汽车车身电控系统

五、车载局域网系统的应用
• 1.动力传动系统 • 动力CAN数据总线一般连接3块电脑，它们是发 动机、ABS／EDL及自动变速器计算 机（动力 CAN数据总线实际可以连接安全气囊、四轮驱动 与组合仪表等计算机）。总线可以同时传递10组 数据：发动机计算机5组，ABS／EDL电脑3组和 自动变速器计算机2组。数据总线以500Kb／s速 率传递数据，每一数据组传递大约需要0.25 ms， 每一电控单元7～20ms发送一次数据。
四、多路数据传输系统的构成和工 作原理
• 1.CAN数据传输系统的构成 • 1）CAN控制器。CAN控制器的作用是接收电控单元中微处理器发出 的数据，处理数据并传给CAN收发器。同时，CAN控制器也接收收发 器收到的数据，处理数据并传给微处理器。 • 2）CAN收发器。CAN收发器是一个发送器和接收器的组合，将CAN 控制器提供的数据转化成电信号并通过数据总线发送出去，同时它也 接收总线数据，并将数据传到CAN控制器。 • 3）数据传输终端。数据传输终端实际是一个电阻，作用是避免数据 传输终了反射回来，产生反射波而使数据遭到破坏。 • 4）CAN数据总线。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。数据没有指 定接收器，数据通过数据总线发送给各电控单元，各电控单元接收后 进行计算。
图1.23 CAN数据的构成
四、多路数据传输系统的构成和工 作原理
• 3.CAN数据的产生和发送优先权 • 1）数据的产生 • 数据由多位构成，每一位只有“0”或“1” 两个值或状态。 • 2）CAN数据发送的优先权 • 基于安全考虑，由ABS／EDL控制单元提供 的数据比自动变速器控制单元提供的数据 （驾驶舒适）更重要。
四、多路数据传输系统的构成和工 作原理
• 5.汽车CAN网络结构 • 现代汽车典型的电控单元主要有发动机控制系统、悬架控 制系统、制动防抱死控制系统(ABS)、牵引力控制系统、 ASR控制系统、仪表管理系统、故障诊断系统、中央门锁 系统、座椅调节系统、车灯控制系统等。根据各节点对实 时性的要求，设计了高、中、低速三个速率不同的CAN通 信网络，将实时性要求严格的节点组成高速CAN通信网络， 将其他实时性要求相对较低的节点组成中速CAN通信网络， 将剩下实时性要求不是很严格的节点组成低速CAN通信网 络。并架设网关将这三个速率不同的三个通信网络连接起 来，实现全部节点之间的数据共享。整个汽车的CAN通信 网络拓扑结构如图1.26所示。
四、多路数据传输系统的构成和工 作原理
图1.25 CAN数据总线防干扰
四、多路数据传输系统的构成和工 作原理
• 4.CAN总线数据传递原理 • CAN数据总线是控制单元间的一种数据传递形式， 它连接各个控制单元形成一个完整的系统。控制 单元首先向CAN控制器提供需要发送的数据， CAN收发器接受由CAN控制器传来的数据，并转 化为电信号发送到数据总线上。在CAN系统中， 所有控制单元内部都含有接收数据总线上的数据， 并将编码数据分解成可以使用的数据的接收器。 各控制单元判断接受的数据是否本控制单元所需 要的数据，如需要，它将被接受并进行处理；否 则给予忽略。
四、多路数据传输系统的构成和工 作原理
• 3）CAN数据总线防干扰 • 为了防止外界电磁波干扰和向外辐射，CAN总线 采用两条线缠绕在一起的形式，如图1.25所示。 两条线上的电位是相反的，如果一条线的电压是5 V，另一条线就是0V，两条线上的电压和总等于 常值，而且所产生的电磁场效应也会由于极性相 反而互相抵消。所以通过这种方法，CAN总线可 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。
三、常用基本术语
• （4）D类：面向高速、实时传送数据的多 路传输网，数据传输速率大于1 Mbit／s， 主要用于车载多媒体系统的信息传输。
三、常用基本术语
• 布置型式
