新能源汽車電氣系統(tǒng)檢修（微課版） 課件 項目三任務2 車載網(wǎng)絡總線結(jié)構(gòu)與總線檢修

延時符項目三

新能源整車網(wǎng)絡控制系統(tǒng)檢修任務二車載網(wǎng)絡框架結(jié)構(gòu)和總線檢修知識目標:1.熟悉總線的概念與常用術(shù)語。2.掌握CAN總線的結(jié)構(gòu)及原理。技能目標:1.能通過維修手冊查找不同總線的端子。2.會根據(jù)維修手冊對不同模塊通信網(wǎng)絡進行檢測，并給出維修結(jié)論。素養(yǎng)目標:1.培養(yǎng)互相信任、開放溝通、共同成長的團隊精神。2.養(yǎng)成良好的職業(yè)素養(yǎng)。任務二車載網(wǎng)絡框架結(jié)構(gòu)和總線檢修二、知識儲備四、任務實施五、考核評價一、任務描述三、任務分析任務二車載網(wǎng)絡框架結(jié)構(gòu)和總線檢修當總線系統(tǒng)出現(xiàn)問題時，很多控制單元將無法通信，車輛無法正常工作。總線特性具有唯一性的規(guī)律，因此在診斷時，我們通過總線的概念、數(shù)字電路與信號傳輸、二進制信號和信號電平、拓撲結(jié)構(gòu)、總線結(jié)構(gòu)、速率、傳輸方向及特點來了解總線特性。根據(jù)總線特性能夠判斷總線的信號測量（標準、對搭鐵／對電源短路、互短、休眠、單根斷）。任務描述任務二車載網(wǎng)絡框架結(jié)構(gòu)和總線檢修提高了汽車綜合控制的準確性幫助維修人員更準確地判斷故障降低了故障診斷的難度

（1）不同通信方式的比較1.車載網(wǎng)絡總線概述任務二車載網(wǎng)絡框架結(jié)構(gòu)和總線檢修知識儲備總線通信的基本原理知識儲備

（2）總線的傳輸原理1.車載網(wǎng)絡總線概述

（3）總線傳輸?shù)膬?yōu)點知識儲備1.車載網(wǎng)絡總線概述相較于傳統(tǒng)傳統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸方式的缺陷，總線傳輸應具備下列特點：（1）提高整個系統(tǒng)的可靠性。（2）降低布線成本。（3）減少各種電纜數(shù)量。（4）減小電纜束橫截面積。（5）靈活布線。（6）多重使用傳感器。（7）能夠傳輸復雜數(shù)據(jù)。（8）進行系統(tǒng)變更時更具靈活性。（9）隨時能夠擴展數(shù)據(jù)范圍。（10）為客戶實現(xiàn)新型功能。（11）有效診斷。（12）降低硬件成本。（4）新能源汽車通信網(wǎng)絡分級1.車載網(wǎng)絡總線概述知識儲備（4）新能源汽車通信網(wǎng)絡分級車載網(wǎng)絡根據(jù)傳遞的信息量的速度、網(wǎng)絡特性，通常可劃分為五類，包括A類總線、B類總線、C類總線、安全類和多媒體總線。1）.A類總線A類總線是面向傳感器和執(zhí)行機構(gòu)的低速網(wǎng)絡，其中以本地互聯(lián)網(wǎng)（localinterconnectnetwork，LIN）最具代表性，其數(shù)據(jù)傳輸速率通常小于10kbps。A類總線主要用于電動車窗、座椅調(diào)節(jié)器、燈光照明等控制，LIN總線有其“局域”特性，在汽車中一般不獨立存在，通常與上層CAN網(wǎng)絡相連，形成CAN-LIN網(wǎng)絡節(jié)點，一般會規(guī)定該“網(wǎng)絡節(jié)點”的控制器歸屬。如圖所示，空調(diào)主控，通過LIN總線連接雨量傳感器、刮水器、空調(diào)-天窗等?？照{(diào)連接的LIN總線1.車載網(wǎng)絡總線概述知識儲備（4）新能源汽車通信網(wǎng)絡分級1.車載網(wǎng)絡總線概述在車載網(wǎng)絡系統(tǒng)中，LIN處于低端，可與CAN網(wǎng)絡互補優(yōu)勢，如在LIN系統(tǒng)中，加入新節(jié)點時，不需要其他從節(jié)點做任何軟件或硬件的改動。LIN和CAN一樣，傳送的信息帶有一個標識符，它給出的是這個信息的意義或特征，而不是這個信息傳送的地址。LIN總線的電氣性能對網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)有很大影響。網(wǎng)絡節(jié)點數(shù)不僅受標識符長度的限制，而且受總線物理特性的限制。在LIN系統(tǒng)中，建議節(jié)點數(shù)不超過16個，LIN系統(tǒng)每增加一個節(jié)點大約使網(wǎng)絡阻抗降低3％。LIN總線的傳輸速率可達20kbit／s，最大為64個標識符。使用萬用表測量LIN總線的電壓，正常情況下的電壓值在6～10V之間，網(wǎng)絡越忙，其電壓值越低。如果出現(xiàn)12V或者0V情況則說明存在短路或者斷路故障。整個波形信號在1～12V之間變化，當LIN總線上沒有信號傳輸時，電壓值為12V，當有信號傳輸時，電壓值約為1V。知識儲備

