车载网络系统与故障诊断方法
汽车车载网络系统的常见故障与诊断

汽车车载网络系统的常见故障与诊断【摘要】汽车车载网络系统是一种全新的汽车电控系统信息通信方式。
有着自身独特的结构.工作特性以及相应的故障特点,对其性能的检测、故障的诊断和排除也应有其对应的方法、步骤和注意事项。
【关键词】车载网络;故障;诊断;维修【中图分类号】u463.6随着汽车技术日新月异的发展,现代汽车上使用了大量的电子控制装置,为了简化线路,提高各电控单元之间的通信速度,降低故障频率,一种新型的数据网络一一车载网络系统应运而生,它具有实时性强、结构简单、互操作性好、总线协议具有完善的错误处理机制,灵活性高和价格低廉等特点。
但同时也使汽车故障分析诊断更加复杂,故障原因更加不易确定。
一、汽车车载网络系统故障类型一般说来,引起汽车车载网络信息传输系统故障的原因有三类:①电源系统故障;②信息传输系统的链路故障;③信息传输系统的节点故障。
1、电源系统故障汽车车载网络信息传输系统的核心部分是含有通信ic芯片的电控模块,电控模块的正常工作电压在10.1~15.0v。
如果汽车电源系统提供的工作电压低于该范围,就会造成一些对工作电压要求高的电控模块出现短暂的停工,从而使整个汽车多路信息传输系统出现短暂无法通信的现象。
产生故障的原因主要是蓄电池、发电机、供电线路、熔断丝等元器件有故障。
2、节点故障节点是汽车多路信息传输系统中的电控模块,因此节点故障就是电控模块的故障。
它包括软件故障即传输协议或软件程序有缺陷或冲突.这种故障一般成批出现.且无法维修。
硬件故障一般由于通讯芯片或集成电路故障,造成汽车多路信息传输系统无法正常工作。
产生故障的原因主要是各类控制单元、传感器等元器件有故障。
3、链路故障当汽车车载网络信息传输系统的链路(或通信线路)出现故障时,如通信线路的短路、断路,以及线路物理性质引起的通信信号衰弱或失真,都会引起多个电控单元无法工作或电控系统错误,使多路信息传输系统无法工作。
判断是否为链路故障时,一般采用示波嚣或汽车专用光纤诊断仪来观察通讯数据信号是否与标准通讯数据信号相符。
汽车智能网联控制系统的控制技术与故障检修

要通过无线通信技进行传播,而这部分通信技术的传
是说智能网联需要在更加复杂的环境当中进行情 况
播途径,往往是从车辆和道路本身传输到中控控制的
的判断与筛选,帮助传统汽车逐渐转型换代。
互联网处理端,然后再从互联 网 进 行 综 合 处 理,传 输
什么是汽车智能网联控制系统
到车辆上的蓝牙、WI
F
I、短程通信技术(
之间的整合和综合发展,
才能够弥补单个驾驶员驾驶过
程当中的信息获取不完全[1]。
2.
2 无线通信技术
无线通信技术通常指的是长距离的无 线 通 信 技
的智能出行生态圈。同时其控制技术和 故 障 检 修 内
术,因为经过上述环境感知技 术 收 集 信 息 之 后,必 然
容,因为网联的介入变得更加具 有 跨 界 融 合 性,也 就
占比和赔付率稳定,从而能够 依 赖 相 关 法 规,更 加 有
前不同国家和地区在汽车的行驶和出厂过程中,对人
效地判断事故的原因,进行事 故 的 处 置 和 责 任 赔 偿。
机界面技术的侧重点具有不同,例如美国和日本侧重
因为这部分风险由消费者转嫁到了厂商身上,所以厂
于远程的 控 制,他 们 要 保 证 呼 叫 中 心 的 通 讯 状作,使得智能网
查。尤其是在人机界 面,集 成 车 辆 控 制 功 能、设 定 信
联汽车的损失认定和事故认定更加具有公允性,日常
息、娱乐导航系统,车载电话等等 功 能 当 中 要 进 行 全
软件的维护和升级更加科学性。
方位,细致性的功能检修,保证驾 驶 员 能 够 在 行 驶 的
主要责任者,因此导致交强险的购买不在于广大车险
消费者为主,而是变成了相关的 厂 商,这 就 保 证 了 在
任务1 新能源汽车车载局域网络系统认知与检修

任务一 新能源汽车车载局域网络系统认知与检修
建议课时:4学时
任务1 新能源汽车车载局域网络系统认知与检修
教学目标
知识目标
