汽车电控系统检修项目五车载网络的原理与检测课件1.pptx
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1、学时安排学时安排二、利用车载网络传递信息的主要优点 三、CAN网络的简单工作原理 四、车载网络的结构五、车载网络的特性一、信息传递的二种方式 一、车载网络的应用二、车载网络的检修 任务一现代汽车为了提高其动力性、经济性、安全性、舒适性和降低尾气排放,使用了大量电子控制系统,很多轿车的电控单元多达几十甚至上百个。大众迈腾轿车网络系统简图为了使每个电控单元内部和各电控单元之间安全高效地传递信息,将各电控单元用网络连接起来。左图就是大众迈腾轿车车载网络系统简图。一一.迈腾轿车的网络迈腾轿车的网络二二.信息传递的方式信息传递的方式汽车上信息传递的方式有二种,一种是利用导线传递信息,一根导线只能传递一个
2、信息,二个电控单元之间有多少信息需要传递就需要多少根导线;一种是利用车载网络的数据线传递信息,二个电控单元之间无论有多少信息需要传递,最多只需要二根车载网络的数据线,如图5-1所示。图5-1信息传递的二种方式二.信息传递的方式信息传递的方式在拥有众多电控系统的现代轿车上,如采用导线传递信息,最终造成的后果将是:成本增加、故障率加大、维修困难。如果使用车载网络系统,加之相应网关服务器管理技术,就能实现全车数据信息共享,为整车带来极大的可靠性、经济性、实用性,图5-3是传统方式传递信息和利用车载网络传递信息的示意图。图5-3二种传递信息方式的示意图三.车载网络的优点车载网络的优点利用导线来传递信号
3、,一根导线只能传递一个信号,在现代轿车上各电控单元之间有大量的信息需要相互传递,导线和插接器的数量迅猛增加。利用网络传递信息,只需要二根网线就可以传递所有的信息,这样就可以大大减少导线和插接器的数量。如小灯、大灯、前后雾灯、转向灯、前后风窗雨刮器等信号,用导线来传递,需二十几根导线、近十个插接器;用网络来传递这些信息,只需二根导线和一个插接器,如图5-4所示。1.1.利用车载利用车载网络网络来传递信息,可大大来传递信息,可大大 减少导线和插接器的数量减少导线和插接器的数量图5-4在二个电控单元之间用网线传递大量信息三.车载网络的优点车载网络的优点在没有车载网络的车上,由于传感器的信息不能共享,
4、四个电控单元需要冷却液温度信息,各自装备了一个冷却液温度传感器。2 2.利用车载网络使传感器的信息高度共利用车载网络使传感器的信息高度共享,提高传递的享,提高传递的速度速度,减少电控单元减少电控单元对数据重复处理的成本对数据重复处理的成本图5-5冷却液温度传感器的信息没有共享三.车载网络的优点车载网络的优点 装备了车载网络后,只需要为发动机ECU配备一个冷却液温度传感器,由发动机ECU将冷却液温度信号传递到网络上,自动变速器ECU、组合仪表ECU、自动空调ECU则可通过网络获取冷却液温度信号。信息共享后,可大大减小传感器数量,简化汽车线路,降低故障率。图5-6冷却液温度传感器的信息共享2 2.