（4）新能源汽車通信網(wǎng)絡分級1.車載網(wǎng)絡總線概述2）B類總線B類總線是面向獨立控制模塊間信息共享的中速網(wǎng)絡，其數(shù)據(jù)傳輸速率通常為10～125kbps。B類總線以控制器局域網(wǎng)絡（controllerareanetwork，CAN）最為著名，主要應用于車輛信息的傳送，如汽車速度監(jiān)測、故障診斷、儀表顯示等信息的傳送。3）.C類總線C類總線是面向高速、實時閉環(huán)控制的多路傳輸網(wǎng)絡，其數(shù)據(jù)傳輸速率通常為125～1000kbps。C類總線主要用于車上實時控制系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)的傳輸。4）.安全類總線安全類總線也稱為FlexRay總線，是由寶馬、飛利浦、飛思卡爾和博世等公司共同制定的一種新型通信標準，專為車內(nèi)聯(lián)網(wǎng)而設計，采用基于時間觸發(fā)機制具有高帶寬、容錯性能好等特點，在實時性、可靠性和靈活性方面具有一定的優(yōu)勢。FlexRay具有高速、可及安全的特點,FlexRay在物理上通過兩條分開的總線通信，每一條的教據(jù)速率是10MBits。FlexRay還能夠提供很多網(wǎng)絡所不具有的可靠性特點。尤其是FlexRay具備的冗余通信能力可實現(xiàn)通過硬件完全復制網(wǎng)絡配置，并進行進度監(jiān)測。FlexRay同時提供靈活的配置，可支持各種拓撲，如總線、星型和混合拓撲，F(xiàn)lexRay本身不能確保系統(tǒng)安全，但它且備大量功能，可以支持以安全為導向的系統(tǒng)(如線控系統(tǒng))的設計。知識儲備5）.多媒體類總線面向媒體信息傳輸?shù)腗OST（MediaOrientedSystemsTransport）網(wǎng)絡以光纖為載體，通常是環(huán)形拓撲。MOST可提供高達25Mbit／s的帶寬，遠遠高于傳統(tǒng)的汽車總線，可以同時播放15個不同的音頻流，主要應用在汽車信息娛樂系統(tǒng)。MOST總線主要由光導纖維、光導插頭、內(nèi)部供電裝置、電氣插頭、專用部件、標準微型控制器、MOST發(fā)射接收機、光導纖維發(fā)射機等部件構(gòu)成，如圖所示。MOST采用塑料光纜網(wǎng)絡協(xié)議，將音響裝置、電視、全球定位系統(tǒng)及電話等設備相互連接起來，給用戶帶來了極大的便利。MOST網(wǎng)絡可以不需要額外的主控計算機系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)靈活、性能可靠、易于擴展。MOST網(wǎng)絡支持“即插即用”方式，在網(wǎng)絡上可以隨時添加和去除設備。（4）新能源汽車通信網(wǎng)絡分級1.車載網(wǎng)絡總線概述知識儲備（1）模擬信號與數(shù)字信號模擬信號2.常用術(shù)語（一）模擬信號與數(shù)字信號“模擬”一詞源于希臘語“Analogos”，表示“類似于”。模擬顯示數(shù)據(jù)（信息）指通過直接與數(shù)據(jù)成比例的連續(xù)變化物理常量來表示。模擬信號的特點是可以采用0~100%之間的任意值（如圖）。因此該信號為無級方式，例如指針式測量儀表、汞（水銀）溫度計、指針式時鐘。知識儲備在聽音樂時，耳朵就會接收到模擬信號（聲波連續(xù)變化）。電氣設備（音響系統(tǒng)、收音機、電話等）以同樣的方式通過連續(xù)變化的電壓表示聲音。但當這種電信號由某一設備向另一設備傳輸時，接收裝置接收到的信息與發(fā)射裝置發(fā)送的信息并不完全相同。這是由下列干擾因素造成的：（1）電纜長度。（2）電纜的線性電阻。（3）無線電波。（4）移動無線電信號。出于安全技術(shù)的原因，在車輛應用方面不會通過模擬方式傳輸信息。此外，電壓變化太小則無法顯示出可靠值（ABS、安全氣囊、發(fā)動機管理系統(tǒng)等）。（1）模擬信號與數(shù)字信號2.常用術(shù)語知識儲備數(shù)字信號“數(shù)字”一詞源于拉丁語“Digitus”，原表示手指或腳趾。因此，“數(shù)字”指可以用幾個手指就算清的所有事務，或更確切地說，是分為幾個獨立階段的所有事務。數(shù)字表示方式就是以數(shù)字形式表示不斷變化的常量（如圖所示）。尤其在計算機內(nèi)，所有數(shù)據(jù)都以“0”和“1”的序列形式表示出來（二進制）。因此，“數(shù)字”是“模擬”的對立形式，例如數(shù)字萬用表、數(shù)字時鐘、CD和DVD。（1）模擬信號與數(shù)字信號2.常用術(shù)語知識儲備（2）二進制信號與信號電平2.常用術(shù)語一個二進制信號只能識別兩種狀態(tài)：0和1或高和低（如圖所示）。例如：（1）車燈亮起---車燈未亮起。（2）繼電器已斷開---繼電器已接通。（3）供電---未供電。每個符號、圖片和聲音都由特定順序的二進二進制信號知識儲備

