車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及其診斷分析*

潘宗友，張永勤

車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及其診斷分析*

潘宗友，張永勤

（蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 蘭州 730060）

文章在講述車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的發(fā)展、車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)基礎(chǔ)理論知識(shí)基礎(chǔ)上，分析了車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)常見故障、診斷設(shè)備及其診斷方法，為車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)和故障診斷提供借鑒意義。

車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；CAN總線；故障診斷；波形分析

1 車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)技術(shù)現(xiàn)狀

自21世紀(jì)以來，隨著電子電控技術(shù)在汽車上的廣泛應(yīng)用，汽車上的電子控制單元越來越多，由原來幾塊控制單元發(fā)展到現(xiàn)在的幾十塊控制單元，這些控制單元之間的信息傳輸需要更多的導(dǎo)線，這必然造成導(dǎo)線數(shù)量的急劇增加，且傳輸可靠性下降，也就是傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸方式已不能滿足這種多控制單元模塊間的數(shù)據(jù)傳輸要求。故引用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展起來的新型數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)即車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，其能使汽車各控制單元系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸實(shí)現(xiàn)高速化、實(shí)時(shí)化，并能使汽車控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化。

2 車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的分類及其應(yīng)用

現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主要采用串行數(shù)據(jù)通信，通常由電子控制單元、數(shù)據(jù)總線、網(wǎng)絡(luò)及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、網(wǎng)關(guān)等幾部分組成，按系統(tǒng)傳輸速率可分為A、B、C、D、E五類，同一類車載網(wǎng)絡(luò)總線系統(tǒng)，可以采用不同的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議支持，但一般優(yōu)先采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。A類網(wǎng)絡(luò)總線主要是面向傳感器和執(zhí)行器等控制的低速網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其位速率一般都小于10kbit/s，廣泛應(yīng)用于后視鏡的自動(dòng)調(diào)整、電動(dòng)車窗及燈光等控制系統(tǒng)，如LIN總線，其是一種低速、低成本廣泛應(yīng)用于汽車分布式電控系統(tǒng)的12V單線運(yùn)行的串行通信總線系統(tǒng)；B類總線網(wǎng)絡(luò)是面向獨(dú)立電控單元模塊間數(shù)據(jù)共享的中速網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其位速率一般都在10-125kbit/s之間，廣泛應(yīng)用于汽車車身舒適性系統(tǒng)、儀表系統(tǒng)等，如汽車車身舒適系統(tǒng)采用的低速CAN總線系統(tǒng)，其是一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議，通信介質(zhì)通常采用雙絞線、同軸電纜和光導(dǎo)纖維等。C類總線網(wǎng)絡(luò)主要是指面向高速、實(shí)時(shí)、閉環(huán)控制的多路傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，傳輸位速率通常在125 kbit/s到1Mbit/s之間，其廣泛應(yīng)用于汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)、自動(dòng)變速器、ESP、ABS、EPS等系統(tǒng)，如汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和安全系統(tǒng)上廣泛應(yīng)用的高速CAN總線及汽車線控技術(shù)X-by-Wire總線；D類總線網(wǎng)絡(luò)主要是指智能數(shù)據(jù)總線IDB網(wǎng)絡(luò)（Intelligent Data BUS），這種總線系統(tǒng)主要應(yīng)用于傳輸速率要求極高的娛樂影音系統(tǒng)、多媒體系統(tǒng)等，位速率一般在250kbit/s-100Mbit/s之間，其按照速率還分為低速網(wǎng)絡(luò)IDB-C、高速網(wǎng)絡(luò)IDB-M和無線通信網(wǎng)絡(luò)IDB-Wireless，如汽車娛樂影音系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的MOST總線系統(tǒng)和無線藍(lán)牙技術(shù)等；E類網(wǎng)絡(luò)主要是指面向汽車被動(dòng)安全系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)，其位速率為10Mbit/s，如汽車安全氣囊控制系統(tǒng)。

