寶馬車總線特性及故障快速診斷技巧（一）

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（一）

江蘇省無錫汽車工程中等專業(yè)學(xué)校（214153）吳書龍

1　總線系統(tǒng)概述

寶馬車將總線系統(tǒng)分為主總線和子總線。主總線（表1）系統(tǒng)負(fù)責(zé)控制單元之間跨系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換，其中包括診斷、編程和設(shè)碼等系統(tǒng)功能。子總線（表2）系統(tǒng)負(fù)責(zé)某個功能分組內(nèi)的數(shù)據(jù)交換，主要采用BSD和 LIN總線。由表1和表2可以看出，不同總線系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率和傳輸方法不同，為確保不同總線系統(tǒng)之間各控制單元之間的通信，用網(wǎng)關(guān)作為總線系統(tǒng)之間的接口，使數(shù)據(jù)交換成為可能，中央網(wǎng)關(guān)模塊（ZGM）負(fù)責(zé)將信息從一個總線系統(tǒng)傳遞至另一個總線系統(tǒng)。隨著駕駛?cè)溯o助系統(tǒng)和舒適娛樂系統(tǒng)的普及，車上電子裝置和控制單元越來越多，為便于數(shù)據(jù)的交換和管理，寶馬車總線系統(tǒng)經(jīng)歷了多次演變（圖1）。最新的控制單元集中方案將ZGM集成在BDC內(nèi)，通過星形連接器連接方式使所有主總線系統(tǒng)相互連接，將不同協(xié)議和數(shù)據(jù)傳遞速率的信息轉(zhuǎn)換到其他總線系統(tǒng)上，使各總線系統(tǒng)提供的信息可以綜合利用。另外，ZGM通過以太網(wǎng)可將編程數(shù)據(jù)傳輸?shù)杰囕v上。

表1 寶馬車主總線

表2 寶馬車子總線

2　常見總線特性及故障快速診斷技巧

下面從K-CAN、LIN、PT-CAN、FlexRay四種常見總線的特性進(jìn)行分析，歸納出總線故障快速診斷的技巧。

2.1 K-CAN（車身-CAN）總線特性分析及故障快速診斷技巧

圖1 寶馬車總線系統(tǒng)的演變

K-CAN 電路如圖2所示，K-CAN數(shù)據(jù)傳輸率為100 kBit/s，采用雙絞線結(jié)構(gòu)，通過中央網(wǎng)關(guān)模塊（ZGM）與其他總線系統(tǒng)相連，一般分成2條并聯(lián)電路。K-CAN通過總線來喚醒，無需附加喚醒導(dǎo)線；K-CAN使用的是邏輯電阻，沒有終端電阻。K-CAN正常時，K-CAN-H的電壓為0.2 V，K-CAN-L的電壓為4.8 V，其正常波形如圖3所示，K-CAN-H在0 V～4 V變化，K-CAN-L在5V～1 V變化。

圖2 K-CAN電路

當(dāng)K-CAN-H和K-CAN-L互短、并聯(lián)電路總支上任意一根總線對搭鐵或?qū)﹄娫炊搪窌r，K-CAN可單線運行，車輛快測后，控制單元樹中沒有不通信的控制單元（一般不通信的控制單元顯示黃色，如圖4所示），但都會出現(xiàn)與該并聯(lián)電路相關(guān)的很多故障代碼（圖5），此時可以通過測量波形進(jìn)行故障區(qū)分：如果K-CAN-H和K-CAN-L的波形重合（圖6），則說明2根線互短；當(dāng)其中一個波形正常變化，另一個波形為電源電壓或0 V時，說明該總線對電源或?qū)Υ铊F短路（圖7和圖8）。

當(dāng)K-CAN并聯(lián)電路總支上2根總線同時磨斷或網(wǎng)關(guān)內(nèi)相關(guān)部分損壞時，K-CAN總線無法運行，車輛快測后控制單元樹中所有相關(guān)控制單元不通信（一般模塊不通信的控制單元顯示黃色，如圖9和圖10所示），并且會出現(xiàn)與K-CAN 不通信相關(guān)的故障代碼（圖11）。

