汽车舒适安全维修项目一 教案.docx

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汽车舒适安全维修项目一教案

项目一汽车总线系统检测

（一）

教学内容

汽车总线系统工作原理

计划学时

2

教学目标

1、掌握本课程在整个教学过程中的地位、性质及学习方法。

2、掌握汽车总线系统工作原理。

教学重点

汽车总线系统的结构组成及工作原理

教学难点

汽车总线系统工作原理

教学过程设计

一、相关知识

（一）总线系统信息传输及总体构成

1．总线系统信息传输

总线系统的信息一般采用多路传输。

所谓多路传输也叫时分复用技术（Time-DivisionMultiplexing，TDM），是将不同的信号相互交织在不同的时间段内，沿着同一个信道传输。

在接收端再用某种方法，将各个时间段内的信号提取出来还原成原始信号的通信技术，多路传输原理如图1-1所示。

图1-1多路传输原理图

2．总线系统构成

总线系统主要由控制器、数据总线、网络、通信协议、网关等组成。

（二）CAN-BUS的结构

1．CAN-BUS各组成部件及功能

CAN-BUS包括控制单元（CPU）、收发器（Tranceiver）、发送器（Transmitter）、接收器（Receiver），如图1-7所示。

图1-7CAN-BUS数据总线组成

2．数据传输形式和数据传输原理

（1）数据传输形式

目前，在汽车上应用的总线数据传输可以采用单线形式，也可以采用双线形式。

原则上数据传输总线用一条导线就足以满足功能要求了，使用第二条导线传输信号只不过是与第一条导线上的传输信号形成镜像关系，这样可有效地抑制外部干扰。

电控单元之间的所有信息都是通过两根数据线CAN-Low线和CAN-High线来传输的，例如，发动机和自动变速器控制单元之间的传输如图1-8所示。

图1-8数据传输形式

电控单元间进行大量的信息交换，CAN-BUS数据总线也能完全胜任，如果需要增加额外信息，只需修改软件即可。

（2）数据传输原理

CAN-BUS中的数据传递就像一个电话会议，如图1-9所示。

图1-9CAN数据总线数据传输原理

一个电话用户（电控单元）将数据“讲入”网络中，其他用户通过网络“接听”这个数据，对这个数据感兴趣的用户就会利用数据，而其他用户则选择忽略。

（3）CAN-BUS传递数据的格式

3．CAN-BUS的数据传递过程

CAN-BUS并没有指定的数据接收者，数据在CAN-BUS传输过程中，可以被所有电控单元接收和计算。

CAN-BUS的数据传递过程如图1-11所示。

图1-11CAN-BUS的数据传递过程

4．CAN总线的传输仲裁

如果多个电控单元要同时发送各自的数据列，那么数据总线上就必然会发生数据冲突。

为了避免发生这种情况，CAN-BUS就必须决定哪个控制单元的数据列首先进行发送，总线采用传输仲裁，原则是：

具有最高优先权的数据首先发送。

小结

1、重述本门课程的重要性及学习方法。

2、总结汽车总线系统的构成及各部分功用。

3、汽车总线系统的工作原理及传输形式。

课后作业：

1、2

项目一汽车总线系统检测

（二）

教学内容

大众车系及奥迪车系总线系统的工作原理

计划学时

2

教学目标

1、掌握大众车系总线系统的结构及工作原理。

2、掌握奥迪A6总线系统的结构及工作原理。

3、知道其他车型总线系统的结构组成。

教学重点

大众车系及奥迪车系总线系统的工作原理

教学难点

大众车系及奥迪车系总线系统的工作原理

教学过程设计

（三）大众车系CAN-BUS

1．大众车系CAN-BUS类型

以迈腾轿车为例，该系统设定为5个不同的区域，分别为动力（驱动）系统、舒适系统、信息系统、仪表系统、诊断系统5个局域网，如图1-14所示。