電平信號制字符構(gòu)成，例如10010110。通過這些二進制編碼，計算機或控制單元可以處理信息或?qū)⑿畔l(fā)送給其他控制單元。為清楚區(qū)分車輛應用方面的高低兩種電平狀態(tài)，明確規(guī)定了每種狀態(tài)的對應范圍（如圖所示）：（1）高電平為6~12V。（2）低電平為0~2V。（3）2~6V之間的范圍是所謂的禁止范圍，用于識別故障。（2）二進制信號與信號電平2.常用術(shù)語知識儲備

（3）信號的傳輸方向雙向傳輸雙向傳輸

二、常用術(shù)語2.常用術(shù)語根據(jù)發(fā)送裝置向接收裝置傳輸信息字節(jié)的方式，分為并行和串行傳輸形式。目前，車輛上并行數(shù)據(jù)傳輸方式多在控制單元內(nèi)部線路中使用，而在控制單元外部傳輸信息則大都以串行方式進行。知識儲備

（4）拓撲結(jié)構(gòu)拓撲結(jié)構(gòu)指網(wǎng)絡中各站點相互連接的形式，在局域網(wǎng)中，就是文件服務器、工作站和電纜等的連接形式。網(wǎng)絡連接的形式一般有五種，分別為星形連接、環(huán)形連接、網(wǎng)狀連接、總線連接以及混合型連接。在汽車上應用較為廣泛的是CAN總線網(wǎng)絡連接形式，CAN總線上的各個控制單元通過內(nèi)部收發(fā)器（發(fā)射-接收放大器）并聯(lián)在總線上，各控制單元的地位相同，沒有任何控制單元享有特權(quán)，在這個意義上CAN總線為多主機結(jié)構(gòu)。

二、常用術(shù)語2.常用術(shù)語知識儲備CAN：ControllerAreaNetwork，控制器局域網(wǎng)，是德國Bosch公司為解決現(xiàn)代汽車中眾多控制單元、測試儀器之間的實時數(shù)據(jù)交換而開發(fā)的一種串行通信協(xié)議。是一種能有效支持分布式控制和實時控制的串行通訊網(wǎng)絡。CAN‐bus：ControllerAreaNetwork‐bus，控制器局域網(wǎng)總線技術(shù)（1）新能源汽車CAN通信概述3.CAN總線結(jié)構(gòu)及工作原理知識儲備1234

1994

:

CAN低速成為ISO11519標準1980

:產(chǎn)生CAN協(xié)議1991

:

CAN低速成為ISO標準

1993

:

CAN高速成為ISO11898標準（1）新能源汽車CAN通信概述3.CAN總線結(jié)構(gòu)及工作原理知識儲備ＣＡＮ總線整車控制器VCU電機控制器MCU車載充電機電池管理系統(tǒng)BMS高壓控制盒PEU遠程控制信息顯示系統(tǒng)．．．．總線（2）新能源汽車CAN通訊結(jié)構(gòu)示意圖3.CAN總線結(jié)構(gòu)及工作原理知識儲備（3）CAN網(wǎng)絡的傳輸介質(zhì)CAN總線是一種多主總線，是一種雙線串行數(shù)據(jù)通信總線，通信介質(zhì)大多數(shù)采用雙絞線。采用雙絞線結(jié)構(gòu)之后，在進行數(shù)據(jù)傳輸時，兩根數(shù)據(jù)線上CAN-H和CAN-L數(shù)據(jù)線的信號電壓相互對稱分布，兩條線的電壓總和等于常值。高速CAN和低速CAN波形不太一樣，但是CAN-H線和CAN-L線之間也有共同特點，就是波形相反，傳遞的數(shù)據(jù)是一樣的。高速CAN總線能以500kbit／s速率傳遞數(shù)據(jù)，每一組數(shù)據(jù)傳遞大約需要0.25ms，每個控制單元會在7～20ms發(fā)送一次數(shù)據(jù)。高、低速CAN在雙絞線上傳導的信號波形如圖所示。雙絞線的特點如下：技術(shù)上容易實現(xiàn)、造價低廉；理論上節(jié)點數(shù)無限制、對環(huán)境電磁輻射有一定的抑制能力；隨著頻率的增長，雙絞線線對的衰減迅速增高；適合網(wǎng)絡5kb／s～1Mb／s的傳輸速率。3.CAN總線結(jié)構(gòu)及工作原理知識儲備

（4）CAN總線的結(jié)構(gòu)組成CAN總線的結(jié)構(gòu)組成3.CAN總線結(jié)構(gòu)及工作原理知識儲備1）CAN控制器CAN控制器主要用來接收、處理微處理器傳來的信息，并將處理后的信息傳給CAN收發(fā)器，同時CAN控制器也接收、處理CAN收發(fā)器傳來的信息，并將處理后的信息傳給各控制單元的微處理器。2）CAN收發(fā)器CAN收發(fā)器主要用來接收CAN控制器送來的信息，并將其發(fā)送到CAN數(shù)據(jù)傳輸總線上，同時CAN收發(fā)器也接收CAN數(shù)據(jù)傳輸總線上的信息，并將其傳給CAN控制器。3）終端電阻終端電阻通常安裝在控制單元內(nèi)，它能防止數(shù)據(jù)在到達線路終端后像回聲一樣返回并干擾原始數(shù)據(jù)，從而保證了數(shù)據(jù)的正確傳送，每一個終端電阻的電阻值是120Ω。4）傳輸數(shù)據(jù)線傳輸數(shù)據(jù)線是兩條雙向數(shù)據(jù)線，分別為CAN-H（高位）和CAN-L（低位）數(shù)據(jù)線，主要作用是進行網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸。為防止向外輻射和外界電磁波干擾，兩條數(shù)據(jù)線通常纏繞在一起，并且至少每2.5cm就要扭絞一次。此外，兩條數(shù)據(jù)線上的電位是相反的，其電壓的和總等于常值

（4）CAN總線的結(jié)構(gòu)組成3.CAN總線結(jié)構(gòu)及工作原理知識儲備（5）高速CAN波形和數(shù)值分析CAN總線分為CAN-H和CAN-L數(shù)據(jù)線，對搭鐵電壓分別用VCAN_H和VCAN_L表示，它們之間的差值稱為差分電壓Vdiff即Vdiff=VCAN_H-VCAN_L。滿足條件0.9V<Vdiff<5.0V時，代表邏輯數(shù)字“0”，當前傳送的數(shù)據(jù)位被稱為“顯性”位；當-0.1V<Vdiff<0.5V時時，代表邏輯數(shù)字“1”，當前傳送的數(shù)據(jù)位被稱為“隱性”位。電壓波形與邏輯電平定義如圖3-2-12所示。在靜止狀態(tài)時，這兩條導線上作用有相同預先設定值，該值稱為靜電平。靜電平也稱為隱性狀態(tài)，因為連接的所有控制單元均可修改它3.CAN總線結(jié)構(gòu)及工作原理知識儲備在隱形狀態(tài)時，這兩條線的電壓均為約2.5V(靜電平)在顯性狀態(tài)時，CAN-High線的電壓升至約3.5V在顯性狀態(tài)時，CAN-Low線的電壓降至約1.5V高速CAN線上的電壓（5）高速CAN波形和數(shù)值分析3.CAN總線結(jié)構(gòu)及工作原理知識儲備（6）低速CAN波形和數(shù)值分析舒適系統(tǒng)CAN總線的速率達到100kbit／s，為了使低速CAN總線抗干擾能力強且電流消耗低，與動力CAN總線相比做了一些改動。首先，使用單獨的驅(qū)動器（功率放大器）使兩個CAN信號不再有彼此的依賴關(guān)系，任意一條CAN線發(fā)生短路或者CAN線之間互短都會被識別出來，在出現(xiàn)故障時會關(guān)閉相應的CAN驅(qū)動器，從而切換到切換到單線工作模式。因此，舒適CAN總線的CAN-H線和CAN-L線間沒有終端電阻，且彼此作為獨立信號工作。舒適系統(tǒng)CAN總線中收發(fā)器的結(jié)構(gòu)3.CAN總線結(jié)構(gòu)及工作原理知識儲備Can-High的高電平為：3.6伏Can-High的低電平為：0伏Can-Low