5、利用车载网络使传感器的信息高度共利用车载网络使传感器的信息高度共享,提高传递的享,提高传递的速度速度,减少电控单元减少电控单元对数据重复处理的成本对数据重复处理的成本三.车载网络的优点车载网络的优点对点火提前角的控制是发动机ECU最重要的控制。而影响发动机点火提前角的因素很多,以前传统点火系只能根据发动机转速和发动机负荷控制点火,因此点火控制的质量不高,点火系故障率较高,如图5-7a所示;3 3.充分利用各电控单元传感器的信息,充分利用各电控单元传感器的信息,实行多方位控制,提高了控制质量。实行多方位控制,提高了控制质量。使用车载网络后,可以将各电控系统中对点火有影响的因素,用传感器收集信息、
6、然后通过网络将这些信息传递给发动机ECU,发动机ECU根据多种影响点火提前角的因素,对点火提前角进行全方位控制,这样可大大提高点火控制的质量,使发动机在各种工况下都能平稳运行,如图5-7b所示。图5-7二种控制点火的质量三.车载网络的优点车载网络的优点以前的中控锁系统只有单一的锁定和解锁车门的功能。在车上装备了车载网络后,中控锁系统增加了许多新的功能,如图5-8所示。4.4.在不增加或少增加元件的前提下在不增加或少增加元件的前提下,增加新的控制功能,提高车辆的,增加新的控制功能,提高车辆的舒适性和安全性。舒适性和安全性。图5-8中控锁系统的新功能三.车载网络的优点车载网络的优点在对车辆进行稳定
7、性控制的过程中,ESP电控单元通过车载网络,用方向盘角度传感器检测驾驶员的意愿,用偏航率传感器来检测车辆的实际运行轨迹;当车辆的实际运行轨迹与驾驶员的意愿不一致时,ESP电控单元,一方面通过自带的液压单元对四个车轮的制动力进行合理的分配和调整,一方面通过车载网络通知发动机ECU用电子节气门等来调整发动机的驱动力;调整的目的就是使车辆保持稳定行驶。5 5.使用车载网络后,可使各电控单使用车载网络后,可使各电控单元相互协调和配合,共同完成大型元相互协调和配合,共同完成大型、复杂的控制功能。、复杂的控制功能。图5-9多个电控系统共同配合完成车辆的稳定性控制三.车载网络的优点车载网络的优点利用车载网络
8、检查的方法是:第一步操作诊断仪进入智能控制盒电控单元,对前风窗雨刮电机进行执行机构测试,测试结果为雨刮电机能正常工作,由此可判定智能控制盒、发动机舱控制盒、前风窗雨刮电机以及它们之间的线路没有故障;第二步打开灯光开关,如小灯、近光灯、远光灯中只要有一个灯能点亮,说明转向盘下转换模块、智能控制盒以及它们之间的线路也没有故障。经过这二步简单的检查,我们就可以把本故障锁定在刮水器开关或开关与转向盘下转换模块之间的电路连接这一很小的范围之内,如图所示。6 6车载网络应用于现代轿车后,车载网络应用于现代轿车后,使我们对汽车电控系统故障的诊断使我们对汽车电控系统故障的诊断与检测发生了质的变化。与检测发生了
9、质的变化。图利用车载网络来诊断刮水器不工作的故障四四CAN网络的工作原理简介网络的工作原理简介CAN是Controller Area network的英文缩写,中文含义为控制器局域网、是国际上广泛应用的汽车数据总线之一。1.1.CAN CAN数据总线的含义数据总线的含义CAN总线又称作汽车总线,是德国Bosch公司为解决现代汽车中众多的电控单元(ECU)之间的数据交换而开发的一种串行通信协议。现已成为汽车总线的代名词,已成为汽车是否数字化的一个重要标志。四.CAN网络的工作原理简介网络的工作原理简介车载网络上(即连接在数据总线上)的元件一定是电控单元,它除了具有普通电控单元多种功能外,每个电控
