全车电器实验台(can-bus)

全车电器实验台（can-bus）

使

用

说

明

书

学院：工业制造

班级：2010级车辆一班

姓名：***

全车电器实验(can-bus)

摘要：该说明书主要分为2个部分，第一部分：总体介绍所研究的实验模板的内容。第二部分：分系统讲解各个部件的电路结构和工作内容、原理。

第一部分

教学实验台展示了丰田车型的电路系统几大模块的电路线路以及CAN、LIN总线在该车型的应用体现。

首先，说明几个概念，即对CAN、LIN总线的认知。

CAN 是Controller Area Network 的缩写，是ISO国际标准化的串行通信协议。在汽车产业中，出于对安全性、舒适性、方便性、低公害、低成本的要求，各种各样的电子控制系统被开发了出来。由于这些系统之间通信所用的数据类型及对可靠性的要求不尽相同，由多条总线构成的情况很多，线束的数量也随之增加。为适应“减少线束的数量”、“通过多个LAN进行大量数据的高速通信”的需要，1986 年德国电气商博世公司开发出面向汽车的CAN通信协议。

CAN总线由2根线组成，系统又分为高速和低速，高速CAN系统采用硬线是动力型，速度：500kbps，控制ECU、ABS等；低速CAN是舒适型，速度：125Kbps，主要控制仪表、防盗等。

LIN (Local Interconnect Network)是一种低成本的串行通讯网络，用于实现汽车中的分布式电子系统控制。LIN 的目标是为现有汽车网络(例如CAN 总线)提供辅助功能，因此LIN总线是一种辅助的总线网络。在不需要CAN 总线的带宽和多功能的场合，比如智能传感器

和制动装置之间的通讯使用LIN 总线可大大节省成本。

如图所示，该车型电器系统有can、lin总线共同组成。其中BATT、IG、ACC、ST这4根线代表蓄电池电源、点火电源、辅助电源、启动电源，它们为所有的电器供电。以can网为主网，发动机ecu控制发动机内部执行器的运作，并将转速、车速、油温等数据共享至全车，在仪表上显示出来。而该模型又有高低can之分，分别处理不同的需求。Lin网为第二网络，车身ecu控制车门、方向盘、座椅、空调、

第二部分

从左往右分析整个实验台。

如图，该车的起

动系统，发电机和

起动机都有蓄电池

供电，发电机还有

辅助的启动电源。

起动机的开关由起动继电器控制。发电机带动起动机在带动发动机工作。

所有的喷油器都是连在IG电源上的，并且每个喷油器都在发动机ecu上连有一个引脚。它使喷油器接受ECU送来的喷油脉冲信号，精确的控制燃油喷射量。点火线圈也有连在IG上提供的电源工作，其电流是10A。并且每个点火线圈在ecu上有2个引脚，一个共有引脚IGF(点火确认信号)以及对应信号IGT(1~4)为点火信号。

节气门的电路主要是一个电机，电机和滑动变阻器，变阻器在ecu 上有引脚，ecu接受来自踏板的信号控制变阻器的大小，从而控制电机的输出功率，电机是扭矩改变，致使节气门的开度大小改变。实现电控的精确控制。

图上列出了4中传感器的电路线路。

我们可以看到曲轴转速传感器在ecu

上有2个引脚，是对ecu信号的接收

和反馈。空气流量计右侧的电阻是温

度补偿电阻（温度对空气密度的影响，通过测

量温度，根据温度的变化，对流量计的测量给一

个补偿。便于流量计的测量更准确）。进气传

感器的工作原理是个负温度系数的热

敏电阻，当温度升高时，电阻阻值减

小；温度降低时，电阻阻值增大。随

着电路中电阻的变化，导致电压发生变化，从而产生不同的电压信号，完成控制系统的自动操作。排气温度传感器又称催化剂温度传感器，在催化剂变换器异常发热时，能够快速地发出报警信号，以便保护催化剂变换器并防止高温引发故障。

组合开关（又称转换开关）——在电气控制线路中，一种常被作为电源引入的开关，可以用它来直接启动或停止小功率电动机或使电动机正反转，倒顺等。局部照明电路也常用它来控制。组合开关有单极、双极、三极、四极几种，额定持续电流有10、25、60、100A等多种。

