項目一整車控制系統的認知及故障檢修任務1

整車控制器的認知與更換學習情境一整車控制系統的認知與更換知識目標：1）掌握整車控制器的作用與功能。2）掌握整車控制器的結構組成。3）掌握整車控制器的控制邏輯與工作原理。技能目標：1）具有識別并找到整車控制器的安裝位置的能力。2）具有根據維修手冊獨立更換整車控制器的能力。素質目標：1）具有良好的安全意識。2）具有良好的團隊合作意識。3）養成7S的工作習慣。4）更換整車控制要嚴格按照維修手冊，遵循特定的上下電流程和拆解步驟，不可懈怠隨意，從而引發其他事故，要養成良好的職業素養和職業道德。一、整車控制器的作用整車控制器（VehicleControlUnit，簡稱VCU）是新能源汽車的核心控制部件，主要功能是解析駕駛員需求，監控汽車行駛狀態，協調控制單元電池管理系統、電機控制器、充電系統、行駛系統等的工作，實現整車的上下電、驅動控制、能量回收、附件控制和故障診斷等功能。1.接收和判斷駕駛員操作意圖采集駕駛員操作信號并進行分析、判斷和處理，也就是將駕駛人的加速踏板信號和制動踏板信號根據一定的規律轉化成電機的轉矩需求命令。根據駕駛人對車輛的操縱輸輸入(加速踏板、制動踏板以及選檔開關)、車輛狀態、道路及環境狀況，經分析和處理，在動力蓄電池技術狀態允許的前提下，向電機控制器發出相應的指令，控制電機的驅動轉矩來驅動車輛，以滿足駕駛人對車輛的動力性要求，同時根據車輛狀態，向MCU發出相應指令，從面保證車輛的安全性、舒適性。2.驅動控制整車控制器根據加速踏板和制動踏板的開度、車輛行駛狀態信號以及動力蓄電池的狀態信號（如SOC值）來判斷某一時刻能否進行制動能量回收，在滿足安全性能、制動性能以及駕駛人舒適性的前提下回收部分能量。3.制動能量回收通過對電動汽車的電機驅動系統、電池管理系統BMS、傳動系統以及其他車載能源動力系統(如空調、電動泵等)的協調和管理，提高整車能量利用效率，延長續駛里程。4.整車能量優化管理5.充電過程控制VCU與BMS共同完成充電過程中的充電功率控制，VCU接收到充電信號后，會禁止高壓系統上電，保證車輛在充電狀態下處于行駛鎖止狀態，并根據動力蓄電池狀態信號限制充電功率，保護動力蓄電池。充電機充電狀態監控示例6.高壓上、下電控制7.上坡輔助功能控制8.電動化輔助系統管理9.車輛狀態的實時監測和顯示10.行車控制模式1)正常模式；2)跛行模式；3)停機保護模式11.故障診斷與處理12.熱管理控制13.主動放電模式14.動力系統防盜控制15.DC-DC變換器MCU中的DC-DC變換器將高壓直流端的高壓電轉換成指定的直流低壓電(12V低壓系統)，DC-DC變換器工作模式有兩種:(1)點火開關ON；(2)慢充啟動16.VCU的CAN總線網絡化管理17.基于CCP(Cancalibrationprotocol)的在線匹配標定18.換檔控制19.遠程監控管理內容包括：(1)CAN喚醒和睡眠；(2)GPS定位；(3)軟件升級；(4)實時信號傳輸二、整車控制器結構及工作原理新能源汽車整車控制器包括微控制器、模擬量輸入和輸出、開關量調理、繼電器驅動、高速CAN總線接口、電源等模塊。整車控制器對新能源汽車動力鏈的各個環節進行管理、協調和監控,以提高整車能量利用效率,確保安全性和可靠性。整車控制器采集司機駕駛信號，通過CAN總線獲得電機和電池系統的相關信息，進行分析和運算，通過CAN總線給出電機控制和電池管理指令,實現整車驅動控制、能量優化控制和制動回饋控制。整車控制器還具有綜合儀表接口功能，可顯示整車狀態信息；具備完善的故障診斷和處理功能；具有整車網關及網絡管理功能。VCU外觀圖新能源汽車整車控制器與傳統汽車的整車控制器有相似之處，結構原理如圖1-4所示。設計硬件電路時，應該充分考慮電動汽車的行駛環境，注重電磁兼容性，提高抗干擾能力。整車控制器在軟硬件上都應該具備一定的自保護能力，以防止極端情況的發生。VCU硬件主要有以下幾部分構成：（1）微控制器模塊；（2）開關量調理模塊；（3）模擬量調理模塊；（4）繼電器驅動模塊；（5）高速CAN總線接口模塊；（6）電源模塊；1.

