CAN总线故障案例.ppt

,汽车维修案例,总线通讯错误致发动机无法起动的故障案例分析,一、车型故障资料,一辆2004年款帕萨特B5 1.8T轿车，行驶6万公里，使用期2年。该车在高速公路行驶时发生交通事故，事故处理持续了3个多月时间，处理完毕后将事故车拉到定点汽车修理厂进行碰撞修复工作。修复后，发现发动机无法正常运行，在发动机起动2秒钟后就自动熄火。这种现象很象防盗报警系统启动了，但是防盗报警灯却始终没有点亮，也无法重新对防盗系统进行匹配。车主反映事故发生后发动机是能够起动运行的，现在事故修好了，发动机倒不能起动了，于是产生维修纠纷。,故障车型情况,一、车型故障资料,在发动机控制单元能读到2个故障码，分别是18056表示动力系统数据总线通讯失败，17978表示发动机控制单元被防盗控制单元闭锁。在中央仪表控制单元和网关控制器内也存有01312号故障码，表示动力系统数据总线有故障或有缺陷。用诊断仪读到的相关故障信息如下图所示：,前期检查情况,一、车型故障资料,发动机控制单元显示的故障信息,一、车型故障资料,仪表控制单元和网关控制器读到的同样的故障信息,一、车型故障资料,由于发动机不能起动运行，因此也无法对动态数据流进行分析并帮助查找其他故障端倪。这家汽车修理厂是事故车定点维修企业，钣金、喷涂的技术与装备实力较强，但是对于汽车“动力系统数据总线通讯失败”以及“总线缺陷”等故障以前从来没有接触过，也闹不清是怎么回事，不知道从何下手解决故障问题。加之车主拒绝支付维修费用，于是寻求专家门诊。,前期处理情况：,一、车型故障资料,课堂讨论1、根据诊断仪读取的故障码，你认为应从何处着手进行诊断修复工作？2、多个控制器读到多个故障码，这些故障码相互之间有关联吗？,二、车载CAN总线与多路信息传输系统简要介绍,CAN总线介绍：CAN总线(控制器局域网 Controller Area Network)是由德国Bosch公司首先制订推出的针对汽车电子控制领域的总线式串行数据通讯网络。CAN总线应用不仅限于汽车工业，在其他的工业领域，如过程控制、工业流水线控制、机器人等早已被广泛使用。CAN总线目前已经成为欧洲轿车的标准配置，并已经推广到美国和日本。国际标准化组织(ISO)已经认可CAN总线作为汽车应用领域的工业标准，如ISO 11898，即为道路交通运输工具、数据信息交换、高速通信控制器局域网的国际标准。,二、车载CAN总线与多路信息传输系统简要介绍,相关介绍：CAN 总线寻址 CAN总线根据内容进行数据寻址。每一条信息被赋予一条恒定的标识符，用于表明该信息的内容(比如发动机转速)。挂接在系统上的每一个单元先判别是否含有其“接受列表”(认可检查表)中所列特定标识符，并只对含有这种标识符的信息进行处理。这意味着CAN总线在发送数据时不需要附带相应的单元地址，而接口操作与系统结构型式无关。,二、车载CAN总线与多路信息传输系统简要介绍,相关介绍：CAN 总线仲裁 每个单元都会在总线空闲时，尽快发送它的最高优先级信息。如果几个单元同时向总线启动传输数据，会产生总线冲突。解决的方法是利用总线结构上的“线与”的裁决功能。其结果是让最高优先级的信息最优先存取，而且不会有时间或数据位的损失。在总线仲裁中失败的单元，会自动返回到等待状态，一旦总线空闲时再次重复发送传输请求。,二、车载CAN总线与多路信息传输系统简要介绍,相关介绍：CAN 总线数据格式 采用数据帧格式向总线可传送每一帧低于130位的数据。采用这种方式可以使下一次有可能非常紧急的数据传输排队等待时间最短。每段数据包含有不同内容的数据区。