印机。

2)半双工传输。如图8-9所示,两个设备可以相互交换数据,在此过程中,二者可以交替充当发送装置或接收装置,但无法同时传输数据。例如:按压对讲机的某一特定按钮时只能讲话(发送),接听(接收)时必须松开该按钮。

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图8-8 单工传输

1—发送装置 2—数据 3—接收装置

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图8-9 半双工传输

1—发送装置 2—数据 3—接收装置 4—开关

3)全双工传输。如图8-10所示,可以同时朝两个方向传输数据,即双向传输,每个方向都有一根专用导线(数据通道)。例如:使用电话时可同时进行发送和接收(讲话和接听)。

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图8-10 全双工传输

1—发送装置 2—数据 3—全双工传输

(9)数据传输的数据格式 对某一信息进行加密时,通常使用7位代码(ASCⅡ)或8位代码(IBM:扩展ASCⅡ码)。因此,数据传输的常用单位为一个8位代码等于1字节。根据发送装置向接收装置传输信息时各字节的方式,分为并行和串行传输形式。

1)并行传输形式。如图8-11所示,进行并行数据传输时,发送装置向接收装置同时(并行)传输7~8位数据。以并行形式传输数据时,两个设备之间的电缆必须包括7或8根平行排列的导线(加接地导线)。

并行传输有位并行、字节串行,需要较高的传输速度时,通常使用这种传输方式。但是由于插接装置和电缆方面的费用较高,因此只能在传输路径较短时采用并行传输方式,例如PC—打印机。

2)串行传输形式。如图8-12所示,串行接口主要用于在数据处理设备之间进行数字通信。在一根导线上以比特为单位依次(连续形式)传输所需数据。这种传输方式的优点是降低了布线的时间和成本,缺点是延长了传输时间。一个8位并行接口可在一个时间单位内传输一个数据字节,而一个串行接口至少需要八个单位时间才能传输相同字节的数据。不过,传输距离越长就越能体现出串行传输的优势。因此串行传输具有位并行、字节串行的特点。

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图8-11 并行传输形式

1—发送装置 2—数据 3—接收装置 MSB—最高值数位 LSB—最低值数位

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图8-12 串行传输形式

1—发送装置 2—数据 3—接收装置

(10)串行接口的传输速度和传输形式 为满足控制单元之间传输数据量较小、抗干扰能力(屏蔽导线)要求较高、节省电缆、传输距离较长等要求,大多使用串行接口。

串行数据传输的主要问题在于发送和接收装置之间数据流的时间同步性。发送装置根据节拍频率发送一个规定长度的数据位。只有当接收装置未在相同时间周期内对数据位进行分析时,传输数据中才会出现错误。传输速度称为波特率。以此可以说明每秒钟传输多少个信号状态(符号)。根据传输方式,一个符号也可以传送多位数据(并行)。此时的波特率小于比特率。只有当每个符号只传送一位数据时(串行),比特率才与波特率相等。一位数据的传输时间可通过波特率的参数算出(1∶波特率)。

1)同步数据传输。如图8-13所示,使用一个共同的时钟脉冲发生器可保持发送装置和接收装置时间管理的同步性,这种方式就是同步传输形式。此时只需使用发送装置的时钟脉冲发生器,必须通过一根单独的导线将其节拍频率传送给接收装置。

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图8-13 同步传输形式

1—同步脉冲 2—数据 3—停止 4—起始 5—接收装置

进行同步传输时,通常以信息组的形式发送数据,为此必须使接收装置与信息组传输同步化。因此,在信息组起始处发送一个起始符号,在停止处发送一个停止识别符号。

2)异步数据传输。发送和接收装置之间最常用的时间管理方式是异步传输形式。进行异步数据传输时,发送和接收装置之间没有共同的系统节拍。通过起始位和停止位识别数据组的开始和结束。只有当接收装置确认已接收到之前的数据后,发送装置才会传输下面的数据,因此这种方式相对较慢。此外,数据传输率还取决于总线长度。进行异步数据传输时,仅针对字符的持续时间建立并保持发送和接收装置之间的同步性,这种方式又称为起止方式。根据每次达到同步所需的时间,此时的比特率低于同步数据传输时的比特率。进行异步传输时,每个字符起始处都有一个起始位,接收装置可通过该起始位与发送装置的节拍保持同步。随后发送5~8位数据位,并可能发送一个检查位(校验位)。

在导线上发送数据位时首先发送最低值数位,最后发送最高值数位,此后还有一或两个停止位,这些停止位用于传输两个字符之间的最小停顿。停止位为接收装置创造了接收下面字符的准备时间。这种由起始位、数据位和停止位构成的单位又称为字符框架。图8-14说明了进行异步数据传输时的字符框架结构。

发送和接收装置的传输形式必须一致,也就是说,两个设备内的波特率、奇偶校验检查、数据位的数量、停止位的数量这些参数需调节为一致。

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图8-14 异步数据形式

1—接收装置 2—起始位 3—最低值数位 4—5~8位数据 5—最高值数位 6—检查位 7、8—停止位 9—自由总线信号

3.总线系统的种类

目前总线系统的数据传输速率在不断上升,常用的有控制区域网的CAN(Controller Ar-ea Network)系统、局部互联协议的Lin(Local Interconnect Protocol)系统,用于汽车多媒体和导航的MOST(Media Oriented System Transport媒体定向系统传输)系统,用于传输特别紧急的byteflight系统,正在发展中的汽车网络技术还有高速容错网络协议FlexRay以及与计算机网络兼容的蓝牙、无线局域网等无线网络技术。

汽车通信网络可以划分为四个不同的领域,车身控制系统、高安全的线控系统、低端控制系统和娱乐信息系统,每个领域都有其独特的要求。

总线系统中一般分为两组:主总线系统和子总线系统。主总线系统负责跨系统的数据交换,子总线系统负责系统内的数据交换,用于交换特定系统内数据量相对较少的数据。主总线系统包括如表8-1所示的总线,子总线系统包括如表8-2所示的总线。图8-15中显示为总线系统,包括K总线及其控制单元、byteflight和PT—CAN三个总线系统。

8-1 主总线系统

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8-2子总线系统

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图8-15 总线系统

(1)K总线 K总线用于将普通车辆电气系统、信息和通信系统及安全系统的组件联网。其他具有通信功能并相互交换数据的控制单元也连接到K总线上,K总线是一个双向单线接口。

由于K总线只用一根单独的导线朝两个方向传输数据,因而采用半双工模式传输数据,每次只能进行发送或接收。由于发送装置并不发送系统节拍,因此以异步形式传输数据。发送和接收装置都使用各自的时钟脉冲发生器,通过所传输字符的起始位使发送和接收装置之间同步。首先发送一个起始位,接收装置可通过该起始位与发送装置的节拍保持同步,随后根据所用代码发送5~8个数据位,并可能发送一个检验位,最后还有两个停止位。停止位用于传输两个字符之间的最小停顿,它们为接收装置创造了接收下面字符的准备时间。在最高值数据位和停止位之间还可插入一个用于确保数据传输的校验位,该校验位负责对所传数据进行简单检查。奇偶性为一个二进制数据值中逻辑为1的电平的数量,如果该数据值的1位数量为偶数(0,2,4,…,),则该数据值具有偶数奇偶性,数量为奇数时(1,3,5…,)具有奇数奇偶性。

可以协调发送和接收装置之间的奇偶校验检查,但无需强制执行。如果具有偶数奇偶性,校验位就会增加“1”的数量使其变成偶数。如果某位已具有偶数奇偶性,发送装置就会将校验位设为逻辑“0”。反之,如果某位具有奇数奇偶性,发送装置就会将校验位设为逻辑“1”,因此,传输时“1”的总数又变为偶数。接收装置对所接收字符的奇偶性进行分析,如果奇偶性与协调结果不符,就会发出传输错误的信号。

如图8-16所示,K总线利用K总线传输信息时,电压电平为0~12V。电压电平由低变高时为逻辑1,由高变低时为逻辑0。

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图8-16 K总线电压电平

(2)LIN总线 开发LIN总线(局域互联网总线)的目的是为汽车行业提供一标准网络,标准化可节省研发、生产、车辆维护方面的成本。LIN总线为最重要的子总线系统,从属串行总线系统,是低成本的汽车总线。

LIN总线由上级控制单元(主控单元)、从属控制单元(副控单元)和单线导线构成。LIN总线使用传统的一根双向绝缘铜导线作为传输介质。总线协议严格按等级分为主控单元和副控单元。一个LIN总线最多只能有一个主控单元,LIN总线的数据传输率为9.6~19.2kBit/s。