硬件構成整車控制器VCU硬件結構組成圖控制軟件設計，主要包括:1）底層軟件的編寫，主要是配置時鐘、SPI、CAN、PIT、ECT、interrupt等的寄存器；2）BootLoader驅動,主要是CAN模塊和Flash模塊的配置；3）CCP標定驅動；4）應用程序包括:數據采集、故障診斷、工況判斷、輔機管理、通訊控制。2.軟件組成VCU內部組成3.整車控制器工作原理吉利EV450VCU通過檢測電子檔位信號、加速踏板信號和制動踏板信號，通過數據總線控制驅動電機的正反轉、轉速和轉矩，通過減速器輸出轉速和轉矩，調整整車車速。從圖中可以看出，整個系統主要由動力控制系統、車身電控系統兩大部分組成。吉利EV450整車控制器VCU控制原理圖吉利EV450整車控制器電路圖1以吉利EV450為例說明整車控制線腳定義。圖1-7為吉利EV450整車控制器電路圖。圖中顯示整車控制器CA66接插件部分線腳。其中第1、2、28、54引腳為接地，第7、8引腳為P-CAN總線，第23、24為V-CAN總線，第51引腳連接主繼電器ER05,VCU內部控制主繼電器是否搭鐵，第50、12引腳為供電，第52、39引腳經保險絲EF10，引入主繼電器ER05的供電，第25引腳為反饋信號。4.整車控制器的線腳定義EV450整車控制器電路圖1EV450整車控制器電路圖2本頁電路圖涉及兩個接插件CA66和CA67。其中CA67顯示了三個引腳，第86引腳為接受制動開關2的信號，第98引腳接受制動開關1的信號，第76引腳則為高壓互鎖的輸出線。其余引腳則為CA66引腳，其中第58引腳為從PTC加熱控制器引入的高壓互鎖輸入線，第15引腳為TCU的喚醒信號線，第4、5引腳連接了診斷接口線，第20引腳為變速器換檔開關的輸入信號線，第24引腳連接BCM、為起動信號，第16引腳為電機控制器的喚醒信號。以此類推，可以找出整車控制器其他線腳定義。4.整車控制器的線腳定義EV450整車控制器電路圖2任務2中央集控器的認知與更換學習情境一整車控制系統的認知與更換知識目標：1）掌握中央集控器的作用與功能。2）掌握中央集控器的結構組成。技能目標：1）具有識別并找到中央集控器的安裝位置的能力。2）具有根據維修手冊獨立更換中央集控器的能力。素質目標：1）具有良好的安全意識。2）具有良好的團隊合作意識。3）養成7S的工作習慣。4）更換中央集控器要嚴格按照維修手冊，遵循特定的拆解步驟，不可懈怠隨意，從而引發其他事故，要養成良好的職業素養和職業道德。一、中央集控器的作用中央集控器BCM（BodyControlModule），即車身控制模塊，能夠實現控制汽車車身用電器，比如整車燈具、雨刮、洗滌、門鎖、電動門窗、天窗、電動后視鏡、遙控等。該系統還具有電源管理功能，高低電壓保護，延時斷電，系統休眠等功能。是汽車設計中不可或缺的重要組成部分。中央集控器BCM的功能圖車輛防盜系統的設計是防止車輛被盜。在沒有解除防盜狀態下，當偵測到下列情形時，此系統會發出警報。當車處于布警狀態時，一旦有外部非法動作,車身防盜報警系統會進入報警狀態。報警循環為：左、右閃光燈閃爍，防盜報警喇叭鳴叫交互工作。如果系統處于靜音模式，喇叭的聲響將不會產生。系統靜音模式和正常模式的切換可以通過在防盜解除狀態下，同時長按解鎖和加鎖遙控鍵2S來實現。1.車輛防盜報警系統1)遙控鑰匙閉鎖/解鎖；2)駕駛員車門鑰匙開鎖/閉鎖；3)車內中控開關(駕駛員門上)開鎖/閉鎖；4)雙鎖功能；5)自動重鎖；6)行車自動落鎖；7)碰撞自動解鎖；8)熄火自動解鎖(懶惰解鎖)；9)后備箱彈開(三廂)/解鎖(兩廂)；10)后背門自動落鎖(兩廂版)；11)禁止后備箱彈開(三廂)/解鎖(兩廂)；12)禁止遙控命令；13)門鎖電機過熱保護。2.中央門門控功能中控門鎖控制功能示意圖車身控制系統中控門鎖控制功能如圖，提供以下中控門鎖功能：當駕駛員有某些異常操作，車身控制系統通過向儀表發出CAN信息，儀表產生聲音警告提醒駕駛員。