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1、汽车总线系统的原理和故障诊断,网关,概述：随着汽车技术的发展，新的技术应用在车上越来越多了，为了满足新技术的要求，使用了大量的电子技术。,为了满足电子技术的正常使用，车辆上使用了车载网络,为了提高车辆的性能，满足电子技术的正常使用，使用大量的电脑单元。,由于车控网络功能日益强大，需要大量的数据信息在不同的数据总线之进行有效的传递； 早期的车辆控制单元少，对车的性能要求不高使用一个控制单元就够用了。,随着对车辆的性能的要求提高，一个控制单元不能满足车辆的要求就使用了多个控制单元。,多各网络的使用，为了使不同传输速度的数据共同使用，提高车辆的性能。网关可以将不同的总线连接在一起，同时使相互传递成为
2、可能。,网关用于连接不同类型的总线系统。具有不同逻辑和物理特性的总线系统通过网关连接起来。以此确保不同传输速度的总线系统仍可进行数据交换。,关执行双重功能： 集合不同网络的信息。 将信息准确发送给相关网络。,各个总线系统发送的数据到达网关处。各信息的传输速度、数据量和优先级信息在网关中进行过滤，必要时暂时存储起来。,网关规定,快车 1 每隔 5 分钟到站一次。这列火车带有表示蒸汽机车的信息（黄色）。火车的这个信息转移到蒸汽火车的第一节车厢内。 在这期间，另一辆带有蒸汽机车信息（红色）的快车 2 也到达车站。由于蒸汽机车尚未出站，因此第二条信息也转移到蒸汽机车内并加在第一节车厢后。该程序不断重复
3、，直至蒸汽机车一小时后出站。 蒸汽机车满载时，就会将这些信息放在车站内。当另一辆蒸汽火车做好准备时，会将这些信息装入该列火车。,网关 由于汽车信息需要相互连接，传送大量的数据，因此需要更多的数据总线系统。 数据总线接口是数据总线系统互连的关口，他的重要任务是在不同的互相独立的总线系统之间构成一个接口电路。 在 BMW 车辆上，网关功能安装在下列控制单元内： 中央网关模块（ZGM） 安全和网关模块（SGM） 多功能音频系统控制器（M-ASK） 便捷登车及起动系统（CAS） 控制显示（CD） 组合仪表 单独的网关,CAN,中央网关模块示例 动态稳定控制系统（DSC）和数字式发动机电子系统（DME）
4、的控制单元各向 PT-CAN 发送一条信息。这些信息通过 PT-CAN 到达中央网关模块。 PT-CAN 的信息暂时存放在在网关的一个中间存储器内。这些信息根据相应网关规定和 K-CAN 系统总线的转换表在网关内进行转换。,动态稳定控制系统 (DSC) 控制单元和数字式发动机电子伺控系统 (DME) 控制单元分别向 PT-CAN 上发送一个信息。信息通过 PT-CAN 到达中央网关模块。在网关的一个中间存储器中缓冲存储 PT-CAN 的信息。这些信息将在网关中按照规定的网关规则和转换表转换成适用于 K-CAN 系统总线的信息。因为 K-CAN 系统总线比 PT-CAN 慢，两个信息被连接在一起
5、并通过 K-CAN 系统总线到达它们的目的地。,网关功能是被整合在显示器里的。在奥迪车上安装了一个单独的控制单元。原因是不同控制单元的分配功能是非常多，它要求控制器与不同总线系统间进行大量的数据交换。,种类 在 奥迪车里使用两个不同种类的网关 J533 。一种是带有自适应巡航定速系统的 ACC （接口），另一种是没有这种接口。但两种网关均包含有用于串行光纤数据总线 MOST 的接口。,功能线路图,安装位置 在 Audi（奥迪）A8 03 年型车上，网关被安装在手套箱后面的支架总成上。,数据交换 将15 号线接通，网关执行不同数据总线系统之间的数据交换的功能。因此数据以较短的时间从一个系统总线向