(1)能够描述车载局域网络系统的功能和结构组成; (2)能够描述车载局域网络系统的工作原理; (3)能够描述典型新能源汽车车载局域网络系统的特点; (4)能够描述典型新能源汽车车载局域网络系统的检修方法。
图5-1-3 CAN BUS数据总线系统图
任务1 新能源汽车车载局域网络系统认知与检是防止信号在传输过程中因回波反射造成 对信号的叠加,从而使信号产生失真,影响数据的正常传输。
传输线又称为通信介质或媒体,常用通信传输介质有电话线、同轴电缆、双绞线、光导纤维电缆 、无线与卫星通信信道等。如图5-1-4所示,传输线通常是被CAN数据总线用以传输数据的双向数据 线,分为CAN高位(CAN-high)和低位(CAN-low)数据线。CAN总线数据没有指定接收器,数据 通过数据总线同时发送给各控制单元,各控制单元接收后进行对数据的分析、判断和计算。为了防止 外界电磁波干扰和向外福射,CAN总线采用两条线缠绕在一起的双绞线;两条线上的电位是相反的, 如果一条线的电压是5V,另一条线就是0V,两条线的电压总和等于常值。因此,CAN总线得到保护 而免受外界电磁场干扰,同时CAN总线向外辐射也保持中性,即无辐射。
任务1 新能源汽车车载局域网络系统认知与检修
获取信息
传统的数据交换形式是通过模块间专设的导线完成点对点的通信。数据量的增加必然导致车身线 束的增加。庞大的车身线束不仅增加了制造成本,而且还占用空间,提高了整车重量。线束的增加还 会使因线束老化而引起电气故障的可能性大大提高,降低了系统的可靠性。
解决这个问题的关键就是利用计算机网络技术,将车载控制模块通过车载网络连接起来,实现数 据信息的高效传输。车载网络形式多种多样,目前应用最为广泛的是控制器局域网络(Controller Area Network),即所谓的 CAN BUS系统。
汽车车载网络系统检修

项目一 汽车电子控制单元的结构与检修
任务二 电控单元的检测
任务一 电控单元的组成
❖ (一)电源电路 ❖ 汽车电源电路是ECU一个别不可少的组成部分。
项目一 汽车电子控制单元的结构与检修
任务一 电控单元的组成
❖ (二)输入回路
项目一 汽车电子控制单元的结构与检修
任务一 电控单元的组成
❖ (三)微处理器
项目一 汽车电子控制单元的结构与检修
任务一 电控单元的组成
7# ISO-9141资料传输K
15# ISO-9141资料传输L
8# 提供制造厂应用
16# 直接蓄电池正电源
项目一 汽车电子控制单元的结构与检修
任务二 电控单元的检测
❖ 3、OBD-Ⅱ统一故障代码标准 ❖ 一组OBD-Ⅱ故障码是由5个代码组合而成,第一个字为英文代码,
代表测试系统,如B代表车身控制系统(BODY),C代表底盘控制 系统(CHASSIS), P代表发动机变速器控制系统,即动力控制总 成(POWERTRAIN),U代表车载网络系统(CAN)。 ❖ 例如:福特EEC-V(第五代控制系统)的“P 1 3 5 2” 故障码, 其中第一位“P”代表测试系统;第二位“1”代表汽车制造厂码,该码 可以是“0-3”的数字,如果该码为“0”代表是SAE所定义的故障码。 其他的“1”,“2”或“3”等码,代表汽车制造厂,由制造厂自己定义; 第三位“3”代表SAE定义的故障范围(见表);第四、五位“52”代表 原制造厂设定的故障代码。
模块3 汽车车载网络系统故障诊断

3.1 汽车车载网络系统故障检测
3.1.2 汽车车载网络系统故障检测注意事项
(二)汽车车载网络系统故障诊断 装有车载网络系统的汽车出现故障时,应该首先
检测多路信息传输系统的工作状况。由于许多控制信 息是通过多路信息传输系统进行传输的,如果多路信 息传输系统有故障,则这些信息将无法传输,导致网 络终端节点无法正常工作,给故障诊断带来了困难。
3.1 汽车车载网络系统故障检测
3.1.3 专用诊断仪在汽车车载网络系统故障检测中的应用
①自诊断功能。
首先我们介绍一下自诊断功能,自诊断功能是对 车辆单独的控制单元进行检测,比如对发动机、变速 箱、ABS和仪表等控制单元进行检测。这些控制单元具 有独立的地址码, VAS5051可以单独和这些控制单元 进行通信,完成控制单元故障记忆的查询、故障记忆 的清除等功能。在自诊断项目下,主要有以下功能 (图3-1.3 专用诊断仪在汽车车载网络系统故障检测中的应用