• 4．模块／节点 • 模块就是一种电子装置，简单一点的如温 度和压力传感器，复杂的如计算机(微处理 器)。传感器是一种模块装置，根据温度和 压力的不同产生不同的电压信号。这些电 压信号在计算机(一种数字装置)的输入接口 被转变成数字信号。在计算机多路传输系 统中一些简单的模块被称为节点。各节点 通过插接器连接到多路传输系统中。
四、多路数据传输系统的构成和工 作原理
图1.26 汽车CAN总线网络拓扑结构
四、多路数据传输系统的构成和工 作原理
• 发动机控制系统、悬架控制系统、制动防抱死控制系统 （ABS）、牵引力控制系统、ASR控制系统这5个节点是 汽车运行的核心部件，对时间响应要求严格，因此将这5 个节点组成高速CAN通信网络，通信波特率设为500bit／ s。仪表管理系统、故障诊断系统等相对来说对实时性的 要求较低，因此这些节点构成中速CAN通信网络、通信波 特率设为128 bit／s。中央门锁系统、座椅调节系统、车 灯控制系统对实时性要求不是很严格，它们构成低速通信 网络，通信波特率设为30bit／s。两个网关跨接高、中、 低速三条总线，与各节点进行数据交换。网关通过对CAN 总线间的待传数据信息的智能化处理，可以确保只有某类 特定的信息才能够在网络间传输。
汽车应用多路传输技术的背景
• 汽车采用了多个电脑(如奔驰600 SEL采用了20多个电控 模块)。每一个电脑都需要与多个传感器、执行器之间发 生通信，而每一个输入、输出信号又可能与多个电脑之间 发生通信。如果每一个电控系统都独立配置一整套相应的 传感器、执行器，那么将有大量的线束、插接件密布于汽 车的各个部位，这样不仅会增添汽车生产车间组装工人的 装配困难以及车身重量，而且也增加了汽车售后维修人员 对故障诊断、维修的难度。另外，为了提高汽车综合控制 的准确性，综合控制系统也迫切需要输人、输出信号／数 据共享。当电控模块共享输入信息时，就能对汽车进行更 为复杂的控制。
四、多路数据传输系统的构成和工 作原理
• 2.CAN数据的构成 • CAN数据总线在极短的时间里，在各电控 单元间传递数据，一条数据由7个区域组成， 如图1.23所示，该形式在两条数据传输线上 是一样的。CAN数据总线传递的数据由开 始域、状态域、检查域、数据区、安全域、 确认域和结束域组成。
四、多路数据传输系统的构成和工 作原理
项目1
汽车车载网络系统检修
学习目标 1.了解汽车对通信网络的基本要求，车载网络ຫໍສະໝຸດ Baidu统在汽 车上的应用背景及应用情况 2.熟悉车载网络系统常用的基本术语 3.掌握车载网络系统的基本组成、结构及工作原理 4.能对车载网络系统进行故障诊断、分析与检修。
任务描述 通过某一品牌车发动机无法起动，经分析初步确定车载网络系统 有故障，由此引导学生学习车载网络系统的相关知识及其应用特 点，如何进行故障诊断分析，并通过实例了解车载网络系统检修 的工作过程及注意事项。
汽车应用多路传输技术的背景
• 所谓多路传输，即指在计算机局域网中， 将多种信息混合或交叉通过一个通信信道 传送的方式。一个具有多路传输功能的网 络允许多个计算机同时对它进行访问。
汽车应用多路传输技术的背景
• • • • • 优点： ①布线简化，降低成本。 ②电控单元之间交流更加简单和快捷。 ③传感器数目减少，实现信息资源共享。 ④提高汽车总体运行可靠性。
汽车应用多路传输技术的背景
• 车载网络系统设计应当考虑以下因素： • ①节点与总线的连接接头的电气与力学特性以及 连接头数量。 • ②网络结构和应用系统的评估与性能检测方法。 • ③容错和故障恢复问题。 • ④实时控制网络的时间特性。 • ⑤安装与维护中的布线。 • ⑥网上节点的增加与软硬件更新(可扩展性)。
三、常用基本术语
• 5．网关 • 网关的作用就是在不同的通信协议和不同 的传输速度的计算机或模块之间进行通信 时，建立连接和信息解码，重新编译，并 将数据传输给其他系统。网关是汽车内部 通信的核心，通过它可以实现各条总线上 信息共享以及实现汽车内部的网络管理和 故障诊断功能。