某些车型的LIN总线安装在空调器、驾驶人车门模块与驾驶人车门开关组件之间、轮胎充气压力监控装置这些系统内。空调器的操作单元是LIN总线主控单元,LIN总线主控单元将控制单元的请求发送至其系统的副控单元(从属控制单元),LIN总线主控单元控制总线导线上的信息传输情况。

如图8-17所示,每条信息的开始处都通过LIN总线主控单元发送一个信息头,该信息头由一个同步相位(同步间隔和同步字节)构成,后面是标识符字节,可传输2、4或8字节的数据。

标识符用于确定主控单元是否将数据传输给副控单元,或主控单元是否在等待副控单元的答复。信息段包括发送给副控单元的信息。校验和由主控单元通过数据字节构成,位于信息结束处,可为数据传输提供更高的安全性。LIN总线主控单元以循环形式传输当前信息。

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图8-17 LIN总线的信息结构

1—同步间隔 2—同步区域 3—标识符 4—起始 5—停止 6—数据区域 7—校验和 8—信息头 9—信息段

空调器的LIN总线副控单元安装在LIN总线系统设备上(例如用于调节风扇风门的步进电动机),用于空气分布风门的伺服电动机、鼓风机调节器和电气加热器。LIN总线副控单元等待LIN总线主控单元的指令,根据需要与主控单元进行通信。为结束休眠模式,LIN总线副控单元可自行发送序列唤醒信号。

(3)CAN总线 CAN总线的通信介质是双绞线。双绞线一般是由两根截面为0.6mm2的双绞绝缘铜线为其传输介质,一根线为高电位,另一根为反向的低电位(图8-18),这样总体对外电磁辐射相互抵消。它采用短帧结构,传输时间短,具有极好的检错效果,通信速率最高可达1Mbps,数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性。由于具有这种访问方式和根据目标寻址的特性,CAN总线具有与传统布线方式相比数据传输速度更高、提高了电磁兼容性(EMV)、改善了应急运行特性的优点,因此可以通过CAN总线有效建立起非常高效的事件控制系统,支持分布式实时控制的通信网络。在多主控CAN总线中,任意数量总线设备之间可直接进行数据交换。

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图8-18 双绞线

CAN总线可用于车身控制器区域网络或动力传动系统控制器区域网络或底盘控制器区域网络。

如图8-19所示,双绞线在维修时不可只挑出一条电线修护,其最大的非绞长度不超过10cm,不可改变连接点,否则会影响信号的传输。

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图8-19 双绞线的绞接长度

1)车身控制器区域网络。车身控制器区域网络称为K-CAN,传输车身区域内的信息。K-CAN内的组件包括基本控制单元、其他控制单元和总线系统。K-CAN又分为K-CAN系统和K-CAN外围设备,K-CAN使用传输速度为100kBit/s的双绞铜线。图8-20所示为K-CAN系统和K-CAN外围设备,图中含义见表8-3。

8-3 车身控制器区域网络数据帧含义

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图8-20 K-CAN系统和K-CAN外围设备

①K-CAN的结构。K-CAN以与总线结构一致的线性拓扑结构为基础。如图8-21所示,一个总线结构形式网络上的每个终端设备(节点、控制单元)都通过一根共同的导线连接起来。

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图8-21 网络的总线结构

K-CAN是一个多主控总线,连接到该总线上的每个控制单元都可以发送信息。这些控制单元以事件控制方式进行通信。需要传输数据的控制单元在总线未占用时发送其信息;总线占用时,则发送具有最高优先级的信息。

由于没有接收地址,每个控制单元都会接收到所发信息。因此,可以在运行期间向系统中添加其他接收站,无需更改软件或硬件。目前使用双铜导线进行数据传输,但是也可以采用基于玻璃纤维或塑料光缆解决方案。光缆对高温很敏感,如发动机舱内出现的高温。使用双线导线的好处在于,即使出现故障时仍可以利用一根单线导线。K-CAN具有易于安装、易于扩展、导线较短、具有通过一根导线应急运行的优点,但网络扩展能力有限,访问方式复杂。

②终端电阻。从电气角度来看,一根载流导体始终具有欧姆电阻、电感电阻和电容电阻。从一点向另一点传输数据时,这些电阻的总电阻值会对数据传输产生影响。传输频率越高,电感电阻和电容电阻产生的影响就越大。这样,传输导线末端可能会接收到一个无法识别的信号。因此要通过终端电阻对导线进行“适配”,以便保持原有信号。

电感电阻通过导线的线圈效应等产生,电容电阻通过与车身并联布线等产生。在一个总线系统上使用不同的终端电阻,它们通常由总线系统的数据传输频率、传输路径上的电感或电容负荷、进行数据传输的电缆长度等参数决定。导线越长,导线的电感部分就越大。如图8-22所示,控制单元根据电阻值的不同分为基本控制单元和其他控制单元。控制单元内的终端电阻用于确保总线系统内准确的信号流程。

③K-CAN的电压电平。K-CAN高位的电压电平由低变高时为逻辑1,电压电平再次变低时为逻辑0。如图8-23所示,在K-CAN上传输一个优势位时,高位信号CAN-H与低位信号CAN-L导线之间的电压差为3V。CAN-H上对地电压为4V,CAN-L上对地电压为1V。当终端电阻损坏时,电压电平就会改变,这时电压变化会对CAN系统产生影响,使总线设备之间的通信出现问题。

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图8-22 终端电阻

1—控制单元 2—微处理器 3—终端电阻 4—发送和接收单元 5—MOS—Fet

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图8-23 K-CAN的电压电平

④K-CAN上的唤醒功能。通过总线唤醒K-CAN网络上的控制单元,因此取消了以前的总线端15唤醒导线功能。CAN接收装置直接将唤醒信息传输至控制单元的输出级,输出级接通总线端30,设备被唤醒。

⑤识别并关闭故障设备。为了防止故障设备持续干扰总线上的数据通信,CAN协议设有控制单元监控功能。超过规定的错误率时,就会限制相关控制单元的运行自由,甚至断开该单元与网络的连接。

⑥应急运行特性。只有K-CAN具有应急运行特性,在一个CAN导线(芯线)断路,或一个CAN导线(芯线)对地短路,或一个CAN导线(芯线)对供电电压短路时,K-CAN作为单线总线运行。

⑦数据传输。信息以数据帧形式异步(即没有同步脉冲)发送,如图8-24所示,数据帧含有起始标记、标识符(用于标识信息内容及其优先级)、数据帧的长度、长度不超过8字节的原始信息、识别错误的机制、数据帧的结束标记等信息,其表示含义见表8-3。

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图8-24 车身控制器区域网络的信息格式

控制单元需要发送数据时会将其信息发送到总线上,控制单元随即进入发送模式,此时其他所有控制单元都处于接收模式。接收信息后,这些控制单元根据标识符确定该信息是否与其相关。信息结束后,所用控制单元又能够重新通过总线传输数据。但当多个控制单元需要同时发送数据时,就由信息优先级决定首先由哪个控制单元发送。具有最低标识符即最高优先级的控制单元可首先使用总线,此时该控制单元可发送其完整信息,而其他控制单元必须等到总线不被占用。如果准备发送的控制单元识别到总线已占用,其发送请求就会延迟到当前传输过程结束。

⑧信息导向协议。CAN协议的基础不是通过信息接收装置寻址进行数据交换,而是以信息识别(标识符)标识所传输信息的方式传输数据。同时,该标识符还能说明所传信息的优先级。所有控制单元都根据所接收信息的标识符检查该信息是否与其有关。因此,一个、多个或所有总线设备都能够接收信息,或没有任何总线设备接收信息。通过控制单元内集成的信息过滤功能,总线设备可放弃接收无用信息。

⑨信息优先级排序。由于信息标识符同时决定着信息优先级,因此可根据信息重要性进行快速总线访问。特别重要的信息因而能够以较短访问时间访问总线,该访问时间不受总线目前负荷的影响。出现特殊情况时(例如干扰影响时间较长),这种特性也能确保特别重要的信息具有传输优先权。因此,即使在传输能力受限期间,也能够保证系统功能。

⑩多主控功能。授予总线访问权的不是上级控制单元(总线主控单元),每个总线设备都有同等的权利,可在总线未占用的情况下开始发送信息。多个控制单元需要同时发送信息时,一种机制就会决定首先发送哪个信息,这种快速发送标准就是信息优先级。因此,每个总线设备都能直接与其他任何设备进行通信。

⑪ᣘᣢ无损仲裁。由于随时都可以访问总线,因此可能会出现多个设备需要同时占用总线的情况。在其他随机访问总线进程中,这样可能就会破坏所发信息。解决总线访问冲突需要在适当的解决策略范畴内反复占用总线。因此,CAN协议使用了一种程序,该程序可确保始终都发送最重要的信息,这种机制称为无损仲裁。执行这个程序时对各信息标识符进行比较,随即发送最重要(最高优先级)的信息。这种机制可确保总线工作能力,此外还能考虑到信息优先级。