11项目是“登录程序” 功能,就是要完成一些重要的 设置。首先输入一个特定的登录码,然后控制单元才 允许你向下进行匹配。例如,发动机控制单元定速巡 航功能的开启和关闭功能的匹配等。
3.1 汽车车载网络系统故障检测
3.1 汽车车载网络系统故障检测
3.1.1 汽车车载网络系统故障类型
1.车载网络电源系统故障 汽车车载网络信息传输系统的核心部分是含有通
信IC芯片的电控模块(ECM),电控模块的正常工作电 压在10. 5~15. 0 V。如果汽车电源系统提供的工作电压 低于该范围,就会造成一些对工作电压要求高的电控 模块出现短暂的停工,从而使整个汽车多路信息传输 系统出现短暂无法通信的现象。
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3.1 汽车车载网络系统故障检测
汽车车载网络技术与检修3-LIN网络系统的结构原理与检修

CAN
LIN主控制单元 LIN
LIN从控制单元1 LIN从控制单元2
最大20Kbit/s LIN数据总线系统的数据传递速率
3.3 奥迪LIN数据总线系统的结构原理与检修
1)电平信号
LIN数据总线系统的电平信号
3.3 奥迪LIN数据总线系统的结构原理与检修
2)数据传递安全性
LIN数据总线系统的发送信息的电压范围(1)
常用LIN网络控制的系统简图
3.2 LIN的结构与协议 3.2.1 LIN的结构
LIN网络结构
3.2 LIN的结构与协议
1.传输媒介 2.节点结构
LIN的节点结构
3.2 LIN的结构与协议
示波器上的LIN网络线路电压记录
3.2 LIN的结构与协议 3.2.2 LIN的通信协议
1.帧结构
LIN帧的结构
6
650
20
振荡器)
CAN l6bit节点
125
8
15
3000
150
3.1 认识LIN总线
3.1.4 LIN的应用
车辆网络用户 车辆网络主系统
CAN LS车辆
电控单元A 电控单元B
导线连接或所属者 串联的次级组 传感器/执行器
音响 信号 发动机1 传感器1 命令1 探头1 等等
带有次线束的计算器
不用LIN网络的CAN系统结构
◆ 能够对检测结果进行分析判断
◆ 能够对LIN网络系统的故障进行修复
3.1 认识LIN总线
3.1.1 LIN的含义
局部连接网络(LIN,Local Interconnect Network) 是一种低成本的串行通信网络,它是一个汽车底层网络 协议,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总线是一种辅助的串行通信总线网络。
车载网络系统及其故障诊断方法

2、通信线路(数据总线)
• 节点之间传递数据的通道。(串行 传递)
单线制:光缆 双线制:两条数据总线绞在一起的。
3、网 络
• 为了实现信息共享,用通信线路 把多个节点连在一起,形成一个 有规则的网。
总线结构 环状结构 星形结构等
4.通信协议
通信实体双方控制信息交换规则的集合 。
要实现车内ECU之间的通信,必须制 定规则保证通信双方能相互配合,即通信 方法、通信时间、通信内容双方同时遵守 的一组规定和规则。
➢IDB-M:D2B、MOST、IDB1394等
➢IDB-Wireless: Bluetooth(蓝牙)
D类网络协议的比较
比较内容 应用场合 传输介质
IDB-C
D2B
Copper Optical
通讯娱乐 数据流 数据流 控制 控制
双绞线 双绞线 光纤
MOST IDB-1394
数据流 控制
PC设备
光纤 屏蔽双绞线
TTPTM/C
对实时性要求严 格的系统(x-bywire)
同步 频率调制
TDMA
25Mbps 0~236
X-by-Wire系统
C类网络协议的主流协议
目前,C类网络中广泛应用于动力与传动系 统控制与通讯的协议标准为:ISO 11898-2,未 来应用于X-By-Wire系统的主要协议为: ➢TTPTM/C(Time-Triggered Protocol) ➢FlexRay