10、单元内部还有CAN收发器、CAN控制器和CAN数据接口,如图5-10所示。2 2.CANCAN网上的电控单元网上的电控单元图5-10CAN总线上电控单元内部结构简图四.CAN网络的工作原理简介网络的工作原理简介每个电控单元外部都连接了两条CAN数据传输线。在CAN网络中作为网络传输终端的二个电控单元,每个电控单元内部一般还装有一个终端电阻,如图5-11所示。3 3.数据数据传输终端传输终端图5-11 CAN数据总线的组成与结构数据传输终端实际上是一个电阻,它的主要作用是防止数据在传输终端被反射回来,并产生反射波,使传输的数据遭到破坏。四.CAN网络的工作原理简介网络的工作原理简介数据总线是用来
11、传输数据的双向数据线,分为CAN高位(CAN-H)和CAN低位(CAN-L)数据线。数据没有指定接收器,数据通过数据总线发给各电控单元,各电控单元接收后进行计算。为了防止外界电磁干扰和向外辐射,CAN总线采用两条线缠绕在一起。常用的数据传输线一般为双绞线,如图5-13所示。3 3.数据数据传输终端传输终端图5-13 CAN网双绞线四.CAN网络的工作原理简介网络的工作原理简介 数据总线是用来传输数据的双向数据线,分为CAN高位(CAN-H)和CAN低位(CAN-L)数据线。数据通过数据总线发给各电控单元,各电控单元接收后进行计算。为了防止外界电磁干扰和向外辐射,CAN总线采用两条线缠绕在一起,
12、两条数据线上的电位是相反的,如图5-12所示,这样使两条线上的电压和总等于常值,使得CAN总线避免了外界电磁波干扰,同时CAN总线本身对外无辐射。4.4.二根数据传输线二根数据传输线图5-12两条数据线上的电位四.CAN网络的工作原理简介网络的工作原理简介CAN网的数据传输原理在很大程度上类似电话会议,如图5-14所示,一个电话用户(如发动机ECU)在网络上发言(将数据传输到网络中,如发动机水温信息),而其他用户“收听”到这些数据。一些电控单元(如变速器ECU、组合仪表)认为这些数据对它有用,它就接收并且应用这些数据,而其它电控单元(如ABS电控单元、泊车辅助ECU)认为不需要这些数据,于是不
13、理会这些数据。5 5.CANCAN数据总线的传输数据总线的传输原理原理图5-14 CAN数据总线的传输原理数据总线里的数据一次性传递给所有的电控单元,各电控单元根据自己与网上数据的关系决定自己的取舍。数据总线里的数据一次性传递给所有的电控单元,各电控单元根据自己与网上数据的关系决定自己的取舍,CAN总线传输信息过程示意如图5-15所示。6.CAN6.CAN总线总线数据传输数据传输的过程的过程图5-15 CAN总线传输信息过程的示意图四.CAN网络的工作原理简介网络的工作原理简介四.CAN网络的工作原理简介网络的工作原理简介CAN收发器从CAN控制器处接收数据,将其转化为电信号发出。这些数据以数
14、据列的形式进行传输,数据列是由一长串二进制(高电平与低电平)数字组成(像0110100100111011),CAN 数据线数据线 所传递的每个完整信息由七个域构成,所传递的每个完整信息由七个域构成,其常见格式见图5-16所示。7.CAN7.CAN网上网上传输传输的数据的数据图5-16 CAN总线上传递信息的结构五.车载网络的结构车载网络的结构 大众轿车的车载网络的总体结构如图5-17所示,大众轿车的车载网络有四个部分,一是CAN驱动网,主要包括发动机ECU、自动变速器ECU、ABS电控单元、电动助力转向ECU等,信息传递速度为500kb/s;二是CAN舒适网,主要包括中央电器系统ECU、空调控
15、制单元、舒适系统控制单元等,信息传递速度为100kb/s;三是CAN信息娱乐网,主要包括收音机、数字音响组件、车载电话等,信息传递速度为100kb/s;四是LIN网,方向盘上多功能模块、雨刮电机控制单元、雨水阳光传感器、报警喇叭等,信息传递速度为19.2kb/s。1 1.大众车载网络的结构大众车载网络的结构图5-17大众轿车车载网络的总体结构在大众轿车上,不同网络和网速的电控单元之间进行信息传递,必须由网关来进行管理。五.车载网络的结构车载网络的结构 C5轿车上电控单元的布置如图5-19所示,各电控单元分布在CAN高速网、CAN车身网、CAN舒适网和LIN网中,车载网络的总体构造如图5-20所
