江蘇省無錫汽車工程中等專業(yè)學(xué)校(214153) 吳書龍
寶馬車總線特性及故障快速診斷技巧(二)
江蘇省無錫汽車工程中等專業(yè)學(xué)校(214153) 吳書龍
2.3 PT-CAN(動力傳動系-CAN)總線特性及故障快速診斷技巧
由PT-CAN電路(圖18)可以看出,PT-CAN用于連接發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)、自動變速器控制系統(tǒng)及安全和駕駛?cè)溯o助系統(tǒng)間的相互連接。PT-CAN的數(shù)據(jù)傳輸率為500 kBit/s,并采用雙絞線結(jié)構(gòu),通過中央網(wǎng)關(guān)與其他總線系統(tǒng)相連,一般分成2條并聯(lián)電路,PT-CAN不能單線運(yùn)行,只要有一根CAN總線出現(xiàn)問題,相應(yīng)線路上的所有控制單元都無法通信。PT-CAN通過喚醒線來喚醒。為避免信號反射,在2個CAN總線的控制上(在PT-CAN網(wǎng)絡(luò)中的距離最遠(yuǎn))分別連接一個120 Ω的終端電阻,這2個終端電阻并聯(lián),并構(gòu)成一個60 ?的等效電阻。斷開供電電壓后可在數(shù)據(jù)線之間測量該等效電阻的阻值,測量時,需要把一個便于拆裝的控制單元從總線上脫開,然后在導(dǎo)線連接器上測量CAN-L和CAN-H導(dǎo)線之間的電阻。另外,單個終端電阻也可以各自分開測量電阻。PT-CAN正常時,用萬用表測量CAN線的電壓,PTCAN-H的電壓為2.6 V、PT-CAN-L的電壓為2.3 V;圖19所示為PT-CAN的電壓波形,PT-CAN-H的電壓在2.5 V~3.5 V變化,PT-CAN-L的電壓在2.5 V~1.5 V變化。
圖18 PT-CAN電路
圖19 PT-CAN的正常電壓波形(截屏)
由于PT-CAN不能單線運(yùn)行,當(dāng)PT-CAN-H和PTCAN-L并聯(lián)電路總支上任意一根總線或2根總線都出現(xiàn)故障(斷路、短路),PT-CAN并聯(lián)電路分支上某一模塊任意一根總線或2根總線對搭鐵或?qū)﹄娫炊搪窌r,車輛快測后控制單元樹中所有控制單元不通信(一般不通信的控制單元顯示黃色,如圖20所示),同時會出現(xiàn)與該并聯(lián)電路相關(guān)的很多故障代碼(圖21),這主要是由于控制單元無法通信,導(dǎo)致信號不能接收和發(fā)出。
圖20 PT-CAN所有控制單元不通信在車輛快測后控制單元樹狀態(tài)(截屏)
圖21 PT-CAN并聯(lián)電路總支上總線故障列表(截屏)
雖然從控制單元通信和故障代碼上不能立即判斷出故障原因,但由于出現(xiàn)不同故障時的波形是不一樣的,因此可以通過測量波形進(jìn)行故障區(qū)分:當(dāng)PT-CAN-H和PTCAN-L波形重合,且為2.5 V(圖22),說明2根CAN線互相短路;如果PT-CAN-H和PT-CAN-L波形重合,且為0 V(圖23),說明2根CAN線處于休眠狀態(tài);當(dāng)其中一個波形被拉低向0 V變化,另一個波形為0 V時,說明為0 V總線對搭鐵短路(圖24和圖25);當(dāng)2個波形都為電源電壓時,說明其中電壓偏高一點(diǎn)的總線對電源短路(圖26和圖27)。對于總線斷路故障,在用萬用表測量時電壓為0 V(無電壓且車輛不休眠),所以無需測量波形,直接通過電阻法判斷導(dǎo)線通斷即可。
圖22 PT-CAN-H和PT-CAN-L互相短路的波形(截屏)
圖23 PT-CAN-H和PT-CAN-L處于休眠狀態(tài)的波形(截屏)
圖24 PT-CAN-H對搭鐵短路時的波形(截屏)
圖25 PT-CAN-L對搭鐵短路時的波形(截屏)
圖26 PT-CAN-H對電源短路時的波形(截屏)
圖27 PT-CAN-L對電源短路時的波形(截屏)
當(dāng)PT-CAN上某一控制單元自身總線磨斷或控制單元內(nèi)相關(guān)部分損壞時,與該控制單元相關(guān)的PT-CAN總線無法運(yùn)行,車輛快測后控制單元樹中該控制單元不通信(一般模塊不通信的控制單元顯示為黃色,如圖28所示),并且會出現(xiàn)與該控制單元K-CAN不通信的相關(guān)故障代碼(圖29)。在進(jìn)行故障排除時只需要做單個控制單元的供電、搭鐵和總線通斷測量即可。
圖28 PT-CAN上某一控制單元不通信在車輛快測后控制單元樹狀態(tài)(截屏)
圖29 PT-CAN并聯(lián)電路分支上某一控制單元不通信故障列表(截屏)
2.4 FlexRay總線(底盤系統(tǒng)總線)總線特性及故障快速診斷技巧
FlexRay是全新的總線系統(tǒng)和通信系統(tǒng)。通過FlexRay實(shí)現(xiàn)了行駛動態(tài)管理系統(tǒng)和發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)。對FlexRay的要求是,在電氣和機(jī)械電子元件之間提供可靠、實(shí)時和非常高效的數(shù)據(jù)傳輸。FlexRay具有性能強(qiáng)大的記錄功能,適用于車輛內(nèi)分布式系統(tǒng)的實(shí)時數(shù)據(jù)傳輸,每個通道最大數(shù)據(jù)傳輸率為10 MBit/s。此值相當(dāng)于PT-CAN數(shù)據(jù)傳輸率的20倍,因此只能用專用示波器來測量信號曲線(圖30)。系統(tǒng)接通,無總線通信時的電壓為2.5 V,有總線通信時的高電平信號為3.1 V,低電平信號為1.9 V。