,二、车载CAN总线与多路信息传输系统简要介绍,相关介绍：CAN 总线相关标准 CAN2.0A：确定了CAN总线的标准格式 CAN2.0B：确定了CAN总线的标准和扩展两种格式 ISO 11898：为道路交通运输工具-数据信息交换-高速通信控制器局域网的国际标准。,二、车载CAN总线与多路信息传输系统简要介绍,在汽车上，数据传输方式可以分为两类：1、传统的数据通讯方式：如右图所示，如果传递信号项目多还需要更多的信号传输线，这样会导致电控单元针脚数增加、线路复杂、故障率增多及维修困难。2、总线数据传输方式：如控制器局域网(CAN 总线Controller Area Network)。,传统的数据通讯方式：,二、车载CAN总线与多路信息传输系统简要介绍,在传统的汽车数据传输系统中，每一信号均分配有一根信号线。随着车内电子控制器件的增多，线束组件已经复杂到难以管理的地步，同时，各系统对系统之间数据传输要求也在不断增加，这些都使得传统的数据通讯方式已无法令人满意。因此在当前汽车中，是通过类似右图所示的线性总线形式来实现车内各电子控制系统之间的通讯。,二、车载CAN总线与多路信息传输系统简要介绍,CAN总线网络在汽车上的布置,二、车载CAN总线与多路信息传输系统简要介绍,CAN总线的主要特点：,良好的容错能力 CAN总线采用“多元主控”的线性总线结构下，挂接多个相同优先级的ECU。可以避免在环型结构或星型结构中出现的某一个单元的失效而导致整个系统功能的崩溃的现象。,可靠的数据通讯质量 CAN总线的通讯速度可调，采用15位的循环冗余校验码确保数据传输质量，对数据帧结构和总线裁决均有严格的定义。,满足不同的实时控制要求 CAN总线上的信息分成不同的优先级，可满足不同的实时要求，高优先级的数据最多可在134微秒内实现快速传输。,方便的线束安装 CAN总线线束只有四根，两根电源线，两根数据线，因此线束连接很方便，并大量减少了导线数量。,二、车载CAN总线与多路信息传输系统简要介绍,CAN数据传输系统的优点：,数据总线与其它部件组合在一起就成为数据传输系统，CAN数据传输系统的优点是：将传感器信号线减至最少，使更多的传感器信号进行高速数据传递。电控单元和电控单元插脚最小化应用，节省电控单元的有限空间。如果系统需要增加新的功能，仅需软件升级即可。各电控单元的监测对所连接的CAN总线进行实时监测，如出现故障该电控单元会存储故障码（注意：是单独编码）。CAN数据总线符合国际标准，以便于一辆车上不同厂家的电控单元间进行数据交换。,二、车载CAN总线与多路信息传输系统简要介绍,两根数据线缠绕可防止电磁干扰,CAN 总线的特点1、传输速度快2、相关控制单元可共用传感器3、更少的线束、更小的控制单元，节省了空间4、可随时挂接其它控制单元，实现功能扩展,各网络控制单元数据交换,二、车载CAN总线与多路信息传输系统简要介绍,根据实时控制的需要，可以给CAN总线设置成不同的通讯速度，对应地，汽车的CAN总线网络便可以分成两个通讯网络：-低速网 通讯速度不大于125K bps，目前常用的在100K bps，主要用于中央门锁，自动门窗，自动空调，汽车定位等舒适系统。-高速网 通讯速度可达1M bps，目前常用的在500K bps，主要用于汽车动力控制系统，如发动机管理系统，自动变速箱，制动防抱死装置等。在高速网和低速网之间有一个网关控制器（Gateway Controller）用于协调高低速网络之间的数据通讯。