⑪ᣘ⑫识别和处理错误。在车辆上应用CAN协议时对数据传输安全性的要求非常高。为了满足这些要求,CAN协议监控比特和电码格式并进行监控、校验和对比,监控发送装置,监控是否遵守比特设码规定。一旦识别出错误信息,CAN系统就不能发挥正常功能。

⑪ᣘ⑬K-CAN系统外围设备。车辆控制单元的数量分配给了两个“独立的”总线系统。将K-CAN划分为系统和外围设备减轻了总线系统的负荷,从而可以更好地使用总线,即使在发生碰撞的情况下。发生碰撞时,可能会因K-CAN内短路造成零件失灵,K-CAN外围设备就会延伸到这些危险区域内。当K-CAN外围设备失灵时,K-CAN系统仍保持可用性

分开K-CAN系统和外围设备具有可随时通过总线扩展车辆组件,通过使用第二根导线降低总线系统上总线设备的数据载荷,提高可靠性的优点。

2)底盘控制器区域网络。CAN系列的另一个总线是底盘控制器区域网络(F-CAN),其构造和功能与K-CAN完全相同,但F-CAN只用于传输底盘组件的数据,例如图8-25所示的动态稳定控制系统。

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图8-25 底盘控制器区域网络(动态稳定控制系统)

1、2—动态稳定控制系统传感器 3—主动转向系统伺服电动机 4—转向柱开关中心 5—动态稳定控制系统 6—主动转向系统的F-CAN

3)动力传动系统控制器区域网络。动力传动系统控制器区域网络(PT-CAN)访问方式、根据目标寻址的特性和数据交换与F-CAN一样。但PT-CAN的传输速度为500kbit/s,是车辆上最快的CAN总线。如8-26所示,该总线将所有属于传动装置的控制单元和模块连接在一起,所有总线设备以并联方式连接,进行动力传动和底盘方面之间进行数据交换。这种CAN总线的特点是使用了三根导线,而不是过去的两根导线,第三根导线作为唤醒导线使用,与CAN总线的原有功能无关。

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图8-26 动力传动系控制器区域网络

①PT-CAN的电压电平。图8-27中CAN-H为CAN高位信号,CAN-L为CAN低位信号,U为(总线电平),t为时间。总线未启用时低位和高位的总线电平为2.5V,启用总线后,CAN低位的电压电平降低到低位1.0V,而CAN高位的电压电平升高到高位4V,因此为逻辑1。

②终端电阻。如图8-28所示,PT-CAN的终端电阻用于确保总线系统内准确的信号流程。PT-CAN的终端电阻安装在距离最远的两个控制单元上,两个电阻并联连接得到总电阻,可在CAN-H和CAN-L导线之间的总线上测到该电阻。

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图8-27 PT-CAN的电压电平

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图8-28 PT-CAN的终端电阻

1—控制单元 2—微处理器 3—终端电阻 4—发送和接收单元 5—MOS—Fet

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图8-29 汽车的多媒体系统

③PT-CAN网络内的唤醒导线。PT-CAN网络内的唤醒导线是一根单独的导线,唤醒导线与PT-CAN的原有功能无关。唤醒导线可使控制单元从休眠模式(节电模式)进入正常运行模式。

④PT-CAN的数据传输。PT-CAN的数据传输方式与K-CAN相同。

⑤识别和处理错误。PT-CAN的识别和处理错误与K-CAN相同。

(4)MOST总线 如图8-29所示,由于汽车的多媒体系统包括电话、收音机、电视、导航系统、CD换碟机、放大器和多功能信息显示屏(车载监视器),在后继研发的车辆上所用的多媒体组件不断增多,组件功能范围也不断扩展,这些组件组成的新逻辑网络大大增加了系统的复杂性。由于以前使用的总线系统已无法应对这种系统的复杂性,因此需要一种新型总线技术,即MOST总线。

MOST总线是一种专门针对车内使用而开发的、服务于多媒体应用的通信技术。MOST意为“多媒体传输系统”。MOST总线利用光脉冲传输数据,MOST总线传输控制单元、音频、视频和导航数据;MOST技术提供了一种控制数据多样性和数据复杂性的逻辑框架模型,可达到较高的数据传输率,在不相互干扰的前提下,并行同步提供信息和娱乐服务,具有良好的电磁兼容性。

1)光缆。由于传输数据、声音或图像时的数据量越来越大,光缆技术在确保传输大量数据的同时提供其他优势,已应用于电信和工业设备。使用铜导线时,较高的数据传输率会造成较强的电磁辐射,可能会干扰车内的其他功能。与铜导线不同的是,提供相同带宽时,光缆所需安装空间较小,比铜导线更轻。与数据传输时铜导线上传输数字或模拟电压信号不同,光缆传输的是光线。

最常用的光缆包括塑料光缆和玻璃光缆。与玻璃光缆相比,塑料光缆具有纤维横截面更大,简化技术制造过程;对灰尘相对不敏感;更易于使用(因为塑料不会像玻璃那样破碎);更易于处理,能够剪切、打磨或熔化;成本低廉的优势。

①结构。如图8-30所示,光缆是一根较细的圆柱形塑料纤维,外面包裹着一层较薄的护皮。真正的光缆包裹在护皮材料内,护皮材料仅起到保护光缆本身的作用。

②光学传输原理。原则上来说,任何通过光辐射传输电信号的系统都由图8-31所示的组件构成。信号对辐射源进行控制,使该光源的辐射强度与信号的波动情况相对应。

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图8-30 光缆的结构

1—纤维内芯 2—护皮 3—缓冲保护层

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图8-31 光学信息系统和传统信息系统对比

A—光传输 B—电传输 1—信号源 2—发光二极管(发送二极管) 3—光缆 4—光电二极管(接收二极管) 5—接收装置 6—解调器(调制解调器的接收部分) 7—导线 8—调制器(调制解调器的发送部分)

比较光学信息系统和调制解调器传输系统(计算机—互联网),可发现两个系统很相似。

光缆承担传输通道的功能,其对外部电磁影响特别不敏感。通过调制解调器传输时,数字信号通过调制解调器的发送部分(即调制器)转化为模拟信号,这些模拟信号通过电话网络传输给下一台计算机。在这台计算机上,调制解调器的接收部分(即解调器)将模拟信号转化为数字信号。而在进行光学信息传输时,通过一个发光二极管将数字信号转化为光信号,这些光信号通过光缆传输至下一个控制单元。在该控制单元处,光电二极管将光信号重新转化为数字信号。

如图8-32所示,由控制单元产生的电信号在一个发送组件内转化为光信号后射入光缆内。纤维内芯用于传导光波,其外裹有一层护皮,以免光线溢出芯外。护皮可反射光线,从而使光线继续在芯内传送。

如图8-33所示,光线以此方式经过光缆,通过一个接收组件,光线再次转化为电信号。在纤维内传输的光线随着传输距离的加大逐渐减弱,这一过程称为衰减。

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图8-32 通过光线进行数据传输的原理

1—发送二极管 2—护皮 3—纤维内芯 4—接收二极管

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图8-33 光缆内的光线衰减

1—发送二极管 2—护皮 3—纤维内芯 4—接收二极管

用于数据传输的光学总线系统的光线长度为650nm(红光)。可使用不同的外壳颜色区分不同总线系统的光缆,其中橙色为保养维修线。

③注意事项。对带有光缆线束的车辆进行工作时必须特别小心。与铜电缆不同,光缆损坏时不会立即产生故障,而是在日后使用中用户才能察觉出来。

判断信号质量的一个标准就是衰减度。过度衰减可能是由弯曲半径小于5cm、弯折光缆、纽结或挤压光缆、光缆缓冲保护层损坏、光缆过度伸长、开口端有污物或油脂、开口端有刮痕和光缆过热等不同原因造成的。

塑料光缆的弯曲半径不得小于50mm。如图8-34所示,弯曲半径更小时会影响光缆的性能,甚至造成塑料光缆完全损坏,光线会从过度弯曲部位射出,因为此处无法正确反射光线。