图1-14CAN-BUS的子系统

5个子局域网的传输速率见表1-2。

其中在CAN总线系统下还存在LIN总线系统，其传输速率为20kbit/s，整个CAN总线系统最大可承载1 000 kbit/s。

2．动力总线系统

CAN动力总线系统主要由发动机控制单元、ABS控制单元、ESP控制单元、自动变速器控制单元、安全气囊控制单元、组合仪表控制单元等组成。

1

局域网总线

电源供电线

传输速率（kbit/s）

2

动力系统总线

15

500

3

舒适系统总线

30

100

4

信息系统总线

30

100

5

诊断系统总线

30

500

6

仪表系统总线

15

100

3．舒适/信息系统总线

CAN舒适/信息系统总线的联网控制单元包括自动空调控制单元、车门控制单元、舒适控制单元、收音机和导航显示控制单元。

控制单元通过CAN舒适/信息系统总线的CAN-High线和CAN-Low线来进行数据交换，如车门开/关、车内灯开/关、车辆位置（GPS）等。

由于使用同样的脉冲频率，所以CAN舒适系统总线和CAN信息系统总线可以共同使用一对导线，当然，前提条件是相应的车上有这两种数据总线。

（1）CAN舒适/信息系统总线信号波形

（2）CAN舒适/信息系统总线的CAN收发器

（3）单线工作模式下的CAN舒适/信息系统数据总线

4．诊断系统总线

（四）奥迪A6轿车总线系统

1．CAN总线

（1）驱动系统CAN总线

①驱动系统CAN总线组成。

②驱动系统CAN总线特点如下所述。

●500 kbit/s特高速传输。

●级别CAN/C。

●双绞线：

高线为橙色/黑色，低线为橙色/棕色。

●在一根线断路/短路时，所有功能都会停止。

（2）舒适系统CAN总线

①舒适系统CAN总线组成。

②舒适系统CAN总线特点如下所述。

●传输率100 kbit/s。

●级别CAN/B。

●双绞线：

高线为橙色/绿色，低线为橙色/棕色。

2．LIN总线

（1）LIN总线的含义

LIN是LocalInterconnectNetwork的缩写，它也被称为“局域子系统”，即LIN总线是CAN总线网络下的子系统。

车上各个LIN总线系统之间的数据交换是由控制单元通过CAN数据总线实现的。

奥迪A6轿车LIN总线组成如图1-30所示。

图1-30LIN总线组成示意图

（2）LIN总线传输特征

LIN总线的主要特性如下。

①最大传输速率为19.2 kbit/s。

②低成本基于通用UART接口，几乎所有微控制器都具备LIN必需的硬件。

③只需要一根数据传输线。

④单主控制器/多从控制器设备模式无须仲裁机制，通过单主/多从的原则保证系统安全，奥迪A6空调系统的LIN总线子系统如图1-31所示。

⑤从节点不需振荡器就能实现同步，节省了多从控制器部件的硬件成本。

⑥保证信号传输的延迟时间。

⑦不需要改变LIN节点上的硬件和软件就可以在网络上增加节点。

⑧通常一个LIN网络上节点数目小于12个，共有64个标志符。

⑨单线，基本色：

紫色+标识色。

LIN总线系统是单线式，底色是紫色，有标识色。

该线的横截面面积为0.35 mm2，无须屏蔽，该系统允许一个LIN主控制单元最多与16个LIN从控制单元进行数据交换。

（3）LIN总线组成和工作原理

①LIN主控制单元。

②LIN从控制单元。

③数据传递过程。

④LIN总线系统的物理结构。

3．多媒体定向系统传输数据总线的结构与检修

（1）概述

在汽车网络中常见的多媒体定向系统传输（MediaOrientedSystemsTransport，MOST），就是比较典型的光学网络，下面就来介绍一下MOST在汽车中的实际应用情况。