双线
双线
数据长度
24 ~39位
0~200字节
介质访问方式 主/从
主/从
FTDMA
最大波特率 500Kbps 20K~250Kbps 10Mbps
成本
别克荣御轿车车载网络系统控制模块编程与故障诊断

要 按 维修 手 册 中指 定 的方 法进 行 操
作 。 在 确 认 电 子 控 制 模 块 有 故 障 之 前 , 定 要 仔 细 检 查 所 有 控 制模 块 的 一
电源 和 接 地 线 路 。首 先 根 据 电路 图 识 别 出该 模 块 的 电 源 和 接 地 线 路 , 后 然 用 数 字 万 用 表 进 行 检 查 。 有 双 绞 线 所 每 25 m 就 要 扭 绞 一 次 ( 了 防 止 电 .c 为 磁 干 扰 ) 并 且 在 距 离 所 连 接 模 块 ,
信 息 , 而 是 看 这 两 条 线 上 的 波 形 是 否 均 为 0 5 的 方 波 , 两 者 电 位 相 ~V 且
反 即可 。
五、 网络 修理 的注 意事 项
所 有 网络 基 本 上 都 是 由 电子 控 制 模 块 、 头 、 据 链 接 接 头 ( C) 接 数 DL 和 数 据 总 线 线 路 组 成 的 。所 谓 网 络 修
络故 障现 象如 下。
C AN 线 路 或 作 为 CAN数 据 传 输 系 统 终 端 的 两 块 电 脑 有 故 障 。 此 时 , 再 应 检 查作 为 C AN数 据 传 输 系 统 终 端 的 两 块 电脑 的 数 据 传 递 终 端 电阻 , 正 如 常 , 为 CAN线 路 故 障 。 则
用 示 波 器 或 汽 车 专 用 光 纤 诊 断 仪 来
在 检 查 CAN 线 是 否 与 搭 铁 短 路
时 ,如 果 诊 断 接 口 也 采 用 了 C AN 线
的 话 , 方 便 的 就 是 在 诊 断 座 处 进 行 最
检 查。
在 实 际 检 查 时 , 可 以 充 分 利 用 还
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5 . 总线速度
1、波特率(每秒传输的码元数) 2、比特率(每秒传输的二进制位数)
如果一个码元只携带一个比特的信 息,则波特率和比特率在数值上相等。
6. 总线介质访问控制方式
在总线上某一时刻若有两个节点同时发送数 据,则这两个数据将会在总线上发生“冲突”, 为了避免冲突产生,就要有一个解决“争用”总 线的方法,以使各节点充分利用总线的信道空间 和时间来传送数据而不发生冲突,这正是介质访 问控制方式的管理机制。
智能传感器:具备上网功能;
电控单元的构成
①组合式CAN控制器 CAN控制器嵌入到微控制器中;
②独立式CAN控制器 CAN控制器独立于微机控制器;
③集成式CAN控制器
目前,发展趋势是CAN接口、收/发器、微控制器 集成到一个芯片上。
成本低;微控制器对CAN控制器的读写时间比独立 CAN控制器要小;速度快;系统可靠性高;
一、车载网络系统的组成
网络节点(模块)、通信线路、软件及协议 解释:
①各种控制模块、网关、智能传感器 ②通信线路、不同子网(拓扑结构) ③支持各节点工作的软件、通信协议
1.节点(模块)
一种电子装置。 简单:智能传感器;复杂:微处理器。
电控单元:微处理器,实现某种自动控制功 能;
网关:微处理器,实现不同子网之间的数据 传输、数据管理;
多种场合 多种场合 控制应用 多种场合
也称容错CAN
基于ISO 11898 基于ISO11519-3 有VPM,PWM两种 调制方式
ISO 11898-3、 VAN、 J1850性能比较
比较内容 应用场合 传输介质
位编码方式 介质访问方式 位速率
数据长度 节点成本
ISO 11898-3
VAN
控制、诊断 控制、诊断
车身控制A类网络总线结构图
CAN总线 车身总线
左前门控制 器ECU
玻璃升降机 电动执行器
电动门锁执 行器
后视镜电动 执行器
操作命令输 入装置ECU
LIN
图
B类网络的特点
➢ 主要面向独立模块间的数据共享, 适用于对实时性要求不高的场合, 以减少冗余的电子部件;