,CAN 总线数据传输速率,二、车载CAN总线与多路信息传输系统简要介绍,CAN 驱动 500 kBaudCAN 舒适 100 kBaudCAN 信息娱乐 100 kBaud,三条数据总线,CAN总线 在Audi A4 2001 的布置,二、车载CAN总线与多路信息传输系统简要介绍,CAN 数据总线网络连接部件及参与工作的控制器,发动机控制单元,自动变速器控制单元,ESP控制单元,安全气囊控制单元,氧传感器（美国）,转向角度传感器,转向柱电气控制单元,多功能方向盘控制单元,导航、电视等,导航系统接口,导航系统控制单元,收音机,车载电话控制单元,远程通讯、电话控制单元,卡片阅读器,语音输入控制单元,汽车电气控制单元,座椅调节控制单元,停车辅助控制单元,挂车识别控制单元,空调控制单元,驻车加热控制单元,轮胎压力监控控制单元,舒适系统中央控制单元,显示（信息娱乐）CAN bus,舒适 CAN bus,驱动 CAN bus,二、车载CAN总线与多路信息传输系统简要介绍,驱动 CAN High or/bk（桔黑）Low or/br（桔棕）,舒适 CAN High or/gn（桔绿）Low or/br（桔棕）,信息娱乐 CAN High or/vio（桔紫）Low or/br（桔棕）,CAN 数据总线连接链路外形,二、车载CAN总线与多路信息传输系统简要介绍,舒适系统数据总线(orange-green)信息娱乐系统数据总线(orange-violet),CAN 数据总线网络节点连接及安装位置,中央线束连接（星形接法）,驱动数据总线(orange-black),左侧A柱,右侧A柱,二、车载CAN总线与多路信息传输系统简要介绍,总线接点,CAN 数据总线接点及检查,注意：严禁使用刺线器穿刺双绞线测试波形，而应当使用感应钳测试。打开线束应离接点10cm以上。,二、车载CAN总线与多路信息传输系统简要介绍,本地连接网络数据总线(LIN),特征：传输速率最大19,2 kBd一条线，主色为紫色+识别色主-从控制管理借助于CAN舒适总线通过主控制单元进行LIN总线系统之间的数据交换自诊断通过主控制单元的地址码,二、车载CAN总线与多路信息传输系统简要介绍,LIN-Bus数据总线：主、从控制器原理,从控制器最多16个从控制器接收或传送与主控制器的查询或指定有关的数据,主控制器控制总线和协议控制，哪些信息在哪个时间通过 总线被发送 把LIN-BUS和CAN-BUS连接起来承担完整的故障处理及诊断,LIN Bus里的通讯只能借助主控制器!,二、车载CAN总线与多路信息传输系统简要介绍,LIN-Bus数据总线：诊断,主控制器是诊断用的主控制器：从控制器诊断的内容(测量数据块、执行元件测试、设定、故障存储器查询)在主控制器地址的帮助下被读出或激活。在几次通讯无效的尝试后，主控制器的故障存储器里会产生一个故障记忆“控制单元 XY 无信号/通讯“,LIN 通讯在醒来的舒适系统CAN有效。在通讯断开时(拔下插头,通讯参与者的供电断路)主控制单元里产生一个故障存储！,二、车载CAN总线与多路信息传输系统简要介绍,LIN总线：驱动器物理结构,LIN驱动器对地接通-0V，LIN显性电平(0位优势)每个LIN控制单元在总线上可以设置显性电平对正极或负极短路，LIN总线不再工作.,二、车载CAN总线与多路信息传输系统简要介绍,执行器和控制器间数据传输,LIN 控制器（Master）空调操作显示单元,LIN 执行器1（Slave）前风窗加热,LIN 执行器2（Slave）新鲜空气鼓风机 实际转速值,转速值=150l/m,鼓风机转速询问,如果信息从执行器（Slave）-控制器（Master）传递，肯定是Master要求,二、车载CAN总线与多路信息传输系统简要介绍,执行器和控制器间数据传输,LIN 控制器（Master）空调操作显示单元,LIN 执行器1（Slave）前风窗加热,LIN 执行器2（Slave）新鲜空气鼓风机将转速提升至200l/m,转速值=200l/m,设置鼓风机转速,二、车载CAN总线与多路信息传输系统简要介绍,媒体系统数据交换总线-MOST,通讯盒(收音机，语音操作系统,数字音响广播(DAB),电视调谐器,带DVD的导航,数字音响处理,电话/紧急呼叫,网关,主单元,带CD的导航,CD-转换器,特征 