寶馬車總線特性及故障快速診斷技巧（二）

江蘇省無(wú)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(wú)錫汽車工程中等專業(yè)學(xué)校（214153） 吳書龍

2.3 PT-CAN（動(dòng)力傳動(dòng)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(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)、自動(dòng)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(guò)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(wèn)題，相應(yīng)線路上的所有控制單元都無(wú)法通信。PT-CAN通過(guò)喚醒線來(lái)喚醒。為避免信號(hào)反射，在2個(gè)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(gè)120 Ω的終端電阻，這2個(gè)終端電阻并聯(lián)，并構(gòu)成一個(gè)60 ?的等效電阻。斷開(kāi)供電電壓后可在數(shù)據(jù)線之間測(cè)量該等效電阻的阻值，測(cè)量時(shí)，需要把一個(gè)便于拆裝的控制單元從總線上脫開(kāi)，然后在導(dǎo)線連接器上測(cè)量CAN-L和CAN-H導(dǎo)線之間的電阻。另外，單個(gè)終端電阻也可以各自分開(kāi)測(cè)量電阻。PT-CAN正常時(shí)，用萬(wàn)用表測(cè)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(duì)搭鐵或?qū)﹄娫炊搪窌r(shí)，車輛快測(cè)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(shí)會(huì)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(wú)法通信，導(dǎo)致信號(hào)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(cè)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(shí)的波形是不一樣的，因此可以通過(guò)測(cè)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(shuō)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(shuō)明2根CAN線處于休眠狀態(tài)；當(dāng)其中一個(gè)波形被拉低向0 V變化，另一個(gè)波形為0 V時(shí)，說(shuō)明為0 V總線對(duì)搭鐵短路（圖24和圖25）；當(dāng)2個(gè)波形都為電源電壓時(shí)，說(shuō)明其中電壓偏高一點(diǎn)的總線對(duì)電源短路（圖26和圖27）。對(duì)于總線斷路故障，在用萬(wàn)用表測(cè)量時(shí)電壓為0 V（無(wú)電壓且車輛不休眠），所以無(wú)需測(cè)量波形，直接通過(guò)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(duì)搭鐵短路時(shí)的波形（截屏）

圖25 PT-CAN-L對(duì)搭鐵短路時(shí)的波形（截屏）

圖26 PT-CAN-H對(duì)電源短路時(shí)的波形（截屏）

圖27 PT-CAN-L對(duì)電源短路時(shí)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(shí)，與該控制單元相關(guān)的PT-CAN總線無(wú)法運(yùn)行，車輛快測(cè)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(huì)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(shí)只需要做單個(gè)控制單元的供電、搭鐵和總線通斷測(cè)量即可。

圖28 PT-CAN上某一控制單元不通信在車輛快測(cè)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(guò)FlexRay實(shí)現(xiàn)了行駛動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)和發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)。對(duì)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(shí)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(shí)數(shù)據(jù)傳輸，每個(gè)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(lái)測(cè)量信號(hào)曲線（圖30）。系統(tǒng)接通，無(wú)總線通信時(shí)的電壓為2.5 V，有總線通信時(shí)的高電平信號(hào)為3.1 V，低電平信號(hào)為1.9 V。

圖30 FlexRay信號(hào)曲線變化趨勢(shì)（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(cuò)配置。這就是說(shuō)，即使是在個(gè)別元件失效后，仍可允許剩余的通信系統(tǒng)運(yùn)行。通過(guò)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(guò)總線信號(hào)喚醒FlexRay上的控制單元，盡管如此，仍通過(guò)便捷進(jìn)入及起動(dòng)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(guò)總線概覽圖或電路圖無(wú)法進(jìn)行區(qū)別，必須通過(guò)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(gè)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(gè)同步通道（圖32），一個(gè)在FEM和ICM、DSC控制單元之間，一個(gè)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(duì)于只有一個(gè)同步通道的車輛，為保證FlexRay無(wú)故障同步，至少需要2個(gè)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(guò)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(shí)，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(cè)后控制單元樹狀態(tài)（截屏）

對(duì)于有2個(gè)同步通道車輛，為保證FlexRay同步，至少需要1個(gè)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(shí)，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(gè)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(shí)，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(cè)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(gè)控制單元不通信在車輛快測(cè)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）

3 總結(jié)

綜上所述，總線故障快速診斷的技巧無(wú)非就是通過(guò)快測(cè)查看控制單元通信狀態(tài)（有無(wú)發(fā)黃）和相關(guān)故障代碼進(jìn)行初步判斷。

（1）單個(gè)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(gè)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(guò)萬(wàn)用表測(cè)量總線有無(wú)電壓來(lái)判斷具體故障點(diǎn)。如果電壓為0 V（無(wú)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(cè)量總線波形，通過(guò)總線波形的特征鎖定故障點(diǎn)。

（續(xù)完）

2016-05-04）