安装时切勿纽结光缆,因为这会损坏纤维内芯和护皮。如图8-35所示,部分光线会在纽结部位发生散射,从而造成传输损失。即使仅仅短促纽结过一次,也会损坏光缆。

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图8-34 塑料光缆半径

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图8-35 塑料光缆纽结

如图8-36所示,还要避免挤压光缆,因为挤压可能会造成光缆横截面永久变形,传输时就会丢失光线。线束所系电缆扎带过紧也可能会造成挤压。

如图8-37所示,与铜导线不同的是,光缆上的摩擦部位不会造成短路,而会造成光线损失或使外部光线射入,系统就会受到干扰或完全失灵。

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图8-36 光缆上的挤压部位

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图8-37 光缆上的摩擦部位

过度伸长会使芯线拉长并减小纤维内芯横截面面积,从而减少通过的光量,如图8-38所示。

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图8-38 光缆过度伸长

光缆过热时不会立即产生故障,而是在日后使用中才会造成损坏。例如,油漆烘干或焊接时不得超过85℃。

端面有污物或划痕时也可能导致出现问题。虽然可以避免无意中接触端面,但操作不当仍可能会造成故障。如图8-39所示,光缆端部的污物会吸收光线,妨碍光线射入和射出,造成衰减程度过大。如图8-40所示,端面有划痕时会使到达该处的光线形成散射,从而减少到达接收装置的光线。

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图8-39 光缆端面有污物

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图8-40 光缆端面有划痕

MOST总线内的光缆只允许在两个控制单元之间维修一次。维修时,为了将套管正确安装在光缆上,可使用专用卷边钳进行维修,保证剪切后的端面与光纤线中轴线垂直,这样才能保证正常的光波传导。

2)MOST总线的功能。MOST总线采用环形光缆结构,光缆用作传输媒介,通过光脉冲传输数据,只能朝一个方向传输各种数据(控制单元、音频和图像数据)并提供各种数据服务。MOST总线各组件通过利用即插即用(连接后即可使用)原则,组成一个中央单元,相互影响,并可以非常简单地通过各组件扩展系统。

MOST总线能够控制并动态管理分布在车内的各项功能,它不仅能够传输控制数据,还能传输传感器数据,数据传输率较高,达22.5MBit/s,将控制单元的节点分配到总线内,并能实现同步或异步数据传输。

由于MOST总线有较重的欧规味道,以致美国车系的采用比例偏少,仅占9%,而欧洲车系采用最多,达58%,亚太车系则介于两者间,为33%。

①环形结构。如图8-41所示,在环形结构网络内每个终端设备(节点、控制单元)都通过一个环形导线连接。允许发送的信息在该环形导线上循环运行,该信息由每个节点(控制单元)读取并继续传送,某一节点需要发送数据时,会将“准备发送”信息转换为“占用”信息,随后添加接收装置地址、一个故障处理代码和相关数据。为了保持信号强度,数据包经过的节点会再次产生相关数据(转发器)。

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图8-41 网络的环形结构

R—接收装置 T—发射装置

作为接收装置分配有地址的节点,复制这些数据并以循环形式继续发送。数据再次到达发送装置时,发送装置就会将数据从循环中清除并重新发出“准备发送”信息。

物理上的光线方向由主控控制单元(例如多功能音频系统控制器)至光缆插接器,再从插接器处至控制单元(例如行李舱内的CD换碟机)。光线从最后一个控制单元处通过快速编程插头返回主控单元。环形结构具有分布式、巨大的网络扩展能力控制的优点,但存在故障查询过程复杂、出现干扰时造成网络失灵、布线成本较高等缺点。

②数据传输。每个MOST控制单元都可以将数据发送到MOST总线上,只有主控控制单元能实现MOST总线与其他总线系统之间的数据交换。为了满足数据传输应用方面的各种要求,如图8-42所示,每条MOST信息都分为控制数据(例如调节光强度)、异步数据(例如导航系统,矢量表示)和同步数据(例如音频、TV和视频信号)三个部分。

MOST总线采用环形结构,各通道(同步通道、异步通道和控制通道)在媒介上以同步方式传输。在整个环形总线内都可获得相关数据,即以无损方式读取数据(复制)并能够用于不同组件。MOST总线的结构易于扩展组件,环形总线内各组件的安装位置取决于功能,无需为将来的系统预留位置(例如双线圈扬声器)。某组件失灵时,接收装置和发送装置就会彼此连接在一起,从而保持环形总线的正常功能。

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图8-42 MOST总线上的数据传输

1—同步数据 2—异步数据 3—控制数据

只有为控制单元供电时,接收装置和发送装置才会断开,这两个单元与发送和接收系统一起执行所有功能。

网络服务将数据包分解为各个部分或将各部分集合在一起。接收装置和发送装置的信息通过波长为650nm(可见红光)的光脉冲传输。使用LED而非激光来产生光线,总线能以光学方式来唤醒,即无需额外的唤醒导线,处于休眠模式时的电流消耗量非常低。

如图8-43所示,控制信号(例如扬声器音量控制信号和诊断数据)通过控制通道发送。同步通道主要用于传送音频数据,异步通道传输导航系统的图像数据,例如地图视图和方向箭头。

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图8-43 MOST网络内的数据流

1—同步通道 2—异步通道 3—控制通道

③连接控制单元。通过一根只能朝一个方向传输数据的环形总线连接各控制单元,即一个控制单元始终具有两根光缆,一根用于发送装置,一根用于接收装置。在MOST控制单元内采用一种纯纤维连接方式,发送和接收二极管可通过同样位于控制单元内的纤维安装在控制单元内的任意位置处,这样可使纤维断面缩回到导线束插头内,因此无需额外保护敏感(污物或划伤等)的端面。所有插头的两芯光缆模块都是一样的。如图8-44所示,MOST合作组织已制定零件系列和触点零件标准,线脚1始终用于接入的光缆,线脚2用于继续传输的光缆。

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图8-44 光纤插头

④在MOST内注册控制单元。安装在MOST总线内的控制单元存储在主控控制单元的一个注册文件内,生产车辆时以及对控制单元编程后进行加装时就会存储这个信息。

控制单元及其在MOST总线上的顺序存储在这个注册文件内,汽车诊断系统可以通过该注册文件确定所安装的控制单元及其顺序。MOST总线的控制单元开始工作时,所有控制单元都向主控控制单元发送其标识符,这样主控控制单元就能识别出MOST总线内装有哪些控制单元。如果某个或多个控制单元的注册失败,则诊断时可能会得出相应的故障结论。

⑤带宽。带宽表示网络的工作能力,即能够同时传输多少数据。如表8-4所示,应用情况不同时,带宽差异很大。

8-4 MOST总线内的带宽

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(续)

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图8-45 byteflight系统

音频数据的1.4Mbit/s数据传输率由每个通道44.1kHz的扫描频率(立体声有两个通道)和16bit的分辨率计算得出。同步、异步和控制通道以时分多路传输方式使用22.5Mbit/s的MOST带宽。用于传输控制信息的通道获得700kbit/s的较小带宽,相当于每秒传输约2700个电码。目前没有任何装置每秒能接收并处理900个电码,将来MOST的数据传输率将可达到50~150Mbit/s。

(5)byteflight 系统 BMW与Motorola、Elmos和Infineon一起开发了byteflight系统,主要应用于车辆上与安全性相关的程序,该总线系统主要用于传输特别紧急的安全气囊系统数据。

byteflight技术对汽车应用领域特别有利,因为在数据传输率较高时对实时请求要求很高。此外,还必须在强度很高的电磁环境中确保数据传输准确无误。byteflight系统应用于智能型安全和信息系统以及高级安全电子系统,这两个安全系统负责控制安全气囊、安全带拉紧器和断开安全蓄电池接线柱。

如图8-45所示,在这些系统中,byteflight的主控单元是安全和信息模块或安全和网关模块。byteflight仅需要一根光缆将控制单元联网,该光缆可朝两个方向双向传输数据。数据传输使用塑料光缆,光缆通过光脉冲传输数据,传输速度为10Mbit/s,其数据传输率比高速总线PT-CAN高出20多倍。因此,相对于传统铜导线来说,光缆在复杂的电磁环境中更不易于受到外部干扰。控制单元以时间和事件控制方式进行通信,既能以同步、也能以异步方式传输数据。

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图8-46 星形结构的

byteflight 系统 1、2—设备

1)星形结构。如图8-46所示的byteflight系统采用星形结构,安全和信息模块构成了星形结构的中心。主控单元为上级控制单元,副控单元为从属控制单元。星形结构网络中的从属控制单元(副控单元)通过一根单独的导线连接到上级控制单元(主控单元)上。

主控单元接收各个副控单元发送的数据,随即又将这些数据重新发送给所有副控单元,设有地址代码的副控单元接收这些数据。由于主控单元不具有访问控制功能,而仅承担纯粹的分配功能,因此各控制单元必须通过一个协议进行通信。该协议规定了哪个控制单元何时可以发送数据。其优点为易于联网和扩展,具有较高的抗干扰能力;缺点是布线成本较高,主控单元有故障或过载时会造成网络失灵。由于采用了星形拓扑结构,因此即使单个控制单元(副控单元)失灵,byteflight也能正常工作。在bytef-light网络的每个控制单元内都通过发送和接收模块将电信号转化为光信号。