包含以下三部分功能。1）門未關警示；2）鑰匙忘拔警示；3）燈未關警示3.駕駛員報警信息外部燈光控制系統包含以下功能，這些功能可通過診斷儀來激活或禁止。（1）跟隨回家燈光；（2）遙控雙按閉鎖尋車燈功能；（3）遙控解鎖尋車燈功能；（4）自動燈光；（5）白晝燈功能(國內版亦配置)；（6）轉向燈；（7）內燈和節電功能4.外部燈光自動控制（1）前洗滌功能（2）前刮水功能（3）后雨刮洗滌控制(僅兩廂車型)加熱功能主要由兩部分組成:后除霜與后視鏡加熱功能和座椅加熱功能。診斷命令將通過CAN來執行，可以通過診斷儀快速排除故障。5.洗滌雨刮6.加熱功能7.診斷功能吉利車身控制系統，還有如下一些功能。1）涉及CAN-BUS通訊的控制模塊：ABS、EMS、BCM、IPCluster、VCU等通訊。2）與LIN-BUS通訊的控制模塊：LIN-BUS與玻璃升降控制器(防夾模塊)，來實現集控開關功能?？梢詫崿F遙控關窗功能。8.總線功能中央集控器部分功能BCM還與儀表盤、啟動開關、制動開關、整車控制器、ESC等器件有直接或間接的信號輸送，比如反饋、喚醒等功能9.其他功能二、中央集控器的構成與汽車整車控制器結構相似，中央集控器包括微控制器、模擬量輸入和輸出、開關量調理、繼電器驅動、高速CAN總線接口、LIN總線接口、電源等模塊。1.輸入信號處理電路2.輸入口擴展電路3.輸出信號驅動電路4.電源處理電路5.智能功率器件的應用6.喚醒電路7.CAN總線電路8.LIN總線電路9.軟件構成BCM結構組成三、中央集控器線腳認知BCM電路連接圖（部分）1線束連接器說明頁碼CA01a前機艙線束接儀表線束連接器132CA02a前機艙線束接儀表線束連接器232IP02a儀表線束接前機艙線束連接器138IP03b儀表線束接前機艙線束連接器239IP20a車身控制模塊線束連接器139IP21a車身控制模塊線束連接器239IP22a車身控制模塊線束連接器339IP23車身控制模塊線束連接器439三、中央集控器線腳認知BCM電路連接圖（部分）2線束連接器說明頁碼CA01a前機艙線束接儀表線束連接器132CA02a前機艙線束接儀表線束連接器232IP02a儀表線束接前機艙線束連接器138IP03b儀表線束接前機艙線束連接器239IP20a車身控制模塊線束連接器139IP21a車身控制模塊線束連接器239IP22a車身控制模塊線束連接器339IP23車身控制模塊線束連接器439任務1車輛數據的采集與分析學習情境二整車控制系統的故障檢修知識目標：1）掌握汽車萬用表的結構與功能。2）掌握示波器的基本原理與功能。3）掌握汽車故障診斷儀的功用。4）掌握車輛控制系統的診斷原理與方法。技能目標：1）具有熟練使用汽車萬用表各項功能檢測各參數的能力。2）具有熟練使用汽車示波器檢測波形的能力。3）具有熟練使用汽車故障診斷儀檢測故障碼、數據流的能力。4）具備車輛控制系統故障診斷思路的能力。素質目標：1）具有良好的安全意識。2）具有良好的團隊合作意識。3）養成7S的工作習慣。4）車輛故障診斷要遵循一定的方法和思路，結合自身特點，形成良好的排故習慣，養成良好的職業素養。萬用表是一種多功能、多量程的便攜式電子電工儀表，一般的萬用表可以測量直流電流、直流電壓、交流電壓和電阻等。有些萬用表還可測量電容、電感、功率、晶體管共射極直流放大系數等。所以萬用表是我們新能源汽車維修行業的必備的儀表之一。正確使用萬用表，不僅能快速的判斷出故障部位，還能防止電器設備和萬用表本身的損壞。1.汽車萬用表的功能與使用一、診斷、檢測設備的功能與使用首先連接表筆，紅色表筆插入VΩ檔，黑色表筆插在COM端。旋轉萬用表檔位，測量電阻就要使用電阻檔，并根據需要確定合適的量程。（1）測量電阻測量電壓時要選擇好量程，如果事先不清楚被測電壓的大小時，應先選擇最高量程擋，然后逐漸減小到合適的量程。