传输率 21.2 MB 光纤传输 实现声音和图象数据的传输 环形结构 点火开关关断后要求-环路断路影响所有功能-在环断路诊断和衰减仪的帮助 下进行故障查找,二、车载CAN总线与多路信息传输系统简要介绍,MOST 光纤的结构(LWL),1 连接外壳2 插式连接头3 光纤套管,1 Signal IN,2 Signal OUT,一般的连接：生产采用塑料连接套管 在售后服务和返修工作中采用铜连接套管,光纤：工作波长650 nm 传送距离50米 使用寿命至少15 年 适应温度从-40 到+85C,二、车载CAN总线与多路信息传输系统简要介绍,MOST 光纤的功能原理,全反射原理应用于光纤,折射和光线从光纤管中溢出 出现光线损失可能原因：光线错误的入射角（插头故障），或者光纤弯曲角度超过R25,二、车载CAN总线与多路信息传输系统简要介绍,MOST 衰减增大的原因,超过限定的光纤弯曲角度光纤外层损坏端面被划伤端面脏污端面配合错位角度故障两光纤之间有空隙 末端套管安装有误差,二、车载CAN总线与多路信息传输系统简要介绍,MOST 光纤的弯曲保护,为防止光纤超过允许最小弯曲角度采用波纹管套装到光纤上。,R 25 允许最小限弯曲角度R 20.10 功能受到影响R 5 被损坏弯曲角度,二、车载CAN总线与多路信息传输系统简要介绍,帕萨特B5 1.8T轿车是采用CAN-Bus总线与多路信息传输系统,网关控制器（诊断总线）：,二、车载CAN总线与多路信息传输系统简要介绍,帕萨特B5 1.8T轿车是采用CAN-Bus总线与多路信息传输系统控制的车辆，整车有两套总线网络系统，一套动力系统总线，一套舒适系统总线。动力系统总线连接发动机控制单元、仪表控制单元、ABS控制单元、安全气囊控制单元和自动变速器控制单元，采用总线型接法（如右图所示），经常在200-300K Bps速率下工作，为高速网。舒适系统总线连接中央控制器、电控坐椅控制、自动空调控制器以及音响控制器等，常在70-80K Bps速率下工作，为低速网。,本案例故障车型特点：,二、车载CAN总线与多路信息传输系统简要介绍,课堂讨论1、总线数据传输方式与传统的数据通讯方式相比较，有何优点？2、常见的总线系统有哪几种？3、LIN-Bus数据总线能单独工作吗？能直接输出故障数据吗？4、MOST总线主要用于哪个系统的数据交换？,三、CAN总线在行业应用与职业教育培训的要点,CAN总线是广泛应用于汽车工业制造、制造业流水线控制、工业过程控制和机器人等领域的先进控制技术。相关知识涉及很广也很深，甚至连一些词汇，如：标识符、循环冗余、数据帧结构、总线仲裁、总线寻址等，对于汽车服务业来说都是比较陌生的。在汽车维修服务和汽车职业教育中，不一定需要全面掌握CAN总线的所有知识，了解CAN总线的结构组成，了解CAN总线系统的工作原理就可以了。我们重点要掌握的是针对车载CAN总线与多路信息传输系统的故障分析、故障诊断、系统维护与维修操作要领等。,行业应用与职业教育培训重点：,（1）电控单元内增加了CAN接收器、转发器和处理器，在原电控系统各控制器间增加了两条双绞线，减少了大把的线束。（2）分动力、舒适和信息娱乐3套网络，有总线型结构和环形结构两种。（3）采用网关控制器协调高低速网络之间的数据通讯。,1、了解CAN总线的结构、组成,三、CAN总线在行业应用与职业教育培训的要点,（1）连接多块电脑并相互传递数据。（2）可以同时传递多组数据，每一电控单元720ms发送一次数据。（3）具有优先权顺序。