动力CAN总线系统故障诊断与检修

2动力CAN总线系统故障诊断与检修主讲教师：索明何研究方向：嵌入式物联网、汽车电子技术2动力CAN总线系统故障诊断与检修任务载体：某辆奇瑞A5轿车，仪表盘上多个故障指示灯点亮。学习单元1CAN总线系统的结构原理分析学习单元2动力CAN总线系统的识读学习单元3动力CAN总线系统的检测学习单元4动力CAN总线系统的故障检修任务要求：1.了解汽车总线的产生、发展及类型；2.理解CAN总线的组成、通信原理、特点；3.熟悉动力CAN总线系统的功用及结构组成；4.能查找动力CAN总线系统；5.能识读和分析动力CAN总线系统电路图；6.能根据相关资料确定动力CAN总线的技术参数；7.能正确分析动力CAN总线系统故障的原因及确定故障部位；8.掌握动力CAN总线系统检测工具的使用；9.掌握动力CAN总线系统故障检测与诊断的方法10.能选择正确的检修工具，并利用检修工具按照规范的操作正确的检测、修复动力CAN总线系统的故障；11.能进行团队合作，确定动力CAN总线系统检修的步骤及方案。2动力CAN总线系统故障诊断与检修2-1CAN总线系统的结构原理分析一、汽车总线技术的产生与发展1.传统的汽车线束连接方式2-1CAN总线系统的结构原理分析一、汽车总线技术的产生与发展2.汽车CAN总线连接方式优点：减少线束，节省空间，降低成本，资源共享，增加可靠性和可维修性。2-1CAN总线系统的结构原理分析一、汽车总线技术的产生与发展3.汽车总线技术的发展1983年德国RobertBosch公司开始开发汽车CAN总线（ControllerAreaNetwork）。1993年11月,国际标准化组织正公布了CAN协议的国际标准ISOll898以及ISO11519。奔驰公司1992年第一个采用CAN总线技术的公司，装在客车上。在美国，通过采用SAEJ1850普及了数据共享系统，在SAE中也通过了CAN的标准，明确地表示将转向CAN协议。2-1CAN总线系统的结构原理分析一、汽车总线技术的产生与发展4.汽车总线的分类2-1CAN总线系统的结构原理分析二、CAN总线硬件组成、通信原理节点1节点2节点nCAN-HCAN-L···CAN-BUS可挂110个节点2-1CAN总线系统的结构原理分析二、CAN总线硬件组成、通信原理1.CAN节点结构“大管家”（1）数据采集、输出控制；（2）初始化、读/写CAN控制器（3）存储故障码“CAN通信控制器”（1）供单片机存、取数据；（2）控制CAN通信：●优先级竞争、验收滤波—数据ID号“转换器、边说边听器”（1）数字信号←→差分电压（2）边说边听（同时发送和接收）“高速公路”：双向、串行2-1CAN总线系统的结构原理分析二、CAN总线硬件组成、通信原理1.CAN节点结构CAN总线电压与数字信号之间的关系CAN收发器0.9V＜Vdiff＜5.0V：数字信号0（显性）-5V＜Vdiff＜0.5V：数字信号1（隐性）2-1CAN总线系统的结构原理分析二、CAN总线硬件组成、通信原理2.数据传送过程节点1节点n？数据ID号+相关数据2-1CAN总线系统的结构原理分析二、CAN总线硬件组成、通信原理3.数据ID号发送的数据实时性要求越高，优先级越高：ID号越小。原理：多个节点同时向总线发送数据时，总线上的结果是多个数据的“逻辑与”值。节点A发送数据:0节点B发送数据：10—显性位1—隐性位0优先级高！如:节点A发送0，节点B发送1，总线上结果是0&1=0。总线上显示数据：02-1CAN总线系统的结构原理分析二、CAN总线硬件组成、通信原理4.优先级竞争（仲裁）2-1CAN总线系统的结构原理分析二、CAN总线硬件组成、通信原理4.优先级竞争（仲裁）动力CAN总线自动变速器控制单元发送了1个低电位而检测到1个高电位，那么它将失去优先权而转为接收器。2-1CAN总线系统的结构原理分析二、CAN总线硬件组成、通信原理5.