MOST具有如下优点。

①保证低成本的条件下，达到24.8 Mbit/s的数据传输速度。

②无论是否有主控计算机都可以工作。

③使用POF优化信息传送质量。

④支持声音和压缩图像的实时处理。

⑤支持数据的同步和异步传输。

⑥发送/接收器嵌有虚拟网络管理系统。

⑦支持多种网络连接方式，提供MOST设备标准，方便、简洁地应用系统界面。

⑧通过采用MOST，不仅可以减轻连接各部件的线束质量、降低噪声，而且可以减轻系统开发技术人员的负担，最终在用户处实现各种设备的集中控制。

⑨光纤网络不会受到电磁辐射干扰与搭铁环的影响。

（2）奥迪A6轿车MOST数据总线系统

（3）奥迪A6MOST总线系统模式

MOST总线系统有3种工作模式：

睡眠模式、待命模式、工作模式。

（4）奥迪A6轿车MOST总线的控制单元和工作过程

①控制单元的结构。

如图1-38所示，MOST总线控制单元主要部件如下所述。

图1-38MOST总线控制单元的结构

②MOST总线的控制单元工作过程。

MOST数据总线的一个基本特征是，它不像CAN-BUS数据总线那样只传输控制数据和传感器数据，它还能传输数字信号、音频信号、视频信号、图形以及其他数据服务。

为了满足数据传输的各种不同要求，每一个MOST数据总线信息分为3部分，如图1-40所示。

小结

1、大众车系汽车总线系统的组成及工作原理。

2、奥迪A6轿车总线系统的组成及工作原理。

3、大众车系及奥迪A6汽车总线系的特点。

课后作业：

3、4

项目一汽车总线系统检测（三）

教学内容

汽车总线系统的检测

计划学时

2

教学目标

1、掌握汽车总线系统的检测方法及仪器。

2、掌握宝来轿车总线系的构成、原理及检测方法。

教学重点

汽车总线系统的检测方法

教学难点

汽车总线系统的检测方法

教学过程设计

1．宝来轿车总线系统诊断

宝来轿车动力传动系统和舒适系统中装用了两套CAN数据传输系统，系统网关内置于仪表内，负责动力CAN、舒适CAN和K诊断线的数据交换，如图1-41所示。

2．CAN数据总线的万用表检测

CAN数据总线可以采用数字万用表进行电压信号测试，判断数据总线的信号传输是否存在故障，检测方法如图1-42所示。

用万用表电阻挡测量CAN-High线和CAN-Low线之间的电阻，正常情况下应该有一个规定的电阻（电阻大小随车型而异），不应直接导通；用万用表电阻挡测量CAN-High线或CAN-Low线分别与搭铁或蓄电池正极之间的导通性，正常情况下应不导通。

（1）用万用表检测动力CAN总线

CAN-High线上有信号传输时，总线上的电压值在2.5～3.5 V之间高频波动，因此CAN-High线的主体电压应是2.5 V，所以万用表的测量值为2.5～3.5 V之间，大于2.5 V但靠近2.5 V。

同理，CAN-Low线信号在总线空闲时的电压约为2.5 V，总线上有信号传输时，总线上的电压值在1.5～2.5 V之间高频波动，因此CAN-Low线的主体电压应是2.5 V，所以万用表的测量值为1.5～2.5 V之间，小于2.5 V但靠近2.5 V。

（2）用万用表测量舒适CAN总线

CAN-High线信号在总线空闲时的电压约为0 V，总线上有信号传输时，总线上的电压值在0～5 V之间高频波动，因此CAN-High线的主体电压应为0 V，所以万用表的测量值为0.35 V左右。

同理，CAN-Low线信号在总线空闲时的电压约为5 V。

总线上有信号传输时，总线上的电压值在0～5 V之间高频波动，因此CAN-Low线的主体电压应是5 V，所以万用表的测量值为4.65 V左右。

3．CAN数据总线的波形检测

（1）双通道模式CAN数据总线波形

双通道模式CAN数据总线波形必须采用带有双通道的示波器或检测仪，例如，VAS5051。

①检测电路连接。

电路连接如图1-43所示。

②CAN-BUS数据总线的标准波形。

CAN-BUS数据总线的标准波形如图1-44所示。

（2）CAN-BUS数据总线故障波形

①CAN-BUS数据总线对地短路时的信号波形。

如图1-45（a）所示，当CAN-BUS数据总线对地短路时，检测到的CAN-BUS数据总线的信号波形如图1-45（b）所示。

②CAN-BUS数据总线对正极短路时的信号波形。

如图1-46（a）所示，当CAN-BUS数据总线对正极短路时，检测到的CAN-BUS数据总线的信号波形如图1-46（b）所示。

③CAN-Low断路时的信号波形。

如图1-47（a）所示，当CAN-BUS数据总线CAN-Low断路时，检测到的CAN-BUS数据总线的信号波形如图1-47（b）所示。

④CAN-High断路时的信号波形。

如图1-48（a）所示，当CAN-BUS数据总线CAN-High断路时，检测到的CAN-BUS数据总线的信号波形如图1-48（b）所示。

⑤CAN-High和CAN-Low短路时的信号波形。

如图1-49（a）所示，当CAN-High和CAN-Low短路时，检测到的CAN-BUS数据总线的信号波形如图1-49（b）所示。

⑥CAN-High和CAN-Low交叉连接时的信号波形。

如图1-50（a）所示，CAN-High和CAN-Low交叉连接时，检测到的CAN-BUS数据总线的信号波形如图1-50（b）所示。

⑦CAN-BUS数据总线处于睡眠模式时的信号波形。

当CAN-BUS数据总线处于睡眠模式时，检测到的CAN-BUS数据总线的信号波形如图1-51所示。

（3）动力CAN总线系统的故障诊断

宝来轿车动力传动CAN系统主要包括发动机控制单元、自动变速器控制单元、ABS/EDL控制单元、转向角传感器、四轮驱动控制单元、安全气囊控制单元、仪表控制单元（内置网关），如图1-52所示。