,2、了解CAN总线的工作原理,三、CAN总线在行业应用与职业教育培训的要点,三、CAN总线在行业应用与职业教育培训的要点,（1）故障代码诊断分析：与普通的汽车电控系统传感器、执行器故障码有所不同，如：驱动总线缺乏来自ABS的信息（ABS控制单元未做匹配造成的）；集团数据总线通讯错误（网关控制器不能通讯造成的）。（2）数据流分析：与一般电控系统数据分析一样，只是网络系统故障也会造成相关数据发生变化。（3）波形分析：这是判断CAN总线系统链路故障的主要手段，是通过示波器，以波形图的形式检查高速CAN与低速CAN的工作情况。（4）控制器匹配、自适应调整：这是汽车维修服务过程中经常要做的事情。在没有采用CAN控制的汽车上，电脑（电控单元）坏了，我们买一块新的换上就可以了。而现在许多车型更换电脑后不能马上工作，还要对电脑进行编码、还要对控制器或执行器做自适应匹配等操作才能正常工作。随着汽车电子技术的发展，CAN总线技术在汽车上运用越来越多，也有向中、低档轿车覆盖的趋势。了解汽车CAN总线与多路信息传输系统的结构原理，特别是掌握CAN总线的故障类型与分析、检修、操作方法，是十分重要的，也是汽车维修技师必须具备的素质。,3、掌握CAN总线的检测维护方法,四、CAN总线与多路信息传输系统的故障类型与分析,汽车CAN总线与多路信息传输系统的故障有三类。一类是电源故障，由于电源系统电压低，引起控制器无法正常工作。二类是节点故障，多路信息传输系统的节点为网络连接的各个电控单元，因此节点故障即电控单元本身有故障。三类是链路故障，因多路信息传输系统的链路不畅通或物理性质被改变，导致数据无法正常通讯。,CAN总线的故障分类,四、CAN总线与多路信息传输系统的故障类型与分析,1、电源故障,汽车多路传输系统的核心部分是含有通讯IC芯片的电控单元，电控单元的正常工作电压一般在10.515V的范围内，如果汽车电源系统提供的工作电压低于该值，就会使一些对工作电压要求较高的电控单元出现短暂的停止工作，进而使整个汽车多路信息传输系统出现无法通讯故障。修复方法是给电瓶充电，使电瓶电压保持在10.5V以上。,蓄电池 充电状态,蓄电池电压10.515伏,四、CAN总线与多路信息传输系统的故障类型与分析,节点是汽车多路信息传输系统中连接的各个电控单元，它包括电控单元的软件故障和硬件故障两种。软件故障，即传输协议或软件程序有缺陷或冲突，进而使汽车多路信息传输系统通讯出现混乱或无法工作，这种故障一般成批出现，且无法维修。还有一类是新更换的节点（电控单元），没有激活或匹配软件，致使新更换的节点软件不能正常工作而出现节点故障。硬件故障，一般是由于电控单元内通讯芯片或集成电路损坏，使电控单元无法工作而造成汽车多路信息传输系统无法正常工作。这种故障一般单独出现，采用更换电控单元并重新自适应匹配的方式修复。,2、节点故障,四、CAN总线与多路信息传输系统的故障类型与分析,链路是指各节点间的通讯连接线路。链路故障即数据通讯线路出现故障，如短路、断路以及线路因物理性质改变而引起的通讯信号衰减或失真，这些因素常常会引起多个电控单元无法正常工作或控制系统出现错误动作。判断是否为链路故障一般采用示波器或汽车专用的光纤诊断仪，观察当前数据通讯信号是否与标准数据通讯信号相符。维修方法一般是修复短路、断路的双绞线线路，或消除改变双绞线物理性质的根源等。,3、链路故障,衰耗增加导致环型网络通讯中断,四、CAN总线与多路信息传输系统的故障类型与分析,课堂讨论1、常见的总线系统故障有哪几种？2、各种总线系统故障的维修处理方法有哪些？,五、故障代码分析,根据CAN总线在行业应用中的要点和故障类型分析，首先分析故障代码。目前在3个控制器内存有与网络有关的3个故障码，分别在发动机控制单元有18056和17978号故障码，表明动力系统数据总线通讯失败和发动机控制单元被防盗控制单元闭锁。