的高電平為:

5伏Can-low

的低電平為：1.4伏邏輯“1”：

Can-high=3.6VCan-low=1.4V邏輯“0”：Can-high=0VCan-low=5V（6）低速CAN波形和數(shù)值分析3.CAN總線結(jié)構(gòu)及工作原理知識儲備

（7）CAN報文格式在總線中傳送的報文，CAN總線所傳遞的每個完整信息分別由開始域、狀態(tài)域、控制域、數(shù)據(jù)域、安全域、檢驗域和結(jié)束域7個部分構(gòu)成。3.CAN總線結(jié)構(gòu)及工作原理知識儲備

（8）CAN總線通信機制/優(yōu)先級的確認CAN總線上有節(jié)點A、節(jié)點B和節(jié)點C，某一時刻三個節(jié)點同時想要發(fā)送數(shù)據(jù)。這時出現(xiàn)總線仲裁，通過比較發(fā)現(xiàn)在5的點上節(jié)點A和節(jié)點C發(fā)送的是0，而節(jié)點B發(fā)送的是1，所以停止報文傳遞，緊接著數(shù)據(jù)第3段時節(jié)點A發(fā)送是0，C發(fā)送的是1，所以節(jié)點C退出優(yōu)先級。優(yōu)先級最高的節(jié)點A完成的報文成功完成，節(jié)點B和C完成報文停止發(fā)送；節(jié)點A的報文發(fā)送完成后，總線進入空閑狀態(tài)，節(jié)點B和C自動重新嘗試發(fā)送報文,此時總線上若沒有優(yōu)先級更高的報文，則報文便會成功發(fā)送。3.CAN總線結(jié)構(gòu)及工作原理知識儲備任務分析以上故障的診斷與排除，需要具備以下知識和技能：1.相關(guān)知識（1）熟悉總線的概念與拓撲結(jié)構(gòu)。（2）掌握不同總線的特性。2.相關(guān)技能（1）萬用表、示波器、解碼器等常見設備的使用。（2）維修資料的查閱、電路原理圖的識讀和分析。（3）常見故障的診斷與排除。（4）7S管理和操作。任務實施可按照以下流程圖進行。任務分析任務實施可按照以下流程圖進行實踐操作——技能實訓

比亞迪秦EV

PTC加熱器模塊通信網(wǎng)絡檢測以比亞迪秦EV新能源汽車為例，對PTC加熱器模塊通信網(wǎng)絡檢測。1．準備工作2．操作步驟任務實施步驟1：查找并分析PTC加熱器模塊通信網(wǎng)絡電路圖。通過查閱電路圖可知PTC水加熱器共四個端子，1號端子為IG4繼電器過來的供電線，2號端子為搭鐵線，4號、5號端子為舒適網(wǎng)絡的通信線，采用雙絞線布置，如圖3-2-18所示。步驟2：在實車上找到PTC加熱器的位置如圖3-2-19所示。步驟3：整車下電。圖3-2-19PTC加熱器在實車上的位置步驟4：拔下PTC加熱器插接器線束，如圖3-2-20所示。步驟5：采用背插，連接好PTC加熱器插接器線束，如圖3-2-21所示。步驟6：將PTC插接器線束插回模塊上，如圖3-2-22所示。步驟7：測量PTC模塊供電電壓，如圖3-2-23所示。萬用表放電壓檔，紅表筆接1號端子，黑表筆可靠搭鐵或連接2號端子，觀察萬用表顯示數(shù)值為13.8v正常。步驟8：信號線檢測連接示波器信號采集線CH1和CH2通道，信號采集線另外一端可靠連接PTC加熱器4號、5