➢ 主要应用于车辆信息中心、故障诊 断、仪表显示等方面的控制。
➢ 位速率一般在10~125Kbps;
现有B类网络协议
名称
主要用户 应用场合
注释
GMLAN(SWC) GM
多种场合 GM是唯一用户
ISO11898-3 (Fault-Tol CAN) J2248
VAN
J1850
欧洲
GM, Ford, DC Renault & PSA GM, Ford, Chrysler
CSMA/CD是“载波侦听多路访问/冲突检测” (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detect)的缩写,是一种总线常见的访问控制方 式。
二、车载网络的分类(1)
SAE将车载网络划分为A、B、C三个级别
A级速率:1~10 kb/s,主要应于电动门窗、座 椅调节、灯光照明等控制。
注释
正被逐步淘汰 / 由LIN协会开发 极少使用 正被逐步淘汰 / / 正被逐步淘汰
A类网络协议之LIN协议
➢提高汽车上分层、多路复用网络的性能,降低汽 车电子控制装置开发、生产以及诊断服务的成本; ➢2003年,全世界新生产的汽车平均每辆会有3~10 个LIN节点。 ➢LIN目前仍处于发展阶段,但已广泛地被世界上 的大多数汽车公司以及零配件厂商所接受,有望 成为A类网络的世界标准,即A类网的主流协议。
现有A类网络协议
名称
UART Sinebus
LIN I2C CCD ACP BEAN J1708/J15 87/J1922
主要用户
GM GM 许多厂商 Renault Chrysler Ford Toyota T&B
主要应用场合
多种场合 Audio 智能连接器和传感器 HVAC HVAC,Audio等 Audio 车身控制 多种场合
B级速率:10~100 kb/s,主要应用于电子车辆 信息中心、故障诊断、仪表显示、安全气囊等系 统。
C级速率:最高可达1M kb/s,主要用于悬架控 制、先进发动机控制、牵引控制、ABS等系统。
SAE:美国机动车工程师学会
二、车载网络的分类(2)
分类依据:功能和速率 ➢ A类:面向执行器、传感器的低速网络 ➢ B类:面向模块间数据共享的中速网络 ➢ C类:面向多路、实时闭环的高速网络 ➢ D类:面向信息、多媒体系统的网络 ➢ E类:面向乘员的安全系统
车载网络系统的检修
概述
1、车载网络应用的目地 解决由于汽车上大量应用电子装置
带来的问题 (1)汽车电子电器数量过多 (2)系统过大 (3)冗余度高成本增加 (4)技术效益低下
图1 传统信息传输:每个信息都需要一个独立的数据线传输 图2 网络信息传输:所有信息都通过两根数据线进行交换
第一部分 车载网络的基础知识
双绞线
双绞线、扁 平线
NRZ
Manchester
竞争
竞争
10K~1Mbps 125Kbps
0~8个字节 中
28个字节 低
SAE J1850
通用、诊断
单线
双绞线
VPW
PWM
竞争
10.4Kbp 41.6Kbps s
0~8个字节
低
B类网络的主流协议
车载网络传输速度:
典型的现代汽车车载网络
Vehicle LAN( 车载局域网)
A 类网络的特点
➢ 适用于对实时性要求不高的场合, 主要应用于电动门窗、座椅调节、 灯光照明等控制。
➢ 位速率一般小于10Kbps;
“bit”(比特)为网络数据计量单位; “bps”是“bit per second”(每秒传输数据)的简写,为网络数据流量 单位;“512Kbps”也就代表“512Kbit/秒”的数据流量; “byte”为文件字节单位,1 个byte = 8 个bit;
2、通信线路(数据总线)
节点之间传递数据的通道。(串行 传递)
单线制:光缆 双线制:两条数据总线绞在一起的。
3、网 络
为了实现信息共享,用通信线路 把多个节点连在一起,形成一个 有规则的网。
总线结构 环状结构 星形结构等
4.通信协议
通信实体双方控制信息交换规则的集合。
要实现车内ECU之间的通信,必须制 定规则保证通信双方能相互配合,即通信 方法、通信时间、通信内容双方同时遵守 的一组规定和规则。