圖1 CAN數(shù)據(jù)總線分類及連接關(guān)系圖

3 車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)常用診斷設(shè)備

車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的故障診斷儀器設(shè)備主要有汽車萬(wàn)用表、示波器、專用診斷儀及綜合診斷儀等。萬(wàn)用表可以測(cè)量數(shù)據(jù)線通斷、短路、搭鐵、接正極及線路電壓等。示波器可以檢測(cè)數(shù)據(jù)線波形，從而直觀的通過波形判斷數(shù)據(jù)線的短路、斷路、搭鐵、接正極及低速CAN的單線運(yùn)行等故障。汽車專用診斷儀可以讀取故障碼、數(shù)據(jù)流、執(zhí)行元件動(dòng)作等，故障碼可以使故障診斷方向更加明確，便于示波器和萬(wàn)用表的進(jìn)一步診斷確認(rèn)；數(shù)據(jù)流和執(zhí)行元件動(dòng)作可以直觀的進(jìn)行故障部位的判斷；綜合診斷儀是一種測(cè)試項(xiàng)目齊全的汽車檢測(cè)診斷設(shè)備，可以全面檢測(cè)、分析、判斷車輛在各種工況下的工作性能及技術(shù)狀況，同時(shí)具有汽車萬(wàn)用表、示波器、故障診斷儀及汽車功能檢測(cè)等多種設(shè)備的各種功能。

4 車載網(wǎng)絡(luò)常見故障及診斷方法

車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)故障的診斷排除應(yīng)根據(jù)該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和控制回路具體分析，但一般來說汽車車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的故障有三類：電源系統(tǒng)故障、車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)故障和車載網(wǎng)絡(luò)的鏈路故障。車載網(wǎng)絡(luò)電源系統(tǒng)故障主要是蓄電池、發(fā)電機(jī)、供電線路、保險(xiǎn)絲等元件故障，檢測(cè)方法主要是帶電電壓檢測(cè)和斷電電阻檢測(cè)法。車載網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)故障就是電子控制單元故障，可分為軟件系統(tǒng)故障和硬件系統(tǒng)故障；軟件系統(tǒng)故障主要是傳輸協(xié)議和軟件程序等有設(shè)計(jì)缺陷或沖突，這種故障一般都是成批的在同款車型車輛中出現(xiàn)相同故障，故需更新軟件系統(tǒng)；硬件系統(tǒng)故障一般是指由單片機(jī)或其它集成電路等造成的故障，主要是指汽車電子控制單元和傳感器等元器件故障，檢測(cè)方法主要是傳感器元件電阻、電壓和信號(hào)波形等檢測(cè)法。車載網(wǎng)絡(luò)鏈路故障主要是指數(shù)據(jù)總線出現(xiàn)故障，如通信總線的斷路、短路、搭鐵、接正極等故障引起的總線數(shù)據(jù)信號(hào)衰弱甚至失真，從而造成各系統(tǒng)無法正常工作，檢測(cè)方法主要是通信線路的電阻檢測(cè)和波形檢測(cè)法。

5 小結(jié)

在車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的分類、組成等基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上，對(duì)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的診斷儀器設(shè)備、常見故障的診斷方法進(jìn)行分析研究，這對(duì)今后的車輛上的車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的故障診斷分析提了供借鑒意義。

[1] 杜文鎖等.汽車故障診斷與檢測(cè)技術(shù)[M].化學(xué)工業(yè)出版社,2016（3）:295-301.

[2] 蔡應(yīng)春等.汽車CAN總線技術(shù)及其檢測(cè)維修的研究[J].內(nèi)燃機(jī)與配件,2016,(10):27.

[3] 張亞寧等.淺談車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用[J].汽車零部件,2014（5）:37.

Vehicle Network System and Its Diagnosis Analysis*

Pan Zongyou, Zhang Yongqin

（Lanzhou Petrochemical Polytechnic, Gansu Lanzhou 730060）

Based on the development of vehicle-mounted network system and the basic theoretical knowledge of vehicle-mounted network system, this paper analyzes the common faults, diagnostic equipment and diagnostic methods of vehicle-mounted network system, providing reference for the study and fault diagnosis of vehicle-mounted network system.

vehicle network system; CAN bus; fault diagnosis; waveform analysis

U463

B

1671-7988(2019)14-203-02

U463

B

1671-7988(2019)14-203-02

潘宗友（1979-），男，山東濰坊人，副教授，碩士，主要從事汽車構(gòu)造和汽車檢測(cè)維修教學(xué)。

蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院科技教研項(xiàng)目（JY2017-23）。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.14.066