验收滤波——点对点、一点对多点通过设置CAN控制器内的验收代码寄存器（ACR）和验收屏蔽寄存器（AMR）来实现。ACR：100101102AMR：有关有关有关发送：101+传感器信号？？接收放弃接收接收放弃接收发送：102+传感器信号发送：***+传感器信号AMR：有关无关无关例：三个节点：A、B、C节点A节点B节点CCAN-BUS举例：可接收的帧的ID号10010111011011ACR——1001011AMR——0010000二、CAN总线硬件组成、通信原理5.验收滤波——点对点、一点对多点2-1CAN总线系统的结构原理分析2-1CAN总线系统的结构原理分析二、CAN总线硬件组成、通信原理5.高可靠性、安全性、实时性（1）双绞线、差分电压：既能防人、又不害人直接通信距离最远可达10km（传输速率5Kbps），通信速率最高可达1Mbps（此时通信距离为40m）。2-1CAN总线系统的结构原理分析二、CAN总线硬件组成、通信原理5.高可靠性、安全性、实时性（2）边说边听、无破坏性仲裁只要检测到总线上有节点在发送数据，就要等待；两个节点同时向总线发送数据时，数据优先级高的节点先发，数据优先级低的节点后发；发送期间丢失仲裁或出错的帧可自动重发，故障节点可自动脱离总线。2-1CAN总线系统的结构原理分析二、CAN总线硬件组成、通信原理5.高可靠性、安全性、实时性（4）采用先进的CRC校验，保证可靠性（3）短帧格式：最多8个字节，保证实时性、可靠性（5）帧内应答，保证实时性数据ID号+相关数据+CRC校验+应答起始++结束最多8字节发送方：写1接收方正确接收：写0总线值：02-1CAN总线系统的结构原理分析三、网关及作用仪表CAN驱动CAN信息CAN舒适CAN诊断CAN网关为什么要设置网关？（1）由于不同区域车载网络的速率和识别代号不同（2）各控制单元发出的信号在不同系统总线中的优先级可能不一样2-1CAN总线系统的结构原理分析三、网关及作用（1）识别和改变不同总线网络的信号和速率（2）改变信息优先级（3）网关可作为诊断接口2-2动力CAN总线系统的识读一、大众车系CAN总线系统1.大众车系CAN总线系统的发展过程•1997年，PASSAT的舒适系统上采用了传输速率为62.5kb/s的CAN-BUS；•1998年，PASSAT和Golf的驱动系统上增加了传输速率为500kb/s的CAN数据总线；•2000年，大众公司在PASSAT和Golf上都采用了带有网关的第2代CAN数据总线；•2001年，大众公司提高了CAN数据总线的设计标准，将舒适系统CAN数据总线的传输速率提高到100kb/s，驱动系统的传输速率提高到500kb/s；•2002年，大众集团在新PQ24平台上使用带有车载网络控制单元的第3代CAN数据总线；•2003年，大众集团在新PQ35平台上使用5重结构的CAN数据总线系统，并且出现了单线的LIN数据总线。2.大众车系CAN总线系统的类型2-2动力CAN总线系统的识读一、大众车系CAN总线系统大众汽车的CAN总线系统设定为驱动系统、舒适系统、信息系统、仪表系统、诊断系统这5个局域网驱动系统——由15号线激活，速率500kbps双绞线颜色：CAN-H——橙/黑色舒适系统——由30号线激活，速率100kbps双绞线颜色：CAN-H——橙/绿色信息系统——由30号线激活，速率100kbps双绞线颜色：CAN-H——橙/紫罗兰色诊断系统——由30号线激活，速率500kbps双绞线颜色：CAN-H——橙/红色仪表系统——由15号线激活，速率100kbps双绞线颜色：CAN-H——橙/蓝色所有的CAN-L均为橙/棕色二、大众车系动力CAN总线系统动力CAN总线系统由15号线激活，采用双线式数据总线，其传输速率为500kbit/s，所以也称为高速CAN总线。不能单线运行——在一根线断路/短路所有功能关断！