16、示。2.2.雪铁龙轿车上网络结构雪铁龙轿车上网络结构图5-19 C5轿车电控单元在车上的布置图5-20雪铁龙轿车车载网络的总体结构C5轿车的CAN高速网在车上布置如图5-21所示,CAN高速网包括的电控单元有:BSI智能控制盒(在仪表台的左下方)、1320发动机ECU(在蓄电池后方)、1630自动变速器ECU(在发动机舱左方、变速器箱体上)、7800 ESP电控单元(ESP电控单元与液压单元集成为一体,它装在发动机舱左侧,蓄电池的前方)、7130转向盘角度传感器(注:它实际上也是一个具有ECU功能的元件)、6606转向大灯系统ECU(在蓄电池的右侧)、7600轮胎气压监测ECU(在行李箱左侧)
17、、7804偏航率传感器(注:它实际上也是一个具有ECU功能的元件,装在驾驶室变速器换挡杆左侧)等电控单元。2.2.雪铁龙轿车上网络结构雪铁龙轿车上网络结构CANCAN高速网高速网图5-21 C5轿车CAN高速网各电控单元在车上的位置CAN高速网有二根网线,它们是:CAN-H(CAN高),9000;CAN-L(CAN低),9001。C5轿车的CAN高速网各电控单元的外形如图5-22所示,CAN高速网包括的电控单元有:BSI智能控制盒(在仪表台的左下方)、1320发动机ECU(在蓄电池后方)、1630自动变速器ECU(在发动机舱左方、变速器箱体上)、7800 ESP电控单元、7130转向盘角度传感
18、器、6606转向大灯系统ECU(在蓄电池的右侧)、7600轮胎气压监测ECU(在行李箱左侧)、7804偏航率传感器等电控单元。2.2.雪铁龙轿车上网络结构雪铁龙轿车上网络结构CANCAN高速网高速网图5-22 C5轿车CAN高速网各电控单元的外形C5轿车的CAN车身网在车上布置如图5-23所示,CAN车身网包括的电控单元有:BSI智能控制盒、CV00转向盘下转换模块(在转向盘下方)、PSF1发动机舱控制盒(在发动机舱左侧)、5008雨水阳光传感器(在前风窗玻璃正上方)、6570安全气囊ECU(在驾驶室变速器换挡杆前方)、8602防盗报警ECU(装在发动机舱左下方)。2.2.雪铁龙轿车上网络结构
19、雪铁龙轿车上网络结构CANCAN车身车身网网CAN车身网有三根网线,它们是:+CAN,导线编号中以“Z”开头,如雨水阳光传感器插头1脚上的导线Z5008,+CAN是由BSI内R6继电器控制的,为CAN车身网和CAN舒适网各电控单元提供的供电;CAN-H(CAN高),9017;CAN-L(CAN低),9018。图5-23轿车CAN车身网各电控单元在车上的位置C5轿车的CAN车身网各电控单元的外形如图5-24所示,CAN车身网包括的电控单元有:BSI智能控制盒、CV00转向盘下转换模块(在转向盘下方)、PSF1发动机舱控制盒(在发动机舱左侧)、5008雨水阳光传感器(在前风窗玻璃正上方)、6570
20、安全气囊ECU(在驾驶室变速器换挡杆前方)、8602防盗报警ECU(装在发动机舱左下方)。2.2.雪铁龙轿车上网络结构雪铁龙轿车上网络结构CANCAN车身车身网网图5-24 C5轿车CAN车身网各电控单元的外形CAN舒适网包括的电控单元有:BSI智能控制盒、0004组合仪表(在仪表台左上方)、6036左前车门ECU(在左前车门开关面板上)、6338驾驶员座椅ECU(在驾驶员座椅下方)、7215多功能显示屏(装在仪表台中部)、7500泊车辅助ECU(装在行李箱左侧)、双区空调ECU(装在空调控制面板上,双区空调的特点是可以分别控制驾驶员位置和副驾驶员位置空调出风口的温度)、音响功放ECU(装在仪