三、常用基本术语
• 6．帧 • 为了可靠的传输数据，通常将原始数据分割成一 定长度的数据单元，这就是数据传输单元，称为 帧。一帧内应包括同步信号（例如帧的开始与终 止）、错误控制（各类检错码或纠错码，大多数 采用检错重发的控制方式）、流量控制（协调发 送方与接收方的速率）、控制信息、数据信息、 寻址（在信息共享的情况下，保证每一帧都能正 确地到达目的站，接收方也能知道信息来自何站） 等。
三、常用基本术语
• （2）B级：面向独立模块间数据共享的中 速网络，用于节点间数据传输，数据传输 速率一般为10～100kbit／s，主要用于车辆 信息系统、故障诊断、仪表显示等控制， 此类网络可以减少多余的传感器和其他电 子部件。
三、常用基本术语
• （3）C级：面向高速、实时闭环控制的多 路传输网络，最高数据传输速率可达1 Mbit ／s，该高速数据信号通常与诸如发动机控 制、防抱死制动等实时控制系统相关，用 于增强分布式控制并进一步减少车辆总线。
五、车载局域网系统的应用
• 4.信息系统 • 信息系统在车上的应用很广泛，例如车载 电话、音响等系统的应用。对信息系统通 信总线的要求是：容量大、通信速度高。 通信媒体一般采用光纤或铜线，因为此两 种介质传输的速度长、距离长，能满足信 息系统的高速化需求。
任务实施
• 一、CAN总线的故障类型 • 一般说来，引起汽车多路信息传输系统发 生故障的类型有三种：一是汽车电源系统 引起的故障；二是汽车多路信息传输系统 的链路故障；三是汽车多路传输系统的节 点故障。 • 1）汽车电源系统引起的CAN总线故障。 • 2）节点故障。
汽车应用多路传输技术的背景
• 汽车多路传输技术发展历程，其开发可分 为三个阶段： • ①汽车的基本控制、电动门窗及自动门锁 等。 • ②发动机和变速器以及仪表系统的控制。 • ③各系统间综合实时控制。
车载网络系统的拓扑结构分类
• 1．中控式控制
车载网络系统的拓扑结构分类
车载网络系统的拓扑结构分类
三、常用基本术语
• 2．通信协议 • 通信协议是指通信双方控制信息交换规则 的标准、约定的集合，即数据在总线上的 传输规则。
三、常用基本术语
• 3．多路传输网络分类和布置型式 • 网络分类： • （1）A级：面向传感器、执行器控制的低 速网络，数据传输速率通常只有1~10kbit/s, 主要用于电动门窗、座椅调节、灯光照明 等控制。
一、CAN总线的故障类型
• • • • 在节点故障中常见的故障原因有以下两种。 （1）控制单元内部短路。 （2）发送错误指令。 3）链路故障。
二、CAN数据总线的自诊断功能
• 1．故障自诊断原理 • 故障自诊断模块共用汽车电子控制系统的 信号输入电路， 在汽车运行过程中不断 监测上述三种对象的输入信号，当某一信 号超出对应的范围或元 件出现故障，将 把这一故障以故障代码的形式存入内部存 储器，同时点亮仪表盘上的故障指示灯。
• 2．区域式控制
车载网络系统的拓扑结构分类
车载网络系统的拓扑结构分类
3．分配式控制
车载网络系统的拓扑结构分类
三、常用基本术语
• 数据总线 • 数据总线是模块间运行数据的通道，即所 谓的信息高速公路。数据总线可以实现在 一条数据线上传递的信号能被多个系统 （控制单元）共享，从而最大限度地提高 系统整体效率，充分利用有限的资源。 • 如果系统可以发送和接收数据，这样的数 据总线就被称之为双向数据总线。
五、车载局域网系统的应用
• 2.车身系统 • 舒适CAN数据总线连接一般连接五块控制 单元，包括中央控制单元及四个车门的控 制单元。舒适CAN数据传递一般具有五个 功能：中央门锁控制、电动车窗控制、照 明开关控制、后视镜加热及自诊断功能。
五、车载局域网系统的应用
• 3.安全系统 • 安全系统指的是安全气囊触发系统，由于 安全系统涉及人的生命安全，加之在汽车 中气囊数目很多、碰撞传感器多等原因， 要求安全系统必须具备有通信速度快、通 信可靠性强等特点。