2-2动力CAN总线系统的识读各电控单元产生及发送的数据类型二、大众车系动力CAN总线系统2-2动力CAN总线系统的识读三、迈腾轿车动力CAN总线系统*2-2动力CAN总线系统的识读大灯控制单元ABS控制单元主动巡航控制单元发动机控制单元动力转向控制单元自动变速箱控制单元网关转向柱控制单元四驱控制单元气囊控制单元换挡杆位置传感器迈腾轿车动力CAN总线系统各控制单元在车上的位置四、奥迪A6轿车动力CAN总线系统*2-2动力CAN总线系统的识读2-3动力CAN总线系统的检测CAN总线信号检测盒VAS1598/38CAN检测盒可以连接在仪表板左侧或者右侧的CAN中央接线插座注意：测试时要把车用插头插入检测盒的插座内检测盒CAN中央接线插座2-3动力CAN总线系统的检测节点1节点2节点nCAN-HCAN-L一、终端电阻——防止反射波干扰RTRT总的阻值：60欧姆左右①关闭点火开关。②等待大约5min，直到所有的电容器都充分放电。③连接测量仪器并测量总阻值。④将一个带有终端电阻控制单元的插头拔下。⑤检测总的阻值是否发生变化。⑥第一个控制单元（带有终端电阻）的插头连接好后，再将第二个控制单元的插头拔下来。⑦检测总的阻值是否发生变化。⑧分析测量结果。2-3动力CAN总线系统的检测1、终端电阻的测量步骤一、终端电阻——防止反射波干扰说明：①对总的阻值测试完毕后，还需要将一个带有终端电阻控制单元的插头拔下，分别对两个单个电阻进行测量。②若控制单元被拔取后测量的阻值发生了变化，则说明两个阻值都正常。2-3动力CAN总线系统的检测1、终端电阻的测量步骤一、终端电阻——防止反射波干扰①测量其驱动系统CAN总线的总阻值，测量值：58②将一个带终端电阻的控制单元的插头拔下，检测阻值大约为120③将上一控制单元的插头插下，拔下一个带终端电阻的控制单元的插头拔下，检测阻值大约为120分析：带有终端电阻的两个控制单元是连接相通的，测量的结果是每一个终端电阻大约为120，总的阻值为60，通过该测量可以得出判断，连接电阻是正常的。2-3动力CAN总线系统的检测终端电阻的测量举例——奥迪A21.4车型一、终端电阻——防止反射波干扰动力CAN总线系统中，终端电阻接在CAN-H和CAN-L之间，断开点火开关(断开15号线)，可以测量CAN-H和CAN-L之间的电阻。大众车系使用的是分配式电阻，即发动机控制单元内的“中央末端电阻”（66Ω）和其他控制单元内的高欧姆电阻（2.6KΩ）二、总线电压（1）总线空闲：出现连续11位以上的隐性位（2）CAN-H主体电压为2.5V，万用表测量电压为2.6V左右。（3）CAN-L主体电压为2.5V，万用表测量电压为2.4V左右。2-3动力CAN总线系统的检测三、动力CAN波形分析1、正常波形CAN-H：2.6VCAN-L:2.4V2-3动力CAN总线系统的检测2、CAN-H与CAN-L短路CAN-H：2.5VCAN-L：2.5V三、动力CAN波形分析2-3动力CAN总线系统的检测3、CAN-H搭铁CAN-H:0VCAN-L:0.1V三、动力CAN波形分析2-3动力CAN总线系统的检测4、CAN-L搭铁CAN-H：0.5VCAN-L：0V三、动力CAN波形分析2-3动力CAN总线系统的检测5、CAN-L对正极短路CAN-H：12VCAN-L：12V三、动力CAN波形分析2-3动力CAN总线系统的检测6、CAN-H对正极短路CAN-H：12VCAN-L：11.5VCAN-H：12VCAN-L：11.5V三、动力CAN波形分析2-3动力CAN总线系统的检测7、CAN-H断路CAN-HCAN-L三、动力CAN波形分析2-3动力CAN总线系统的检测8、CAN-L断路CAN-HCAN-L三、动力CAN波形分析2-3动力CAN总线系统的检测故障类型：断路：总线上电压波形不正常。对正极短接：总线上无电压变化，总线电压=蓄电池。对地短接：总线上无电压变化，总线电压=0V。双线之间短路：两线电压波形相同，且均不正常。故障原因：导线中断。导线局部磨损。插头连接损坏/触头损坏/污垢、锈蚀。控制单元损坏。控制单元供电