①动力CAN总线系统的电路。

宝来轿车动力CAN总线系统的安全气囊、ABS、EDS总线电路如图1-53、图1-54所示。

②诊断步骤如下所述。

●连接故障解码器，接通点火开关，按动“PRINT”键接通打印机（键内指示灯亮）按动“1”键选择“快速数据传递”，显示屏显示：

●按动“1”和“9”键选择“入口”，显示屏显示：

●按动“Q”键确认输入，显示屏显示：

●按动“0”键确认输入，显示屏显示：

●按动“→”键，显示屏显示：

（4）动力CAN总线系统的典型故障代码如下。

①故障码00778：

转向角度传感器（G85）无法通信。

可能故障：

转向角传感器通过数据总线的数据接收不正常。

可能影响：

与数据总线相连的系统的功能不正常。

故障排除：

●检查数据总线自诊断接口的编码；

●查询ABS控制模块故障存储器并排除故障；

●按照电路图检查和转向角传感器相连接的数据总线。

②故障码01044：

控制模块编码错误。

可能故障：

●与数据总线相连的某控制模块编码错误；

●与数据总线相连的某控制模块损坏。

可能影响：

●行驶性能不良（换挡冲击，负荷变化冲击）；

●无行驶动力控制。

故障排除：

●读取数据流；

●查询与数据总线相连的所有控制模块故障存储器，并排除故障；

●检查并改正控制模块编码，如果需要，更换控制模块。

③故障码01312：

数据总线损坏。

可能故障：

●数据线有故障；

●数据总线在“Bus-off”状态。

可能影响：

●行驶性能不良（换挡冲击，负荷变化冲击）；

●无行驶动力控制。

故障排除：

●读取数据流；

●检查控制模块编码；

●按照电路图检查数据总线；

●更换损坏的控制模块。

④故障码01314：

发动机控制模块无法通信。

可能故障：

发动机控制模块通过数据总线的数据接收不正常。

可能影响：

●行驶性能不良（换挡冲击，负荷变化冲击）；

●无行驶动力控制。

故障排除：

●读取数据流；

●查询发动机故障存储器并排除故障；

●按照电路图检查发动机控制模块数据总线。

⑤故障码01315：

变速器控制模块无法通信。

可能故障：

变速器控制模块通过数据总线的数据接收不正常。

可能影响：

●行驶性能不良（换挡冲击，负荷变化冲击）；

●无行驶动力控制。

故障排除：

●读取数据流；

●查询发动机控制模块故障存储器并排除故障；

●按照电路图检查发动机控制模块的数据总线。

⑥故障码01316：

制动控制模块无法通信。

可能故障：

ABS控制模块通过数据总线的数据接收不正常。

可能影响：

●行驶性能不良（换挡冲击，负荷变化冲击）；

●无行驶动力控制。

故障排除：

●读取数据流；

●查询ABS控制模块故障存储器并排除故障；

●按照电路图检查ABS控制模块的数据总线。

⑦故障码01317：

组合仪表内控制模块（J285）无法通信。

可能故障：

●控制模块数据线有故障；

●控制模块损坏。

可能影响：

●行驶性能不良（换挡冲击，负荷变化冲击）；

●无行驶动力控制。

故障排除：

●读取数据流；

●查询与数据总线相连的所有控制模块的故障存储器并排除故障；

●按照电路图检查数据总线。

⑧故障码01321：

安全气囊控制模块（JZ34）无法通信。

可能故障：

安全气囊控制模块通过数据总线的数据接收不正常。

可能影响：

安全气囊警告灯亮。

故障排除：

●读取数据流；

●查询安全气囊控制模块的故障存储器并排除故障；

●按照电路图检查安全气囊控制模块的数据总线。

⑨故障码01324：

四轮驱动控制模块（J492）无法通信。

可能故障：

四轮驱动控制模块通过数据总线的数据接收不正常。

可能影响：

●行驶性能不良（换挡冲击，负荷变化冲击）；

●无行驶动力控制。

故障排除：

●读取数据流；

●查询四轮驱动控制模块故障存储器并排除故障；

●按照电路图检查四轮驱动控制模块的数据总线。

总结：

1、汽车总线系的检测方法。

2、宝来轿车总线系的检测方法及步骤。

课后作业：

思考题

项目一汽车总线系统检测（四）

教学内容

汽车总线系统的检测

计划学时

2

教学目标