2)数据传输。byteflight有多个传感器安装在车辆内的关键位置处,它们位于通过总线系统与安全和信息模块或安全和网关模块连接的卫星式控制单元内,系统不断查询所有传感器信息并将数据分配给所有卫星式控制单元。同CAN总线一样,数据也通过数据电码传输,除数据字节的数量外,数据电码结构完全相同。如图8-47所示,byteflight可传输最长为12个字节的数据,该数据帧包括数据帧的起始标记、标识符、数据帧的长度、12字节以下的信息、识别错误的机制和数据帧的结束标记等信息。图中ID为数据帧的标识符,决定电码的优先级和数据内容;LEN为数据帧的长度,包括数据字节的数量(不超过12字节);DO表示数据帧的数据字节0,为起始数据字节;D11表示数据帧的数据字节11,为最大的结束数据字节;CRCH表示数据帧的高位循环冗余码校验,由ID、LEN和15位数据构成;CRCL表示数据帧的低位循环冗余码校验,由ID、LEN和15位DATA构成。

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图8-47 数据电码的结构

1—起始顺序 2—起始位 3—停止位

byteflight结合了同步和异步数据传输的优点,因此能够确保重要信息的快速访问时间和次要信息的灵活使用。安全和信息模块或安全和网关模块发出一个同步脉冲,其他控制单元必须遵守该脉冲。

如图8-48所示,电码分为优先级较高的电码和优先级较低的电码,通过标识符进行区别,允许范围位为1~255,其中1表示最高优先级,如传感器数据。优先级较低的信息如状态信息和诊断信息。

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图8-48 电码优先级

1—标识符 2—报警同步脉冲 3—低优先级信息 4—常同步脉冲 5—高优先级信息 t_sync—一个同步脉冲的循环时间

3)卫星式控制单元。卫星式控制单元有多个传感器安装在车辆内的关键位置处,它们位于通过byteflight连接安全和信息模块的卫星式控制单元内。(www.xing528.com)

电码始终以起始顺序为开始,接下来是一个标识符,数据电码的优先级通过该标识符确定。系统不断查询所有传感器信息并将数据分配给所有卫星式控制单元。每个字节之前都有一个起始位,每个字节之后都有一个停止位,下一个字节是长度字节,表示数据字节的数量,之后不超过12个字节,接下来是校验和电码,最后是一个双停止位,一个电码的长度范围为4.6~16μs。

图8-49说明了由传感器记录的所有数据是如何通过byteflight传输至安全和信息模块的。

图8-50说明了由卫星式控制单元提供的所有数据电码是如何传输至所有卫星式控制单元的,相关卫星式控制单元决定使哪个乘员保护系统触发。

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图8-49 传感器与SIM之间的数据流

1—卫星式控制单元 2—安全和信息模块 3—未触发的安全气囊

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图8-50 发送至卫星式控制单元的数据电码

1—卫星式控制单元 2—安全和信息模块 —已触发的安全气囊

4)总线访问程序。系统根据规定的时间间隔来控制总线访问情况。执行这个控制程序时,只能在规定时间内发送特定信息,该信息通过其标识符进行识别。当然,这个程序要求所有总线设备都保持相当准确的时间同步性。byteflight通过循环(反复)发送一个脉冲,即所谓的同步脉冲,使该系统同步化。该同步脉冲由中央控制单元、安全和信息模块或安全和网关模块发送。

信息可在两个同步脉冲之间的时间间隔内发送。在每个循环周期内都同步发送非常重要的信息,在其他时间间隔内可异步发送只需偶尔发送的次要信息。比如控制单元A发送标识符4,控制单元B发送标识符下,标识符下和4的时间长度取决于信息传输要求。首先发送带有标识符1的信息,只有当该信息完全传输成功后,才执行标识符2和3的发送请求。由于未规定发送标识符2和3的时间,因此它们的等待时间显得很短,此时可发送带有标识符4的信息。

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图8-51 星形联结和带有发送和接收模块的卫星式控制单元SE—发送和接收模块

5)发送和接收模块。发送和接收模块能够将电信号转化为光信号并通过光缆发送。如图8-51所示,每个卫星式控制单元都有一个电子/光学发送和接收模块(S/E)。这些S/E模块分别通过byteflight的光缆插接在SIM内的智能型星形插接器上。SIM内的每个卫星式控制单元也都有一个发送和接收模块。

byteflight上传输的所有信息都是以光脉冲形式发送的数据电码。SIM内的S/E模块接收所连卫星式控制单元发送的光脉冲。在智能型星形插接器内,数据电码发送给所有卫星式控制单元,数据交换可朝两个方向进行。

S/E模块由一个发光二极管(LED)和一个光电二极管构成。利用芯片接芯片的技术将一个二极管安装在另一个二极管之上,从而实现两个部件与光缆的最佳连接。

发送和接收模块包括用于驱动电路的LED。此外,该模块还包括用于将光信号转化为数字信号的接收放大器,它还集成了光传输质量的监控功能。

如果某根光缆上发生没有在规定时间内接收到光信号或发送二极管没有持续发光或衰减强度过大这些故障时,就会关闭卫星式控制单元。这里的衰减是指与导线电阻相比的光强度损失。

系统将发出的和接收到的光强度进行对比,允许的衰减范围由系统决定。当光缆纽结、光缆承受压力负荷、光缆承受拉伸负荷(拉长)、光缆折断和光缆损坏时,光强度就超出允许的衰减范围。

6)byteflight主控单元。byteflight主控单元主要执行产生同步脉冲和使卫星式控制单元进入报警模式两个任务。在卫星式控制单元内,安全和信息模块设定为byfeaighf总线主控单元,安全和网关模块承担byteflight主控单元功能。原则上来说,每个卫星式控制单元都可以通过软件设定为总线主控单元,但系统内只能有一个总线主控单元。所有其他总线设备(总线副控单元)都通过同步脉冲进行内部同步化,每个总线设备都可以在同步脉冲之间将电码发送到byteflight上。

7)同步脉冲。如图8-52所示,安全和信息模块内的byteflight总线主控单元以250μs为时间间隔发送同步脉冲,报警模式通过同步脉冲宽度发送。处于报警状态时,一个同步脉冲的持续时间约为2μs,同步脉冲时间通常约为3μs。

总线主控单元必须根据所有现有传感器信息决定是否将卫星式控制单元设为报警模式。由总线主控单元设置报警模式后,安全系统的所有引爆电路都将设为准备触发状态。当两个独立的信号传输到byteflight上时,就会触发一个引爆输出级。

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图8-52 byteflight循环

A—报警同步脉冲 B—正常同步脉冲 C—同步脉冲 D—电码 Z1—循环1 Z2—循环2 Z3—循环3 Z4—循环4

卫星式控制单元内引爆电路的高压侧开关通过byteflight的报警模式来控制,低压侧开关由卫星式控制单元内的微处理器控制。触发算法通过所传输的传感器信号电码识别是否需要使低压侧开关闭合。图8-53所示以某个引爆输出级为例列出了触发所需的信号路径。

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图8-53 某个引爆电路触发的信号流程

1—报警模式脉冲 2—高压侧开关 3—引爆电容器 4—引爆器 5—低压侧开关 6—微处理器 7—卫星式控制单元

(6)FlexRayTTP FlexRay是拐射线的意思,是戴姆勒克莱斯勒公司的注册商标,是可伸缩的、灵活的高速汽车网络,应用于高速和严格实时性的分布式汽车控制器系统。FlexRay是一种灵活的通信系统,能够满足未来先进汽车高速控制应用的需要。同时,FlexRay支持分布式控制系统,并可补充CAN、LIN和面向媒体应用的MOST光学数据总线等主要车内网络标准。FlexRay协议旨在应用于需要高通信带宽和决定性容错数据传输能力的底盘控制、车身和动力总成等场合。

FlexRay利用两条独立的物理线路进行通信,每条物理线路的数据速率为10Mbit/s。两条通信线路主要用来实现冗余,最大可到20Mbit/s,因此消息传输具有容错能力,也可利用两条线路来传输不同消息,这样数据吞吐量可加倍。

TTP即Time Trigger Protocol的缩写,是一种基于时间触发的通信协议,是一个应用于分布式实时控制系统的完整的通信协议。在TTP架构中,一切行为均是按照统一的全局时间推进实现触发,其行为是唯一确定的,绝无冲突的可能。也就是说,TTP系统中所有的节点均按照事先计划好的配置表行事,使得系统具有很高的时间确定性。TTP采用光纤传输,速度将达25Mbit/s。如图8-54所示,在每个时间槽内,只允许一个TTP节点收发数据,从而避免冲突的发生。

通过LIN、CAN、MOST和FlexRay等总线构建车载电子系统,测试工作是非常重要的环节。当通过串行总线进行通信时,会发生的错误主要分为两种:一种是由于电气信号不稳定、电子干扰而导致的物理层错误;另一种是由于控制芯片发出的信号不正确而导致的协议错误。