圖30 FlexRay信號曲線變化趨勢(截屏)
FlexRay除支持更高的帶寬之外,還支持確定性的數(shù)據(jù)傳輸,并可進(jìn)行容錯配置。這就是說,即使是在個別元件失效后,仍可允許剩余的通信系統(tǒng)運(yùn)行。通過中央網(wǎng)關(guān)建立不同總線系統(tǒng)和FlexRay之間的連接。在FlexRay中,為避免向數(shù)據(jù)導(dǎo)線兩端的反射,使用電阻器進(jìn)行終止(作為終端電阻),終端電阻阻值為90 Ω~110 Ω。通過總線信號喚醒FlexRay上的控制單元,盡管如此,仍通過便捷進(jìn)入及起動系統(tǒng)(CAS)的輔助喚醒導(dǎo)線激活FlexRay上的大多數(shù)控制單元。喚醒導(dǎo)線與PT-CAN中原先的喚醒導(dǎo)線(總線端15 WUP)具有相同的功能。
FlexRay總線上的控制單元分為同步通道和非同步通信兩種,通過總線概覽圖或電路圖無法進(jìn)行區(qū)別,必須通過拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖進(jìn)行查看。第5代7系和5系車只有1個同步通道(圖31),在ZGM、ICM、DSC和DME/DDE控制單元之間;全新3系和X系列具有2個同步通道(圖32),一個在FEM和ICM、DSC控制單元之間,一個在FEM和DME/DDE控制單元之間。各控制單元與中央網(wǎng)關(guān)相通信,彼此之間不一定通信。
圖31 F02(7系)FlexRay拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖(最大裝備)
對于只有一個同步通道的車輛,為保證FlexRay無故障同步,至少需要2個控制單元與中央網(wǎng)關(guān)進(jìn)行通信。例如,如果DSC失靈,還可以通過ICM和DME/DDE控制單元進(jìn)行同步。如果FlexRay上所有控制單元不通信(圖33),且有與FlexRay上控制單元相關(guān)故障代碼(圖34)時,則故障應(yīng)該是同步通道控制單元的FlexRay導(dǎo)線。
圖32 F35(3系)FlexRay拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖(最小裝備)
圖33 F18(5系)FlexRay所有控制單元不通信在車輛快測后控制單元樹狀態(tài)(截屏)
對于有2個同步通道車輛,為保證FlexRay同步,至少需要1個同步通道與中央網(wǎng)關(guān)進(jìn)行通信。如果FlexRay上所有控制單元不通信,則故障為中央網(wǎng)關(guān);如果是FlexRay上部分控制單元不通信(圖35),且有與FlexRay上控制單元相關(guān)的故障代碼(圖36)時,則故障為該同步通道上的同步控制單元或相關(guān)FlexRay導(dǎo)線。
如果是FlexRay上單個控制單元不通信(圖37),且有與FlexRay上控制單元相關(guān)的故障代碼(圖38)時,則故障為非同步通道上的控制單元或相關(guān)FlexRay導(dǎo)線。
圖34 F18(5系)FlexRay同步通道不通信的相關(guān)故障代碼(截屏)
圖35 F35(3系)FlexRay部分控制單元不通信在車輛快測后控制單元樹狀態(tài)(截屏)
圖36 F35(3系)FlexRay某一同步通道不通信的相關(guān)故障代碼(截屏)
圖37 F18(5系)FlexRay單個控制單元不通信在車輛快測后控制單元樹狀態(tài)(截屏)
圖38 F18(5系)FlexRay非同步通道不通信的相關(guān)故障代碼(截屏)
綜上所述,總線故障快速診斷的技巧無非就是通過快測查看控制單元通信狀態(tài)(有無發(fā)黃)和相關(guān)故障代碼進(jìn)行初步判斷。
(1)單個控制單元發(fā)黃,可能故障部位主要是該控制單元的供電、搭鐵、相關(guān)支路總線與喚醒線、不帶終端電阻的控制單元。
(2)同一總線一片控制單元發(fā)黃(含全黃),可能故障部位主要是相關(guān)總線(如PT-CAN、K-CAN 、FlexRay同步通道)、網(wǎng)關(guān)、帶終端電阻的控制單元。
(3)不同總線個別控制單元發(fā)黃,可能故障部位主要是共用搭鐵或供電、供電總線端。
(4)不同總線一片控制單元發(fā)黃可能故障部位主要網(wǎng)關(guān)。
確定主要故障部位后,可再通過萬用表測量總線有無電壓來判斷具體故障點(diǎn)。如果電壓為0 V(無電壓),要進(jìn)一步檢查導(dǎo)線的通斷;如果有電壓,要進(jìn)一步測量總線波形,通過總線波形的特征鎖定故障點(diǎn)。
(續(xù)完)
2016-05-04)