6、另外一个系统总线传送。并不是所有的数据都会经由一个总线系统向下一个总线系统发送，而是只发送所需要的信息。,1 15 号线传送的信息通过进入和启动许可装置的按键 E408 经一条独立导线发送到进入和启动许可装置控制单元 J518 上。或者15 号线传送的信息通过操作与进入和启动许可装置的按键经一条独立导线传送到进入和启动许可装置控制单元 J518 上,2 进入和启动许可控制单元通过舒适系统 CAN 总线向网关继续传送信息。,3 网关读取此此信息，将它发送到驱动系统 CAN总线、组合仪表 CAN 总线（带有显示单元的仪表总成控制单元 J285）及 MOST 总线上。由此该信息供所有接通的控制单元使
7、用。,主控器功能 网关是下列应用的主控器： 驱动系统 CAN 总线延时接通 MOST 总线光环断路诊断 数据总线系统休眠与唤醒功能 驱动系统 CAN 总线延时接通。驱动系统 CAN 总线上的各种控制单元使用的 15 号线的延时接通，将一直保持到网关向驱动系统 CAN 总线发出结束延时的指令为止。,1MOST 总线光环断路诊断 网关是 MOST 总线故障诊断的主控制器。它进行光环断路诊断，并将 MOST 总线控制单元的诊断数据传送到网关上。通过与网关连接的诊断仪， MOST 总线上的光环断路故障被查出 2睡眠及唤醒模式 网关是睡眠和唤醒的功能主控器。当舒适系统CAN 总线上连接的所有控制单元都发
8、出睡眠准备信号时，网关向 CAN 总线上发出睡眠指令，与之相连的控制器进入睡眠状态。在 Audi（奥迪）A8 03 年型车上，各控制单元和总线系统的睡眠状态可从网关的数据阅读块中读取。,诊断 故障诊断仪与汽车各控制单元之间的数据交换是通过网关实现的，这样各控制单元的诊断数据通过各自的数据总线系统发送到网关里，然后再由网关给诊断插头传送到故障诊断仪中。 即使在不接通 15 号线情况下网关也能进行故障诊断。但有一个限制，如编码这类写入任务是不能被执行的。 要开启故障诊断必须把点火装置打开，因为 500Kbit/s 的故障诊断 CAN 总线是不能在没有打开点火装置下唤醒的。,4数据阅读块 在网关里提
9、供了数据阅读块，它显示通迅和单线诊断以及睡眠模式的信息。 一个安装在车辆上、用于通讯的控制单元在数据阅读块中标记为 1。如果一个控制单元已安装在车辆上并被编码，而车辆还未用该控制单元建立通迅联系，则该控制单元在数据阅读块中标记为 0 。 如一个控制单元采用单线传输模式，它将被标注为“单线”。在 Audi（奥迪）A8 型车上只有在网关里才能找到单线式故障诊断的数据阅读块。控制单元的睡眠状态会以“S”标记。如果汽车处于故障诊断模式，则总线系统是不会进入睡眠状态的，即使所有的控制单元发出了睡眠的请求。,网关装车表 在进行故障诊断时，由网关可读出一个在车辆上安装的各控制单元及其实际状态的详细清单。网关
10、的装车表可在自诊断的主菜单或引导性故障查找中显示。由装车表或叫做配置表。可以看出，是否所有的控制单元都已被正确编码，以及它们存在的故障状态。 假若一个控制单元没有被编码但已装在车上，则在装车列表里就会显示为“未登记”。如果一个控制单元已被编码，但却不能与该控制单元建立通讯，则可能是已经损坏或者没有安装。此时该控制单元就会标记为“不可连接”。,编码 通过编码可使网关知道哪些控制单元已装在车上。在网关中使用熟悉的编码功能“长编码读取 / 写入” 激活此功能。诊断仪中将显示一个列表，列表中以已知的顺序显示出车上所有可能装入的控制单元的地址。 之后调用或停用某个控制单元。点按“继续”键编码被传送给控制
11、单元。网关以“长编码”编码后，装车清单就会被读出，并用来检验是否所有的已装车的控制器单元均已在网关中被正确编码。,安全及网关模块（宝马车系）,安全及网关模块用于在以下总线系统中对信号和信息进行转换： 串联诊断导线 Byteflight (BMW 安全总线系统) PT-CAN (传动系 CAN) K-CAN (车身 CAN) 诊断系统和车辆之间的联系仅通过安全及网关模块实现。安全及网关模块与 OBD 插头 (车载诊断) 通过串行铜导线 (=诊断导线) 相连。将 BMW 诊断系统的诊断收发器连接在 OBD 插头上。光缆总线 Byteflight (BMW 安全总线系统) 属于安全系统 (例如安全气