萬用表測量直流電壓萬用表測量交流電壓（2）測量電壓測量直流電流時，將萬用表置于合適直流電流擋，測量時必須先斷開電路，然后按照電流從“+”到“-”的方向，將萬用表串聯到被測電路中，即電流從紅表筆流入，從黑表筆流出。直流電流還可用鉗形表進行測量，測量方法更簡單、方便。（3）直流電流測量（4）二極管測量將數字萬用表的檔位撥至檢測二極管檔位,紅表筆、黑表筆分別連接到二極管的兩支引腳上，此時如果萬用表上顯示壓降0.568V,則說明萬用表的紅表筆接的是二極管的正極,黑表筆接的為二極管的負極。此時如果檢測的數值為零，則說明二極管PN結短路,如果測量的值為OL,則說明此二極管的PN結開路，此管已損壞了。保持檔位不變，調換表筆再次測量整流二極管的反向導通電壓，此時數字萬用表上顯示應該為OL。使用數字萬用表的“二極管檔”進行測量，紅表筆相當于電池的正極，黑表筆相當于電池的負極。三極管分為NPN型和PNP型的管子，它們的內部結構是不太一樣的。但是B極跟C、E極之間都存在一個PN結，當表筆給PN結加上正向電壓是能夠導通的。如果是NPN型的三極管，B極接紅表筆，C、E兩極接黑表筆時，PN結正向導通，萬用表會顯示導通電壓。硅材料的三極管PN結導通電壓一般是0.7V左右。如果是PNP型的三極管，B極接黑表筆，C、E兩極接紅表筆時，PN結正向導通，萬用表會顯示導通電壓，（5）三極管測量示波器是一種用途十分廣泛的電子測量儀器。它能把肉眼看不見的電信號變換成看得見的圖像，便于人們研究各種電現象的變化過程。示波器利用狹窄的、由高速電子組成的電子束，打在涂有熒光物質的屏面上，就可產生細小的光點（這是傳統的模擬示波器的工作原理）。在被測信號的作用下，電子束就好像一支筆的筆尖，可以在屏面上描繪出被測信號的瞬時值的變化曲線。利用示波器能觀察各種不同信號幅度隨時間變化的波形曲線，還可以用它測試各種不同的電量，如電壓、電流、頻率、相位差、幅值等等。2.汽車示波器的功能與使用示波器探頭連接

波形調節汽車故障診斷儀(又稱汽車解碼器)是車輛故障自檢終端，用戶可以利用它迅速地讀取汽車電控系統中的故障，并通過液晶顯示屏顯示故障信息，迅速查明發生故障的部位及原因。3.汽車故障診斷儀的功能與使用解碼儀診斷接口其主要功能包括以下幾項:1)通過CAN、LIN通信模塊可以實現與車載各個ECU之間的對話，傳送故障碼等狀態信息。2)通過單片機的同步/異步收發器可以與PC機進行串行通信從而完成數據交換、下載程序，以及診斷儀升級等功能。3)通過液晶顯示器來顯示汽車運行的狀態數據及故障信息。4)通過鍵盤電路來執行不同的診斷功能。5)通過一種具有串行接口的大容量FLASH存儲器，保存大量的故障碼及其測量數據。任務2整車控制系統的故障診斷與排除學習情境二整車控制系統的故障檢修知識目標：1）掌握整車控制系統的控制時序。2）掌握整車控制系統的正確參數。技能目標：1）具有正確使用和選擇合適工具設備進行數據采集和分析的能力。2）具有根據數據和波形診斷和排除故障的能力。素質目標：1）具有良好的安全意識。2）具有良好的團隊合作意識。3）養成7S的工作習慣。4）故障診斷和排除，需要養成良好的排故思路，并遵循特定的拆解步驟，不可懈怠隨意，從而引發其他事故，要養成良好的職業素養和職業道德。記錄車輛參數是確定車輛身份信息和選擇故障診斷儀的重要的手段。車輛參數一般包括：車輛VIN代碼、品牌、型號、驅動電機型號、驅動電機功率、最大允許總質量、動力電池系統額定電壓、動力電池額定容量以及出廠日期等信息。一般顯示在汽車銘牌上1.車輛參數的記錄吉利EV450銘牌參數在汽車的儀表板上安裝有各種儀表、指示燈及報警燈，用于幫助駕駛人觀察和掌握汽車及各系統的工作情況，提示異?，F象和故障，以便及時消除安全隱患。正確讀取儀表信息特別是故障信息，能夠幫助維修人員迅速正確的判斷汽車故障點。吉利EV450儀表顯示狀態（1）讀取儀表盤狀態（2）讀取故障代碼（3）讀取異常數據流沒踩制動踏板情況下讀取數據流踩下制動踏板情況下讀取數據流