但是,至今仍没有一个通信网络可以完全满足未来汽车的所有成本和性能要求''。因此,汽车制造商和原始设备制造商OEM(Original Equipment Manufacture)仍将继续采用多种协议(包括LIN、CAN和MOST等),现在的汽车电子整个网络是LIN、CAN、MOST三网合一的整体。而在未来的5~10年里,TTP和FlexRay将使汽车发展成为百分之百的电控系统,完全不需要后备机械系统的支持。

4.网关

具有不同逻辑和物理特性的总线系统通过网关连接起来,以此确保不同传输速度的总线系统仍可进行数据交换。网关具有集合不同网络的信息、将信息准确发送给相关网络的双重功能。网关连接示例如图8-55所示。

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图8-54 TTP通信协议

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图8-55 网关连接

1—线性总线系统(例如K-CAN) 2—网关(M-ASK) 3—环形总线系统(例如MOST)

各个总线系统发送的数据到达网关处,各信息的传输速度、数据量和优先级信息在网关中进行过滤,必要时暂时存储起来。网关内的通信路径如图8-56所示。

网关根据网关规定和转换表为相关总线系统转换信息,此时可以操作相关总线系统,信息到达其目标地址,必要时次要信息将保存在网关存储器内,稍后再发送保留的信息。以火车站为例的网关规定如图8-57所示,图中GW-R为网关规定,GW-T为网关表,Bus1为快车,Bus2为慢车。A→B网关表示信息由A至B;B→A网关表示信息由B至A。5min表示5分钟间隔,1h表示1小时间隔。

快车1每隔5min到站一次,这列火车带有表示蒸汽机车的信息(C)。火车的这个信息转移到蒸汽火车的第一节车厢内。在这期间,另一辆带有蒸汽机车信息(D)的快车2也到达车站。由于蒸汽机车尚未出站,因此第二条信息也转移到蒸汽机车内并加在第一节车厢后。该程序不断重复,直至蒸汽机车1h后出站。蒸汽机车满载时,就会将这些信息放在车站内。当另一辆蒸汽火车做好准备时,会将这些信息装入该列火车。

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图8-56 网关内的通信路径

1—网关 2—信息准备 3—诊断和信息系统 4—车身控制器区域网络 5—动力传动系统控制器区域网络 6—byteflight

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图8-57 以火车站为例的网关规定

1—火车1(C信息) 2—火车2(D信息) 3—网关

网关功能安装在中央网关模块、安全和网关模块、多功能音频系统控制器、便捷登车及起动系统、控制显示、组合仪表这些控制单元内。如图8-58所示,以中央网关模块示例,动态稳定控制系统和数字式发动机电子系统的控制单元各向PT-CAN发送一条信息,这些信息通过PT-CAN到达中央网关模块。PT-CAN的信息暂时存放在网关的一个中间存储器内,这些信息根据相应网关规定和K-CAN系统总线的转换表在网关内进行转换。由于K-CAN系统总线比PT-CAN慢,因此两个信息被结合在一起,信息通过K-CAN系统总线到达其目的地。

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图8-58 信息从数字式发动机电子系统和动态

稳定控制系统转换至K-CAN上

1—动态稳定控制系统的信息 2—数字式发动机电子系统的信息 3—动态稳定控制系统的信号(速度) 4—数字式发动机电子系统的信号(发动机转速)

5.丰田卡罗拉多路LIN通信系统

丰田卡罗拉多路LIN通信系统用来控制车身系统ECU之间的通信。如果由于通信线路的断路或其他原因而不能通过LIN进行通信,相关系统的主控制ECU将输出一个故障码。每个ECU都具有失效保护功能,该功能启动时,可维持系统的最基本性能并保护系统。对于通信系统和连接的ECU,不是所有的ECU在启用失效保护功能时,其主控制ECU都会输出故障码。在车门系统LIN通信系统中,主车身ECU有故障码输出功能;前电动车窗ECU和滑动天窗ECU没有故障码输出功能。在认证系统LIN通信系统中,认证ECU有故障码输出功能;主车身ECU、转向锁ECU和识别码盒没有故障码输出功能。在空调LIN通信系统中,空调放大器总成有故障码输出功能;集成控制和面板总成没有故障码输出功能。其在车上的位置如图8-59所示,其系统连接如图8-60所示。

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图8-59 丰田卡罗拉LIN通信系统ECU在车上的位置

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图8-60 丰田卡罗拉LIN通信系统连接示意图

(1)LIN通信系统端口 带智能上车、起动系统和自动灯控的丰田卡罗拉多路LIN通信系统主车身ECU(仪表板接线盒)插接器端口如图8-61所示。

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图8-61 丰田卡罗拉多路LIN通信系统主车身ECU

驾驶人侧电动车窗升降器电动机总成插接器端口如图8-62所示,滑动天窗ECU插接器端口如图8-63所示,转向锁ECU插接器端口如图8-64所示,认证ECU插接器端口如图8-65所示,识别码盒插接器端口如图8-66所示。

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图8-62 驾驶人侧电动车窗升降器电动机插接器端口

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图8-63 滑动天窗ECU插接器端口

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图8-64 转向锁ECU插接器端口

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图8-65 认证ECU插接器端口

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图8-66 识别码盒插接器端口

(2)故障码表和故障症状表 带智能上车、起动系统和自动灯控的丰田卡罗拉多路LIN通信系统的故障码见表8-5,故障症状见表8-6。

8-5 LIN通信系统故障码

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8-6 LIN通信系统故障症状

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图8-67 卡罗拉汽车CAN总线组成

a)CAN1号总线

6.丰田卡罗拉控制器区域网络CAN通信系统

丰田卡罗拉控制器区域网络CAN通信系统是一个用于实时应用的串行数据通信系统,也是一个车辆多路通信系统,通信速度高且可检测故障。CAN通信系统通过将CAN-H和CAN-L总线配对,CAN通信系统可根据电压差进行通信。安装在车辆上的ECU(传感器)通过信息共享和相互通信进行工作。CAN通信系统有两个120Ω的电阻器,用于与主总线进行通信。

在丰田卡罗拉CAN通信系统中,主总线是CAN通信系统的主通信线路,是总线上介于两个终端电阻器之间的线束。支线是从主总线分离出来通往ECU或传感器的线束。两个120Ω的终端电阻器并联安装在CAN主总线的末端,这些电阻器使得CAN总线之间的电压差能够得到精确的测定。为使CAN通信系统能够正常工作,两个终端电阻器必须安装妥当。由于两个电阻器是并联安装的,两条CAN总线间的电阻可能接近60Ω。

(1)CAN通信系统总线的组成及位置 如图8-67所示,带智能上车和起动系统的丰田卡罗拉汽车,CAN通信系统通过主车身ECU连接至各个系统的CAN1号总线和MS总线组成。带驻车辅助监视系统的车辆,CAN通信系统通过网络网关ECU连接至各个系统的CAN1号总线和CAN2号总线组成。CAN1号总线、CAN2号总线和MS总线带有120Ω×2的电阻的终端电路,可以进行500kbit/s和250kbit/s的高速通信。

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b)CAN2号总线 c)CANMS总线

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图8-68 CAN通信系统的ECU或传感器在车上的位置

如图8-68所示,丰田卡罗拉通过CAN通信系统进行通信的ECU或传感器有:发动机ECU、组合仪表、空调放大器、中央气囊传感器总成、动力转向ECU、主车身ECU、防滑

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图8-67 卡罗拉汽车CAN总线组成(续)

控制ECU(所有卡罗拉车型都装有以上ECU)、转向角传感器(带VSC)、横摆率传感器(带VSC)、认证ECU(带智能上车和起动系统)、网络网关ECU(带驻车辅助临视系统)和电视摄像机ECU(带驻车辅助监视系统)。

(2)CAN通信系统的故障码、故障症状及故障组合表 CAN通信系统的故障码见表8-

7,故障症状见表8-8,通信终止模式见表8-9,故障组合见表8-10。

8-7 CAN通信系统的故障码

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备注:U0100、U0123、U0124、U0126只有带制动防滑控制的车型才有,U0327、U1002只有带智能上车和起动系统的车型才有,U1002、U1126只有带驻车辅助监视系统的车型才有。

8-8 故障症状(CAN总线检测结果)

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8-9 通信终止模式

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8-10 故障组合(带防滑控制的CAN1号总线系统)

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备注:ο—设置;χ—当CAN总线一侧断路时,根据故障零件,不设置或可能设置;1—通信故障不输出。