圖3 K-CAN的正常波形（截屏）

圖4 K-CAN并聯(lián)電路總支上單一總線故障在車輛快測后控制單元樹狀態(tài)（截屏）

圖5 K-CAN并聯(lián)電路總支上單一總線故障列表（截屏）

圖6 K-CAN-H和K-CAN-L互短的波形（截屏）

當(dāng)K-CAN并聯(lián)電路分支上某一控制單元任意一根總線對搭鐵或?qū)﹄娫炊搪窌r，K-CAN可單線運行，車輛快測后控制單元樹中沒有不通信的控制單元（一般不通信的控制模塊顯示黃色，如圖4所示），但會出現(xiàn)與該控制單元相關(guān)的故障代碼（如圖12）。同樣，可以通過測量波形進(jìn)行故障區(qū)分：當(dāng)其中一個波形正常變化，另一個波形為電源電壓或0 V時，說明該總線對電源或?qū)Υ铊F短路（如圖7和圖8）。

圖7 K-CAN-H對電源短路的波形（截屏）

圖8 K-CAN-L對搭鐵短路的波形（截屏）

圖9 K-CAN上某一并聯(lián)電路不通信在車輛快測后控制單元樹狀態(tài)（截屏）

當(dāng)K-CAN上某一控制單元自身2根總線同時磨斷或控制單元內(nèi)相關(guān)部分損壞時，與該控制單元相關(guān)的K-CAN總線無法運行，車輛快測后控制單元樹中該控制單元不通信（一般不通信的控制單元顯示為黃色，如圖13所示），并且會出現(xiàn)與該控制單元K-CAN 不通信相關(guān)的故障代碼（如圖14）。

圖10 K-CAN上網(wǎng)關(guān)不通信在車輛快測后控制單元樹狀態(tài)（截屏）

圖11 K-CAN并聯(lián)電路總支上不通信故障列表（截屏）

圖12 K-CAN并聯(lián)電路分支上某一總線故障列表（截屏）

2.2 LIN總線特性分析及故障快速診斷技巧

LIN是一個單線系統(tǒng)形式的子總線，實現(xiàn)主控單元和副控制單元之間快速、安全的通信，例如腳部空間控制單元至駕駛?cè)藗?cè)車門開關(guān)組和外后視鏡的連接（圖15）。其供電電壓和信號傳輸電壓與蓄電池電壓相同。在 LIN 總線系統(tǒng)中，始終僅安裝一個主控制單元，最多可以連接 16個用戶（即所謂的副控制單元）。沒有規(guī)定的總線結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)傳輸速率為9.6 kBit/s～19.2 kBit/s，由于數(shù)據(jù)傳輸速率小，無需終端電阻。

圖13 K-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14 K-CAN并聯(lián)電路分支上某一控制單元不通信故障列表（截屏）

圖15 腳部空間控制單元（FRM）LIN總線示例

當(dāng)LIN總線相關(guān)組件上出現(xiàn)故障時，需要根據(jù)電路圖執(zhí)行相關(guān)元件的動作測試和狀態(tài)查詢。如果狀態(tài)查詢或元件動作測試成功執(zhí)行，則LIN 總線上的通信無故障，在這種情況下無需在相關(guān) LIN總線上執(zhí)行其他故障查詢。如果狀態(tài)查詢或元件動作測試不成功，針對相關(guān)組件和伺服機(jī)構(gòu)需要根據(jù)電路圖檢查 LIN總線相關(guān)組件的供電和搭鐵連接情況；當(dāng)供電和搭鐵均正常時，需要測量LIN總線波形（圖16）。

針對LIN總線上的控制單元不通信且供電和搭鐵均正常時，測量LIN總線波形，如圖17所示，在 LIN 總線上識別到一個恒定的占優(yōu)勢地位的信號時，需進(jìn)一步測量相關(guān)LIN 總線導(dǎo)線是否對正極和搭鐵短路、是否斷路及相關(guān)連接器連接是否接觸不良。

圖16 LIN總線正常波形（截屏）

圖17 LIN總線故障波形（截屏）

（未完待續(xù)）

（2016-04-10）