3.故障診斷與排除1）分析故障碼和異常數據流產生的原因根據車輛的故障現象:（1)OFF檔，踩剎車，剎車燈不亮；（2)ON檔，剎車燈常亮，踩剎車，可以READY，ESP燈亮,無法掛擋。結合故障診斷儀的故障碼及數據流：VCU報：P1C3E01、P1C3C96。ESP報：C004008無故障碼?？梢钥s小故障范圍至：制動燈開關及其相關線路和VCU模塊。2）測量制動燈開關到VCU的線路是否正常。檢測條件檢測項目及端子檢測值結果判斷1）OFF檔，斷開蓄電池負極，斷開CA66和CA44bVCU的CA67/86-制動開關的CA44b/4之間電阻∞不正常2）OFF檔，斷開蓄電池負極，斷開CA66和CA44bVCU的CA67/86-制動開關的CA44b/1之間電阻0Ω不正常3）OFF檔，斷開蓄電池負極，斷開CA66和CA44bVCU的CA67/96-制動開關的CA44b/1之間電阻∞不正常4）OFF檔，斷開蓄電池負極，斷開CA66和CA44bVCU的CA67/96-制動開關的CA44b/4之間電阻0Ω不正常3）排除故障根據表1-2檢測結果，可知故障點為：VCU的CA67/96接線與CA67/86接線（或制動開關CA44b/4-CA44b/1）對調。恢復VCU的CA67/96-CA67/86線路連接，故障消失，排除故障。Thanks二車載網絡控制系統的認知及故障檢修任務1車載網絡技術基礎學習情境一車載網絡控制系統的認知知識目標：1）掌握車載網絡的常用術語與功能。2）掌握數據信號的類別及傳輸方式。3）掌握車載網絡分類與協議標準。技能目標：1）具有正確使用萬用表檢測車載網絡系統各參數的能力。2）具有正確使用示波器檢測車載網絡系統總線波形的能力。素質目標：1）具有良好的安全意識。2）具有良好的團隊合作意識。3）養成7S的工作習慣。4）使用儀器測量時，須確保動作規范、安全，設備完好?，F如今，不管是小型車輛還是高級車輛都使用了大量的車內電子裝置?？梢灶A見，在未來幾年內電子組件的數量還會明顯增加。因此，汽車上普遍使用車載網絡系統進行模塊之間的通訊，通過“串行接口”將車內各個模塊進行聯網，其作用主要有：(1)提高整個系統的可靠性；(2)降低布線成本；(3)減少各種電纜數量；(4)減小電纜線束橫截面；(5)靈活布線；(6)多重使用傳感器；(7)能夠傳輸復雜數據；(8)進行系統變更時更具靈活性；(9)隨時能夠擴展數據范圍；(10)為客戶實現新型功能；(11)有效診斷及降低硬件成本。其主要功能包括：（1）多路傳輸功能；（2）“喚醒”和“休眠”功能；（3）失效保護功能；（4）故障自診斷功能。一、車載網絡的功能與常用術語總線系統的信息一般采用多路傳輸。所謂多路傳輸也叫時分復用技術（Time-DivisionMultiplexing，TDM），是將不同的信號相互交織在不同的時間段內，沿著同一個信道傳輸。在接收端再用某種方法，將各個時間段內的信號提取出來還原成原始信號的通信技術1．多路傳輸是一種裝置，簡單一點的如傳感器，復雜的如計算機，在計算機多路傳輸系統中稱為節點。2.模塊/節點3.數據總線數據總線是模塊間運行數據的通道，即所謂的信息高速公路，為了抗電子干擾，雙線制數據總線的兩條線總是絞合在一起。4.局域網局域網（LocalAreaNetwork，簡稱LAN）是在一個有限區域內連接的計算機網絡，簡稱局域網。數據總線原理圖鏈路指網絡信息傳輸的媒體，分為有線和無線兩種類型，目前車上使用的大多數都是有線網絡，通常用于局域網的傳輸媒體有：雙絞線、同軸電纜和光纖。5.鏈路（傳輸媒體）（1）雙絞線雙絞線是局域網中最普通的傳輸媒體，一般用于低速傳輸，最大傳輸速率可達幾Mbit/s；雙絞線成本較低，傳輸距離較近，非常適合汽車網絡的情況，也是汽車網絡使用最多的傳輸媒體。（2）同軸電纜像雙絞線一樣，同軸電纜也是由兩個導體組成，但其結構不同。（3）光纖光纖在電磁兼容性等方面有獨特的優點，數據傳輸速度高，傳輸距離遠；在車載網絡上，特別在一些要求傳輸速度高的車上網絡（如車上信息與多媒體網絡）上有很好的應用前景。