在仪表与网关控制器内存有同样的01312号故障码，表示动力系统数据总线有故障或缺陷（即数据通讯质量不好）。根据所有电控单元存储的故障码分析，该故障应属于CAN总线系统链路故障。而帕萨特B5 1.8T轿车的防盗控制器便安装在仪表总成内，若仪表控制单元与发动机电控单元因链路中断而不能通讯，就会发生“发动机控制单元被防盗控制单元闭锁”的故障，发动机也不能起动运行。因此应当重点检查仪表控制单元到发动机控制单元的网络通讯链路。,故障代码分析,六、进一步诊断分析与波形分析,电路分析：仪表控制单元电路图如图所示,六、进一步诊断分析与波形分析,电路分析：动力CAN总线连接方式,发动机控制单元相连的双绞线，这是一组橙黑和橙棕的双绞线，分别连接到仪表控制单元的T32b/19和T32b/20，与发动机控制单元的T121/60和T121/58相连。,六、进一步诊断分析与波形分析,波形分析：,重点测试这段CAN高位链路的波形,六、进一步诊断分析与波形分析,波形分析：正确的波形图,六、进一步诊断分析与波形分析,波形分析：实际测到的波形图,从左侧波形图可以看出，高位网线正在发生对地短路的故障，表明仪表控制单元到发动机控制单元的高位网线间有实际对地短路现象。,CAN低位在0V左右,CAN高位不到0.5V,七、故障排除与综合分析,发动机控制单元安装在挡风玻璃下面，与仪表总成很近。拆下仪表台外壳，沿仪表总成连接线束向下查找，发现高位网线在发动机仓与驾驶仓的连接防火墙线孔处，表皮有磨损并与车身搭铁。用胶带缠绕修复磨损的高速网线表皮，重新在线孔处安装一个橡胶圈，清除所有控制器内存储的故障代码，所有故障码都不再出现，故障排除，发动机也能够正常起动了。,故障排除,CAN高位在此处搭铁,七、故障排除与综合分析,原车在线孔处有一个橡胶圈用于防水、防尘、隔音并防止线束直接与车身发生磨蹭。大众车系的橡胶圈是与线束做在一起的。车辆发生交通事故时，左前轮向后位移，橡胶圈受到挤压而破损，但线束并未损伤，因此如开头车主反映的发动机还能够起动运行。事故修复需要拆除仪表台和全部线束，修复以后重新装回线束，由于安装不便橡胶圈就被去除了。仔细分析一下，发生交通事故时，高位网线表皮并未破损，是在重新装回线束的过程中，反复拉扯造成表皮破损搭铁，因此影响总线数据传输质量，而导致发动机控制单元被防盗控制单元闭锁不能起动运行。,综合分析,（1）故障波形1-CAN-High与CAN-Low短路,（2）故障波形2-CAN-High对正极短路,（3）故障波形3-CAN-High对地短路,（4）故障波形4-CAN-Low对地短路,（4）故障波形4-CAN-Low对地短路,（5）故障波形5-CAN-Low对正极短路,（5）故障波形5-CAN-Low对正极短路,（6）故障波形6-CAN-High断路,（6）故障波形6-CAN-High断路,（7）故障波形7-CAN-Low断路,舒适CAN和信息CAN的故障波形,（1）故障波形1-CAN-High与CAN-Low之间短路,（2）故障波形2-CAN-High对地短路,（3）故障波形3-CAN-High对正极短路,（4）故障波形4-CAN-Low对地短路,（5）故障波形5-CAN-Low对正极短路,（6）故障波形6-CAN-Low线断路,（7）故障波形7-CAN-High断路,（8）故障波形8-CAN-High对正极通过连接电阻短路,（9）故障波形9-CAN-High通过连接电阻对地短路,（10）故障波形10-CAN-Low对正极通过连接电阻短路,（11）故障波形11-CAN-Low通过连接电阻对地短路,（12）故障波形12-CAN-High与CAN-Low之间通过连接电阻短路,