在检测CAN通信系统时,首先要知道所检测的卡罗拉车型CAN通信系统都安装有哪些ECU或传感器;在用故障诊断仪检测通信系统时,LIN通信系统和CAN通信系统的ECU或传感器应同时显示出来,未安装的ECU或传感器将不显示,不要将其误认为处于通信终止模式。如有ECU或传感器未显示,则该通信系统可能有故障。该检查过程中,ECU和传感器反复出现在屏幕然后消失属正常现象。

在CAN通信系统中,防滑控制ECU、空调放大器、动力转向ECU、主车身ECU、网络网关ECU、电视摄像机ECU使用CAN通信系统传输故障码。但连接到CAN通信系统的发动机ECU、中央气囊传感器、转向角传感器、横摆率传感器、认证ECU不输出CAN通信的故障码。

在CAN通信系统中,使用故障诊断仪通过ECU可以显示CAN通信系统的故障码,但如果输出CAN通信系统故障码,仅通过故障码不能确定故障部位,应根据CAN通信系统故障排除步骤进行。

(3)检测CAN通信系统故障的注意事项

1)由于车辆配备了气囊及辅助约束系统,如果未按正确的顺序进行维修操作,在零件的拆卸或安装、检查或更换过程中可能引起气囊意外展开,从而导致严重事故。所以检测CAN通信系统故障时,将电缆从蓄电池负极端子上断开,等待90s,以防止气囊工作。断开蓄电池电缆后重新连接时,某些系统需要初始化。

2)更换零件时一定要小心。错误的更换可能影响转向系统的性能,从而导致危险驾驶。

3)对总线进行焊接维修后,应用绝缘胶带缠绕或用热缩管包裹维修部位。

4)必须始终将CAN-L总线和CAN-H总线安装在一起。安装时,确保将它们扭绞在一起。如果未将CAN总线扭绞在一起,则它们更容易受到电噪干扰。

5)CAN-L总线和CAN-H总线之间的长度之差应为100mm或更小,在插接器周围使绞线留出约80mm的松弛长度。

6)插接器之间请勿使用旁通线束。如果使用旁通线束,扭绞的总线将失去抗干扰的能力。

7)用检测仪检查电阻时,从插接器的后侧(线束侧)插入检测仪探针。如果不能从插接器的后部来检查导通性,则使用外接线检查插接器。

8)如果从车辆上拆下CAN接线插接器来进行检查或更换,应确保用胶带和卡夹将CAN接线插接器和所有的线束装回原位。

【技能训练】

1.检测卡罗拉LIN通信系统的故障

1)车辆送入修理车间,用万用表检测蓄电池电压,标准电压为11~14V,如果电压低于11V,应更换蓄电池或对蓄电池进行充电。

2)将点火开关置于OFF位置,将故障诊断仪连接到DLC3,打开点火开关并使其置于ON位置,打开故障诊断仪,检查CAN通信系统的通信功能。

3)如果有故障码,转至检测CAN通信系统。

4)如果没有故障码,使用故障诊断仪,检查CAN通信系统的通信功能。

5)如果有故障码,查看维修手册中的故障码表。如果没有故障码,但LIN通信系统通信有故障,查看维修手册中的故障症状表。如果没有故障码,但LIN通信系统通信没有故障,使用故障诊断仪读取LIN通信系统的数据或进行主动测试,如果有异常,进行调整、维修或更换。

在检查过程中,如果断开蓄电池的负极端子电缆并重新连接后,应对驻车辅助监视系统进行初始化。在使用故障诊断仪连接至车辆时,将点火开关置于OFF位置,并每隔1.5s打开和关闭门控灯开关,直到检测仪和车辆之间开始通信。清除所有故障码后,应检查点火开关置于ON位置6s以后故障是否再次发生。

2.检测卡罗拉LIN通信系统的ECU端子

(1)检查主车身ECU(仪表板接线盒)(带智能上车、起动系统和自动灯控)

1)主车身ECU插接器端口参见图8-61,断开仪表板接线盒插接器2B、2F和2G。

2)按表8-11端子号测量线束侧插接器和车身搭铁之间的电压和电阻。如果结果不符合规定,则线束侧可能有故障。

8-11 主车身ECU线束侧插接器和车身搭铁之间的电压和电阻

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3)重新连接仪表板接线盒插接器2B、2E、2F、2G和E51,点火开关置于ON位置,测量2C-12(LIN1LIN通信线路)-E51-4(GND2搭铁)和E50-23(LIN2LIN通信线路)-E51-4(GND2搭铁)端子间的脉冲。如果结果不符合规定,则主车身ECU(仪表板接线盒)可能有故障。

(2)检测电动车窗升降器电动机总成 电动车窗升降器电动机总成插接器端口参见图8-62,断开电动机插接器16,根据表8-12中的值测量电压和电阻。

8-12 电动车窗升降器电动机总成插接器端口的电压和电阻

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如果结果不符合规定,则线束侧可能有故障,重新连接电动机插接器16。点火开关置于ON位置,测量16-9(LIN LIN通信线路)-16-1(GND搭铁)端子间的脉冲。如果结果不符合规定,电动机可能有故障。

(3)检查滑动天窗ECU(带滑动车窗)

1)滑动天窗ECU插接器端口参见图8-63,断开ECU插接器09,根据表8-13中的值测量电压和电阻。如果结果不符合规定,则线束侧可能有故障。

8-13 滑动天窗ECU插接器端口的电压和电阻

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2)重新连接电动机插接器09。点火开关置于ON位置,测量09-4(MPX1LIN通信线路)-09-2(E搭铁)端子间的脉冲。如果结果不符合规定,ECU可能有故障。

(4)检查认证ECU(带智能上车和起动系统)

1)认证ECU插接器端口参见图8-65,断开ECU插接器E36。根据表8-14中的值测量电压和电阻。如果结果不符合规定,则线束侧可能有故障。

8-14 认证ECU(带智能上车和起动系统)端口的电压和电阻

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2)重新连接ECU插接器E36。 点火开关置于ON位置,测量E36-10(LIN LIN通信线路)-E36-17(E搭铁)端子间的脉冲,如果结果不符合规定,ECU可能有故障。

(5)检查识别码盒(带智能上车和起动系统)

1)识别码盒插接器端口参见图8-66,断开ECU插接器E22,根据表8-15中的值测量电压和电阻。如果结果不符合规定,则线束侧可能有故障。

8-15 识别码盒插接器端口电压和电阻

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2)重新连接ECU插接器E22,点火开关置于ON位置,测量E22-3(LIN1LIN通信线路)-E22-8(GND搭铁)端子间的脉冲。如果结果不符合规定,ECU可能有故障。

(6)检查转向锁ECU(带智能上车和起动系统)

1)转向锁ECU插接器端口参见图8-64,断开ECU插接器E39,根据表8-16中的值测量电压和电阻。如果结果不符合规定,则线束侧可能有故障。

8-16 转向锁ECU端口的电压和电阻

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2)重新连接ECU插接器E39。点火开关置于ON位置,测量E39-5(LIN通信线路)-E39-1(GND搭铁)端子间的脉冲,如果结果不符合规定,ECU可能有故障。

3.检测卡罗拉LIN通信主单元故障

主车身ECU和认证ECU之间存在断路、短路或ECU通信故障时,输出故障码B2287,可能原因有:认证ECU故障、主车身ECU故障或线束或插接器故障。其电路图如图8-69所示。

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图8-69 LIN通信主单元电路

1)点火开关置于OFF位置,将故障诊断仪连接至车辆,以1.5s的间隔打开和关闭门控灯开关,直到故障诊断仪和车辆之间开始通信。

2)清除故障码。

3)重新检查有无故障码。

4)如果输出B2287,断开插接器E36和2C(图8-61),检查线束和插接器(认证ECU-主车身ECU)。根据表8-17中的值测量电阻和电压。如果电阻和电压不符合标准,维修或更换线束或插接器。

8-17 E362C端口的电阻和电压

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5)如果电阻和电压符合标准,更换一个功能正常的或新的主车身ECU(仪表板接线盒),并删除故障码。

6)重新检查有无故障码。如果没有故障码B2287,则故障已排除。如果有故障码B2287,更换认证ECU。

4.排除驾驶侧车门ECU通信中止故障

当左前电动车窗升降器电动机总成和主车身ECU之间的LIN通信中止10s以上时,输出故障码B2321。可能原因有:左前电动车窗升降器电动机总成、主车身ECU或线束或插接器有故障。其电路图如图8-70所示。

1)点火开关置于OFF位置,将故障诊断仪连接至车辆,以1.5s的间隔打开和关闭门控灯开关,直到故障诊断仪和车辆之间开始通信。

2)清除故障码。

3)重新检查有无故障码。

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图8-70 前电动车窗升降器电动机总成和主车身ECU之间的LIN通信电路