6.報文報文(message)是網絡中交換與傳輸的數據單元，即站點一次性要發送的數據塊。報文是以一定格式組織起來的數據，包含了將要發送的完整的數據信息。7.網關在網絡中用一種方法達到信息共享和不產生協議及速度間沖突，而實現無差錯數據傳輸的計算機，實際上就是一個中央路由器。其功能包括：（1）把CAN數據轉變成OBDII能識別的診斷數據以便于診斷；（2）做到低速CAN和高速CAN的信息共享；（3）負責接收和發送信息；（4）激活和監控CAN網絡工作狀態；（5）實現車輛數據的同步性。8.傳輸協議傳輸協議也稱通信協議，是控制通信實體間有效完成信息交換的一組約定和規則。換句話說，要想交流成功，通信雙方必須“說同樣的語言”（比如相同的語法規則和語速等）。9.比特率比特率是指每秒傳送的比特（bit）數。單位為bps（bitpersecond）也可表示為b/s，比特率越高，單位時間傳送的數據量（位數）越大。模擬顯示數據(信息)是指通過直接與數據成比例的連續變化物理量進行表示。模擬信號的特點是，它可以采用0～100％之間的任意值。因此模擬信號電壓(或電流)的變化方式是連續的，如指針式測量儀表、水銀溫度計、指針式時鐘等。（一）數據信號的類別1.模擬信號二、數據信號的類別及傳輸方式數字信號表示方式就是以數字形式表示不斷變化的物理量。尤其在計算機內，所有數據都以“0”和“1”的序列形式表示出來(二進制)。一個二進制信號只能識別兩種狀態，即0和1，或高和低。如車燈點亮或車燈未亮；繼電器觸點斷開或繼電器觸點閉合；供電或未供電；車門打開或車門關閉等。每個符號、圖片甚至聲音都可由特定順序的二進制字符來表述，如10010110。通過這些二進制編碼，計算機或控制單元可以處理信息或將信息發送給其他控制單元。2.數字信號一、汽車自適應前照燈系統的認知計算機中的所有信息都以位(bit，亦稱比特，是二進制數字的最小信息單位)為單位進行存儲和處理。因此，必須將所有數據(字母、數字、聲音、圖片等)轉換成二進制代碼，以便在計算機中進行處理。最常用的系統和代碼用8個位構成一個字節，因此，可以對256個字節進行設碼。注意：換算系數不是1000，而是1024。1千字節(kbit)=210字節，即1024字節；1兆字節(Mbit)=220字節，即1024kbit(1048576字節)；1千兆字節(Gbit)=230字節，即1024Mbit(1073741824字節)。3.比特和字節根據發送裝置向接收裝置傳輸信息時各字節的傳輸方式不同，數據傳輸方式分為并行傳輸和串行傳輸兩種形式。（二）數據信號的傳輸方式1.并行傳輸進行并行數據傳輸時，發送裝置向接收裝置同時(并行)傳輸8位數據。以并行形式傳輸數據時，兩個設備之間的電纜必須包括8根平行排列的導線。采用并行傳輸方式時，其數據傳輸猶如在具有8條車道(車道相當于數據導線)的公路上行車(每輛車的載運量相當于一位數據，8輛車的載運量之和相當于一個字節)，在同一時間內，可以通過8輛車。其通行效率高，但要構筑8條車道，建設成本高昂。需要較高的傳輸速度時，通常使用這種傳輸方式。但是由于插接裝置和電纜方面的費用較高，因此只能在傳輸路徑較短時采用并行傳輸方式。串行傳輸主要用于在數據處理設備之間進行數據通信，在一根導線上以位為單位依次(連續形式)傳輸所需數據。2.串行傳輸數據的傳輸速率(速度)一般使用位傳輸速率(也稱比特率)表示，其定義為每秒傳輸的數據位數(bit)，單位為bit/s、常寫作b/s。目前汽車上并行數據傳輸方式多在控制單元內部線路中使用，而在控制單元外部傳輸信息則大都以串行傳輸方式進行。串行數據傳輸既可以采用同步傳輸方式，也可以采用異步傳輸方式。采用串行傳輸方式時，其數據傳輸猶如在具有1條車道(車道相當于數據導線)的公路上行車(每輛車的載運量相當于一位數據)，在同一時間內，只能通過1輛車。其通行效率低，但只需構筑1條車道，建設成本低廉。