12、囊)。,PT-CAN 总线在发动机部分应用，K-CAN 总线在车身范围应用。唤醒和进入休眠状态的条件： 安全及网关模块可以在以下情况下进入休眠状态 (内部供电关闭)， PT 唤醒导线没有位于 ”High” 位置 Byteflight (BMW 安全总线系统) 总线上没有光学唤醒脉冲 K-CAN 总线上无动作当所有连接在安全及网关模块上的总线系统的所有组件发出准备进入休眠状态的信号，PT 唤醒导线不位于 ”High” 位置，并且诊断导线没有接地时，所有总线会同时进入休眠状态。只要至少还有其他总线的一个组件没准备进入休眠状态，安全及网关模块就会阻止所有组件都准备休眠的单个总线进入休眠状态。,安全及
13、网关模块在以下情况下被唤醒 (内部电压接通)， PT 唤醒导线位于 ”High” 位置 Byteflight (BMW 安全总线系统) 总线上识别到光学唤醒脉冲 K-CAN 总线上接收到一条信息 通过总线端 Kl. 30 触发电压复位 安全及网关模块通过唤醒导线唤醒 K-CAN 总线和 PT-CAN 总线，并且当其中一根总线被唤醒，安全及网关模块就会唤醒 BYTEFLIGHT (BMW 安全总线系统) 总线。,备注： PT-CAN 总线上的控制单元拥有独立的唤醒导线。PT-CAN 总线上控制单元的唤醒通过唤醒导线上的一个高电平实现 (脉冲时间约 500 ms，电平最小值 5 V)。当点火开关接
14、通时 (即总线端 Kl. 15 接通)，便会在唤醒导线上加上一个 9 V 至 16 V 之间的恒定电压。,安全及网关模块的功能测试 以下的功能测试将判定安全及网关模块是否有效。 从 PT-CAN 至 K-CAN 总线的信号传送 (前提：发动机处于运转状态)：如果信号传送正常，则在组合仪表中显示转速。(信道：数字式发动机电子伺控系统 - PT-CAN - 安全及网关模块 - K-CAN - 组合仪表)。 从 Byteflight (BMW 安全总线系统) 至 K-CAN 的信号传送(前提：点火开关打开)：如果信号传送正常，则在操纵刮水器开关时刮水器激活：(信道：转向柱开关中心 - Bytefli
15、ght (BMW 安全总线系统) - 安全及网关模块 - K-CAN - 车身标准模块 (E60) 或刮水器模块 (E65)。 如果上述功能测试正常，则安全及网关模块很有可能正常。,815正电再激活功能 动力总线系统在15正电关闭后，有些控制单元仍然需要交换信息，因此，在控制单元内部，用30正电激活控制单元内部的15正电，保证断电后，信息的正常传递。再激活功能的时间大约在10秒到15分钟之间。,睡眠和唤醒模式的监控 当舒适和信息娱乐总线处于空闲状态时，控制单元发送出睡眠命令，当网关监控到所有总线都有睡眠的要求时，进入睡眠模式。 此时总线电压:低位线：12V 高位线：0V 如果动力总线仍处于信息
16、传递过程中，舒适和娱乐信息总线是不允许进而睡眠状态，当舒适总线处于信息传递的过程中，娱乐和信息总线也不肯进入睡眠模式。 当某一个信息激活相应的总线后，控制单元会激活其它的总线系统。,运输模式 在商品车运输到经销商之前，为了防止蓄电池过多放电，应当使车辆的耗能减少的最小。因此有些功能将被关闭。,经销商在销售给用户前，必须用VAS5051的自诊断功能来进行关闭运输功能。 运输模式在低于150KM时，可以用网关来进行切换，当高于此值时，系统自动关闭运输模式,运输模式下，以下系统不工作：,收音机 遥控功能 内部监控系统 驻车加热的遥控接收器 倾斜传感器 内部照明灯激活 车门上的二极管防盗指示灯,PQ34平台的电器网络系统,整车电器网络系统,动力总线系统,D 启动控制-钥匙 G85 方向盘转角传感器 J104 带EDL的ABS控制单元 J217 自动变速箱控制单元 J220 发动机控制单元 J234 安全气囊 J431 大灯照程调节控制单元 J500 电动助力转向控制单元 J527 转向柱控制单元 J533 网关控制器 T16