4)如果输出B2321,断开插接器E50(图8-61)。断开插接器16,根据表8-18中的值测量电阻。如果电阻不符合标准,维修或更换线束或插接器。

8-18 E50端口电阻

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5)如果电阻符合标准,断开插接器16,检测左前电动车窗升降器电动机总成,根据表8-19中的值测量电阻和电压。如果结果不符合标准,维修或更换线束或插接器。

8-19 左前电动车窗升降器电动机总成插接器的电阻和电压

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6)如果电阻和电压符合标准,更换一个功能正常的新的左前电动窗升降器电动机总成。

7)重新检查有无故障码。如果没有故障码,则故障已排除;如果有故障码,更换主车身ECU。

5.排除LIN通信总线故障

主车身ECU监视所有连接到车门系统LIN总线的ECU之间的通信。若主车身ECU以2.6s间隔连续3次检测到任何连接到车门系统LIN总线的ECU出现通信错误,将输出故障码B2325。可能原因有:左前电动车窗升降器电动机总成、滑动天窗ECU、主车身ECU或线束或插接器有故障。其电路图如图8-71所示。

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图8-71 LIN通信总线电路

1)点火开关置于OFF位置,将故障诊断仪连接至车辆,以1.5s的间隔打开和关闭门控灯开关,直到故障诊断仪和车辆之间开始通信。

2)清除故障码。

3)重新检查有无故障码。

4)如果输出B2325,断开插接器E50(图8-61)。断开插接器16,再断开插接器09。根据表8-20中的值测量电阻。如果结果不符合标准,维修或更换线束或插接器。

8-20 E5016端子、09端子车身搭铁之间的电阻

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5)如果电阻值符合标准,重新连接插接器E50和16,检查故障码。

6)如果还有故障码B2325,断开插接器16,重新检查有无故障码,如果有故障码,更换主车身ECU(仪表板接线盒)。如果没有故障码,更换左前电动车窗升降器电动机总成。再次检查故障码,如果没有故障码B2325,则系统已正常。如果还有故障码B2325,更换主车身ECU(仪表板接线盒)。

7)如果在第5)步检查故障码时没有故障码B2325,更换功能正常或新的滑动天窗ECU。重新检查有无故障码,如果没有故障码B2325,则系统已正常。如果还有故障码B2325,更换主车身ECU(仪表板接线盒)。

6.排除通过LIN连接的ECU之间的通信故障

认证ECU监视所有连接到认证ECU系统LIN总线的ECU之间的通信。在认证ECU以固定间隔连续3次检测到所有连接到认证ECU系统LIN总线的ECU出现通信错误时,将输出故障码B2785。可能原因有:认证ECU、主车身ECU、转向锁ECU、识别码盒或线束或插接器有故障。其电路图如图8-72所示。

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图8-72 通过LIN连接的ECU之间的通信电路

1)点火开关置于OFF位置,将故障诊断仪连接至车辆,以1.5s的间隔打开和关闭门控灯开关,直到故障诊断仪和车辆之间开始通信。

2)清除故障码。

3)重新检查有无故障码。

4)如果有故障码B2785,断开插接器E36和E39,检查线束和插接器(认证ECU-转向锁ECU),根据表8-21中的值测量电阻。如果结果不符合标准,维修或更换线束或插接器。

8-21 E36E39、车身搭铁之间的电阻

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5)如果电阻符合标准,断开插接器E36和2C,检查线束和插接器(认证ECU-主车身ECU),根据表8-22中的值测量电阻。如果结果不符合标准,维修或更换线束或插接器。

8-22 E362C、车身搭铁之间的电阻

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6)如果电阻符合标准,断开插接器E36和E22,检查线束和插接器(认证ECU-识别码盒),根据表8-23中的值测量电阻。如果结果不符合标准,维修或更换线束或插接器。

8-23 E36E22、车身搭铁之间的电阻

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7)如果电阻符合标准,断开插接器2C,检查故障码,如果还有故障码B2785,断开插接器E39,再次检查故障码;如果还有故障码,断开插接器E22,再次检查故障码;如果还有故障码,更换认证ECU。

8)如果在第7)步中断开插接器2C检查故障码时没有故障码B2785,更换主车身ECU。

9)如果在第7)步中断开插接器E39检查故障码时没有故障码B2785,则更换转向锁ECU。

10)如果在第7步中断开插接器E22检查故障码时没有故障码B2785,则更换识别盒。

11)再次检查故障码,如果有故障码B2785,则更换认证ECU;如果没有故障码B2785,则系统正常。

7.排除转向锁ECU没有响应故障

当认证ECU和转向锁ECU之间的LIN通信停止10s以上时,输出故障码B2786。可能原因有:转向锁ECU、认证ECU或线束或插接器有故障。其电路如图8-73所示。

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图8-73 认证ECU和转向锁ECU之间的LIN通信电路

1)点火开关置于OFF位置,将故障诊断仪连接至车辆,以1.5s的间隔打开和关闭门控灯开关,直到故障诊断仪和车辆之间开始通信。

2)清除故障码。

3)重新检查有无故障码。

4)如果有故障码B2786,断开插接器E39,检查线束和插接器,根据表8-24中的值测量电压和电阻。如果结果不符合标准,维修或更换线束或插接器。

8-24 E39和车身搭铁之间的电压和电阻

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5)如果电阻和电压符合标准,将插接器E36从仪表板接线盒上断开。根据表8-25中的值测量电阻。如果结果不符合标准,维修或更换线束或插接器。

8-25 E39E36、车身搭铁之间的电阻

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6)如果电阻符合标准,更换一个新的转向锁ECU。

7)重新检查有无故障码,如果还有故障码B2786,更换认证ECU;如果没有故障码B2786,则系统正常。

8.排除识别码盒没有响应故障

当认证ECU和识别码盒之间的LIN通信停止10s以上时,输出故障码B2789,可能原因有:识别码盒、认证ECU或线束或插接器有故障。其电路如图8-74所示。

1)点火开关置于OFF位置,将故障诊断仪连接至车辆,以1.5s的间隔打开和关闭门控灯开关,直到故障诊断仪和车辆之间开始通信。

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图8-74 认证ECU和识别码盒之间的LIN通信电路

2)清除故障码。

3)重新检查有无故障码。

4)如果没有故障码B2789,则系统正常。如果有故障码B2789,断开插接器E36和E22,检查线束和插接器(认证ECU-识别码盒)之间的电阻。如果电阻值不符合标准,维修或更换线束或插接器。如果电阻值符合标准,断开插接器E22,检查识别码盒(蓄电池电压和搭铁),根据表8-26中的值测量电阻和电压。如果结果不符合标准,维修或更换线束或插接器。

8-26 E22和车身搭铁之间的电阻和电压

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5)如果电阻值和电压值符合标准,更换为新的识别码盒。

6)删除故障码。

7)检查故障码。如果输出故障码B2789,更换认证ECU;如果没有故障码,系统正常。

9.检测CAN通信系统的故障

可使用故障诊断仪来检查CAN通信系统的故障码。DLC3虽连接至CAN通信系统,但没有针对DLC3或DLC3支线故障的故障码。如果DLC3或DLC3支线存在故障,则CAN总线上的ECU不能向故障诊断仪输出代码。

可通过测量DLC3端子间的电阻检查CAN总线(通信线束)的故障。但是,从DLC3无法检测到非DLC3支线的支线断路故障。检测时不要直接将检测仪探针插入DLC3中,应使用外接线。

1)点火开关置于ON位置时,如果有CAN通信线路插接器断开,则相应系统及相关系统的ECU将记录故障码。

2)用故障诊断仪进入“Communication Bus Check”进行检测,检查屏幕上显示的ECU和传感器,观察屏幕约1min,在有故障时可能有表8-27所示的情况。

8-27 CAN通信系统有故障时故障诊断仪显示的情况

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3)当某些连接至CANMS总线的ECU不在屏幕上显示时,参见“故障码表”而不是“通信终止模式表”。连接至CANMS总线的ECU通过主车身ECU显示在屏幕上。

4)检查CAN1号总线,如果能确定CAN总线中发生断路或短路的部位,参考“故障症状表”进行排除,而后根据故障组合表进行排除。

5)重新检查故障码,有时输出了CAN通信系统故障码,但连接到CAN通信系统上的所有ECU和传感器都显示在故障诊断仪上,这时可能是以往或历史故障码引起故障。

6)与CAN1号总线中故障相关的ECU将存储故障码,以指示通信故障。通过比较所设定的故障码组合可确定CAN1号总线中的通信终止模式,可参考CAN1号总线的故障码组合表。

7)当连接至CANMS总线的ECU不能通信,或网络出现故障时,主车身ECU将存储如表8-28所示的通信错误故障码。

8-28 通信错误故障码

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8)进行电路检查。

9)故障识别。

10)维修或更换。

11)测试确认正常。

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