串行傳輸方式的優點是降低了布線成本，缺點是延長了數據傳輸時間。一個8位并行接口可在一個時間單位內傳輸一個數據字節，而一個串行接口需要8個單位時間才能傳輸一個數據字節。不過，傳輸距離越長才越能體現出串行傳輸的優勢。如果在數據總線上，信息流(數據流)只能由一個控制單元傳向另一個控制單元，而不能反向傳輸，則稱為單工通信。3.數據總線上的信息流方向(1)單工通信(2)雙工通信如果在數據總線上，信息流(數據流)可以由一個控制單元傳向另一個控制單元，而且可以進行反向傳輸，則稱為雙工通信。任務2常用車載網絡控制系統的認知學習情境一車載網絡控制系統的認知知識目標：1）了解典型車型車載網絡控制系統的組成和分布情況。2）掌握常用車載網絡控制系統的傳輸原理。技能目標：1）具有識讀典型車型車載網絡控制系統電路圖的能力。2）具有根據原車電路圖繪制車載網絡控制系統拓撲圖的能力。3）具有根據原車電路圖及維修手冊準確拆裝車載網絡控制系統各模塊并確定各針腳定義的能力。素質目標：1）具有良好的安全意識。2）具有良好的團隊合作意識。3）養成7S的工作習慣。4）繪制車載網絡系統拓撲圖時，須確保各模塊（節點）在網絡架構中位置準確，以培養學生嚴謹的學術態度。5）拆裝車載網絡控制系統各模塊時，須確保動作規范，模塊及線路完好?，F代汽車，為了完成某一功能，單純依靠某一模塊是無法完成的，他們之間必須共享或交換數據。CAN總線通過兩條CAN數據線完成雙向信息共享。CAN是ControllerAreaNetwork的縮寫（控制器局域網），是ISO國際標準化的串行通信協議。1986年德國電氣商博世公司開發出面向汽車的CAN通信協議。此后，CAN通過ISO11898及ISO11519進行了標準化，現在在歐洲已是汽車網絡的標準協議。由于汽車不同控制器對CAN總線的性能要求不同，因此最新版本的CAN總線系統人為設定為5個不同的區域，分別為驅動系統、舒適系統、信息系統、多功能儀表、診斷總線等5個局域網，CAN總線系統的最大承載速率為1000Kbit/s。一、車載網絡CAN總線的認知CAN總線主要負責車輛內的數據交換，也即各控制模塊之間的信息共享。CAN總線的數據傳輸特點主要包括：多主結構、雙絞線傳輸、壓差驅動、高速傳輸和容錯特性等。1.CAN總線的特征（1）多主結構CAN總線采用多主結構通訊?？偩€上各節點之間沒有主從之分，任一節點都可向其它節點發送信息。當總線空閑時，所有的節點都可開始發送消息，但必須先訪問總線；當多個節點同時開始發送時，由優先權決定先后。CAN網絡采用雙絞線作為數據總線，以增加總線的抗干擾能力。兩根雙絞線分別命名為CAN-H和CAN-L，它們每相隔25mm絞接一次。（2）雙絞線傳輸CAN總線采用電平差的方式識別數字信號，從而判斷所傳輸的信息的含義。圖為高速CAN總線的電壓波形，CAN-H與CAN-L形成了對稱的陣列布置方式。（3）壓差驅動當CAN總線或節點出現故障時，總線依然具有一定的信號傳輸能力。當節點出現嚴重故障時，可以自動關閉輸出功能，以使總線上其他節點的操作不受影響。當總線出現故障時，視嚴重程度而表現不一，輕則不影響信號傳遞，重則網絡癱瘓。（4）容錯特性每一個節點都通過CAN-H與CAN-L兩根線分別連接在總線上，這些節點屬于并聯關系。2.CAN總線的硬件組成（1）節點連接不管節點是否帶有終端電阻，其中均包含CAN收發器、CAN控制器和中央處理器等節點組成元件。（2）節點結構①-CAN收發器②-CAN控制器③-中央處理器④-節點CAN控制器接收控制單元中中央處理器發出的數據、處理后傳輸給CAN收發器，也接收CAN收發器收到的數據、處理后傳輸給中央處理器。CAN收發器將“0”和“1”的邏輯信號轉換為規定的電平，并向CAN總線輸出；也負責將接收器接收到的總線電壓轉換為“0”和“1”邏輯信號，并向CAN控制器反饋。（3）CAN控制器和CAN收發器通常在高速CAN數據總線的CAN-H和CAN-L線路兩端（或節點內）以終端電阻連接，終端電阻的阻值為120Ω。