能够使用VAS5051、V.A.G1551或V.A.G1552对汽车总线系统进行检测。

教学重点

VAS5051、V.A.G1551或V.A.G1552的使用

教学难点

VAS5051、V.A.G1551或V.A.G1552的使用

教学过程设计

3．CAN数据总线的波形检测

（1）双通道模式CAN数据总线波形

双通道模式CAN数据总线波形必须采用带有双通道的示波器或检测仪，例如，VAS5051。

①检测电路连接。

电路连接如图1-43所示。

②CAN-BUS数据总线的标准波形。

CAN-BUS数据总线的标准波形如图1-44所示。

（2）CAN-BUS数据总线故障波形

①CAN-BUS数据总线对地短路时的信号波形。

如图1-45（a）所示，当CAN-BUS数据总线对地短路时，检测到的CAN-BUS数据总线的信号波形如图1-45（b）所示。

②CAN-BUS数据总线对正极短路时的信号波形。

如图1-46（a）所示，当CAN-BUS数据总线对正极短路时，检测到的CAN-BUS数据总线的信号波形如图1-46（b）所示。

③CAN-Low断路时的信号波形。

如图1-47（a）所示，当CAN-BUS数据总线CAN-Low断路时，检测到的CAN-BUS数据总线的信号波形如图1-47（b）所示。

④CAN-High断路时的信号波形。

如图1-48（a）所示，当CAN-BUS数据总线CAN-High断路时，检测到的CAN-BUS数据总线的信号波形如图1-48（b）所示。

⑤CAN-High和CAN-Low短路时的信号波形。

如图1-49（a）所示，当CAN-High和CAN-Low短路时，检测到的CAN-BUS数据总线的信号波形如图1-49（b）所示。

⑥CAN-High和CAN-Low交叉连接时的信号波形。

如图1-50（a）所示，CAN-High和CAN-Low交叉连接时，检测到的CAN-BUS数据总线的信号波形如图1-50（b）所示。

⑦CAN-BUS数据总线处于睡眠模式时的信号波形。

当CAN-BUS数据总线处于睡眠模式时，检测到的CAN-BUS数据总线的信号波形如图1-51所示。

（3）动力CAN总线系统的故障诊断

宝来轿车动力传动CAN系统主要包括发动机控制单元、自动变速器控制单元、ABS/EDL控制单元、转向角传感器、四轮驱动控制单元、安全气囊控制单元、仪表控制单元（内置网关），如图1-52所示。

①动力CAN总线系统的电路。

宝来轿车动力CAN总线系统的安全气囊、ABS、EDS总线电路如图1-53、图1-54所示。

②诊断步骤如下所述。

●连接故障解码器，接通点火开关，按动“PRINT”键接通打印机（键内指示灯亮）按动“1”键选择“快速数据传递”，显示屏显示：

●按动“1”和“9”键选择“入口”，显示屏显示：

●按动“Q”键确认输入，显示屏显示：

●按动“0”键确认输入，显示屏显示：

●按动“→”键，显示屏显示：

（4）动力CAN总线系统的典型故障代码如下。

①故障码00778：

转向角度传感器（G85）无法通信。

可能故障：

转向角传感器通过数据总线的数据接收不正常。

可能影响：

与数据总线相连的系统的功能不正常。

故障排除：

●检查数据总线自诊断接口的编码；

●查询ABS控制模块故障存储器并排除故障；

●按照电路图检查和转向角传感器相连接的数据总线。

②故障码01044：

控制模块编码错误。

可能故障：

●与数据总线相连的某控制模块编码错误；

●与数据总线相连的某控制模块损坏。

可能影响：

●行驶性能不良（换挡冲击，负荷变化冲击）；

●无行驶动力控制。

故障排除：

●读取数据流；

●查询与数据总线相连的所有控制模块故障存储器，并排除故障；

●检查并改正控制模块编码，如果需要，更换控制模块。

③故障码01312：

数据总线损坏。

可能故障：

●数据线有故障；

●数据总线在“Bus-off”状态。

可能影响：

●行驶性能不良（换挡冲击，负荷变化冲击）；

●无行驶动力控制。

故障排除：

●读取数据流；

●检查控制模块编码；

●按照电路图检查数据总线；

●更换损坏的控制模块。

④故障码01314：

发动机控制模块无法通信。

可能故障：

发动机控制模块通过数据总线的数据接收不正常。