21、表台右下方)、汽车音响及导航ECU(在空调控制面板的下方)。CAN舒适网各电控单元在车上的位置如图5-25所示。2.2.雪铁龙轿车上网络结构雪铁龙轿车上网络结构CANCAN舒适舒适网网CAN舒适网有三根网线,它们是:+CAN,导线编号中以“Z”开头,如组合仪表插头1脚上的导线Z0004,+CAN是由BSI内R6继电器控制的,为CAN舒适网和CAN车身网各电控单元提供的供电;CAN-H(CAN高),9024;CAN-L(CAN低),9025。图5-25 C5轿车CAN舒适网各电控单元在车上的位置CAN舒适网包括的电控单元有:BSI智能控制盒、0004组合仪表(在仪表台左上方)、6036左前车门E
22、CU(在左前车门开关面板上)、6338驾驶员座椅ECU(在驾驶员座椅下方)、7215多功能显示屏(装在仪表台中部)、7500泊车辅助ECU(装在行李箱左侧)、双区空调ECU(装在空调控制面板上,双区空调的特点是可以分别控制驾驶员位置和副驾驶员位置空调出风口的温度)、音响功放ECU(装在仪表台右下方)、汽车音响及导航ECU(在空调控制面板的下方)。CAN舒适网各电控单元外形如图5-26所示。2.2.雪铁龙轿车上网络结构雪铁龙轿车上网络结构CANCAN舒适舒适网网图5-26 C5轿车CAN舒适网各电控单元的外形在C5轿车上有四个LIN网,一是转向盘上控制模块(在转向盘上方,上面布置有定速、巡航、音
23、响、导航、电话、多功能屏调整等按键)与转向盘下转换模块组成的LIN网,二是电动车窗系统组成的LIN网,三是转向前照灯系统组成的LIN网,四是前风窗刮水系统组成的LIN网。电动车窗系统LIN网内各电控单元在车上的布置如图5-27所示。2.2.雪铁龙轿车上网络结构雪铁龙轿车上网络结构LINLIN网网图5-27 C5轿车电动车窗系统LIN网各电控单元在车上的位置电动车窗系统LIN网内各电控单元的外形如图5-28所示。2.2.雪铁龙轿车上网络结构雪铁龙轿车上网络结构LINLIN网网图5-28 C5轿车电动车窗系统LIN网各电控单元的外形2.2.雪铁龙轿车上网络结构雪铁龙轿车上网络结构LINLIN网网图
24、5-29转向盘上控制模块、转向前照灯系统和 刮水器系统内LIN网电控单元在车上的位置在C5轿车上有四个LIN网,一是转向盘上控制模块(在转向盘上方,上面布置有定速、巡航、音响、导航、电话、多功能屏调整等按键)与转向盘下转换模块组成的LIN网,二是电动车窗系统组成的LIN网,三是转向前照灯系统组成的LIN网,四是前风窗刮水器系统组成的LIN网。各LIN网电控单元在车上的布置和外形如图5-29所示。转向盘上控制模块、转向前照灯系统和刮水器系统内LIN网电控单元的外形如图5-30所示。2.2.雪铁龙轿车上网络结构雪铁龙轿车上网络结构LINLIN网网图5-30 转向盘上控制模块、转向前照灯系统和刮水器
25、系统内LIN网电控单元的外形五.车载网络的车载网络的结构结构为了防止电磁干扰,将同一网络的二根数据线绞在一起,如图5-31所示。3.3.车载网络的防干扰车载网络的防干扰图5-31汽车车载网络中绞在一起的网线六.车载网络的部分特性车载网络的部分特性1 1.网络的休眠与唤醒网络的休眠与唤醒车载网络的主要任务是汽车运行时,在各电控单元之间传递信息,帮助各电控单元完成各种控制任务。一般点火钥匙在点火挡(包括起动挡),车载网络就被唤醒进入工作状态,开始传递信息;一般发动机熄火后,关闭点火开关1min以后,CAN高速网就进入不工作的休眠状态;关闭点火开关,网络上所有电控单元不工作2min左右以后,CAN车
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