上面这个组合开关控制了刮水器开关（高速、低速、间歇、关闭），转向开关（左右转向变道），变光开关（远光、近光、超车），洗涤按钮开关、喇叭按钮开关。

仪表有2根7.5A的电源供电。仪表通过诊断座与发动机ecu链接。仪表将发动机ecu传来的信号一数据显示在仪表盘上。该车的仪表采用驱动步进电机带动指针转动显示数据，还有通过段式LCD屏或数码管显示和LED灯的开关显示等多种方法。常规仪表有车速里程表、转速表、机油压力表、水温表、燃油表、充电表等。现代汽车上，汽车仪表还需要装置稳压器，专门用来稳定仪表电源的电压，抑制波动幅度，以保证汽车仪表的精确性。另外，大部分仪表显示的依据来自传感器。

诊断座顾名思义，技术人员可以通过汽车诊断仪采集发动机的数据，从而分析汽车工作状况。致使我们对汽车故障更了解，维修更精确。

上图展示的是网关ecu，网关ecu通过10A的IG电源供电。网关(Gateway)又称网间连接器、协议转换器。网关在网络层上以实现网络互连，是最复杂的网络互连设备，仅用于两个高层协议不同的网络互连。从图上我们知道该款丰田汽车采用了can、lin总线结合的方式对车电器进行控制。而在can总线上又有高低can之分。而网关则起到了将高低can总线之间协议的转换的作用。同时也是对协议进行筛选。

汽车钥匙ecu主要有2部分组成转发器、放大器。

转发器，是一类重建到来的电子、无线或光学信号的网络设备。有了物理媒体如以太网或 Wi-Fi ，数据传输在信号降级之前仅能跨越一个有限范围。转发器尝试来保护信号的完整性和扩展数据能够安全传输的距离。在网络互连时用在ISO物理层的中继系统。

放大器是能把输入讯号的电压或功率放大的装置，由电子管或晶体管、电源变压器和其他电器元件组成。用在通讯、广播、雷达、电视、自动控制等各种装置中。

转发器钥匙ecu是有蓄电池带动，常通电，与发动机ecu相链接，属于can总线。由于遥控钥匙需要反映灵敏，can总线的速度比较快，可以支持。

音响系统之所以可以称为音响，最基本的条件就是——有回放声音的功能。音响系统中，至少要包含笔者提出的下列几点，才有资格称为音响，这一点任何音响系统皆然，汽车音响亦不例外。汽车音响主要包括主机、扬声器、功放三部分。主机是汽车音响中最重要的组成部分，就好像人的大脑，要发出什么样的声音，得由大脑来控制。流行的主机有只有广播接收功能的RADIO主机、RADIO加MP3主机、CD主机、MP3加CD碟盒、CD加导航主机和CD/DVD/车载MP5主机，音响主要有acc（辅助供电系统）支持运作。

我们可以看到上图分别有车身ecu、各个车窗电机、车窗开关控制器。这三个部件构成了车窗的控制电路。该车在车窗的控制上采用了lin总线。左前车窗电机就体现了这一点，它的6各引脚LIN、AUTO、DOWN、UP、LED、GND（总线，自动，下降，上升，LED显示，搭铁）分别接在了车窗开关控制器上，再由控制器连接在车身ecu上。而其他车窗的控制如出一辙。

总体上来说，由于汽车个发动机和车身的各个部件工作的主次不同，该车采用了can、lin总线网速不同的特点很好的应用在了汽车的各处。例如，发动机中的进气、点火系统以及传感器要求工作精确紧凑灵敏，而高速can总线很好的满足了其需求，相对的组合开关上的一些设备就不需要500k这样的网速，低速can足以。而运行更慢的车窗，其执行电机就不用can总线，lin总线网速足以支持。这样的结合可以说在满足工作效率的同时简化了线路，节约了成本。

但是这样的结合也有缺点，can、lin总线之间协议不同，而且就高低can协议也存在差异。就像从一个房间进到另一个房间需要通过一个门一样，而门锁就成了关键。不同网络之间联系需要协议的转化。这就增大了ecu之间运作的复杂程度。

另外，随着时代的发展，lin总线的带宽小，网速慢，以不能满足现代汽车电器需求，正被逐渐淘汰。因此这样的搭配方式已不是主流。