其作用是消除電壓信號在線路上出現回流現象，以保證總線上的數據準確性。測量終端電阻可為CAN總線的故障診斷提供參考。（4）終端電阻中央處理器是節點的核心元件，是信息處理、程序運行的最終執行單元。（5）中央處理器CAN總線上的節點會根據工作需要訪問總線，因為CAN總線為多主結構，所以各節點既可以發送信號、也可以接收信號。不管是發送還是接收信號，均需要通過CAN收發器和控制器完成。3.CAN總線數據傳輸原理（1）信號發送中央處理器將需要傳輸的信息發送給CAN控制器，控制器以數字信號的形式驅動收發器電路，收發器中的驅動器向總線發出電壓信號。圖a為高速CAN總線信號發送原理圖，圖b及圖c分別為高速CAN總線和低速CAN總線的信號波形。abc節點從總線上采集信號時，差動放大器將CAN-H與CAN-L的電壓值進行差動處理，并將結果發送給控制器?？刂破饕罁底中盘栕R別原則，得到“0”或“1”的數字結果。圖a與圖b為高速CAN總線和低速CAN總線的信號接收原理圖。高速CAN總線差動信號處理如圖c所示。（2）信號接收abc如圖所示，CAN-H信號和CAN-L信號經過差動信號放大器處理后，可最大限度地消除干擾的影響。CAN總線上所傳輸的數據，包括數據幀、遠程幀、錯誤幀、過載幀和幀間隔五種。①數據幀：用于將數據傳輸到其它節點。②遠程幀：用于從其它節點請求數據。③錯誤幀：用于通知錯誤信號。④過載幀：用于增加后繼幀的等待時間。⑤幀間隔：用于將數據幀及遠程幀與前面的幀分離開來。4.CAN總線傳輸的數據數據幀由7個不同的域組成，分別為：起始域、仲裁域、控制域、數據域、安全域、應答域、結束域1起始域（1位）2仲裁域（11位）3控制域（6位，前面保留2位）4數據域（0~64位）5安全域（16位）6應答域（2位）7結束域（7位）

下面以數據幀為例闡述數據傳輸的過程。數據幀組成（1）起始域起始域表示數據幀或遠程幀的的起始，包含1個顯性位。此外，它還用于確定與其它節點硬件的同步。在CAN總線上，邏輯值“0”表示顯性電平、“1”表示隱性電平?！帮@性”具有優先功能，只要有一個節點輸出顯性電平，總線上即為顯性電平。“隱性”具有包容功能，只有所有的單元都輸出隱性電平，總線上才為隱性電平。（2）仲裁域仲裁域包括11位，表示數據的優先級。顯性值“0”的優先級比隱性值“1”高。仲裁域的末端是遠程傳輸請求（RTR）位，通常為顯性，如圖2-27所示。①-節點1②-節點2③-總線電壓④-仲裁失敗仲裁過程仲裁域（3）控制域控制域表示數據段的字節數，由6位構成。前兩位為保留區，以備將來應用，其為顯性；后四位為數據長度碼（DLC），包括隨后的數據區中字節的數量，其值為0-8，如圖所示。①-保留區②-數據長度碼（4）數據域如圖所示，數據域（DATA）包括即將傳輸的數據信息，最多可達64位（8字節）。數據從最高位開始輸出。（5）安全域如圖所示，安全域用于檢查幀傳輸的錯誤，包括一個用于錯誤檢測的15位CRC數列和一個CRC界定符位（用于分隔）。CAN協議提供了五種錯誤檢測和修正方法。①-CRC界定符（6）應答域如圖所示，應答域用來確認是否正常接收，由應答間隙和應答界定符2個位構成，常態下發送兩個“隱性”位。當接收器正確接收到有效的數據時，就會在應答間隙期發送顯性位以作應答，而應答界定符始終是“隱性”位。①-應答間隙②-應答界定符③-發送位④-接收位（7）結束域如圖所示，結束域表示數據幀完成，它通常包括7位“隱性”位。LIN(LocalInterconnectNetwork)是一種低成本的串行通訊網絡，用于實現汽車中的分布式電子系統控制。LIN的目標是為現有汽車網絡(例如CAN總線)提供輔助功能,因此,LIN總線是一種輔助的總線網絡,通常用在不需要CAN總線的帶寬和多功能的場合,比如中央門鎖、燈光控制、玻璃升降、后視鏡調節、天窗控制、智能傳感器和空調等的通訊。使用LIN總線可大大節省成本,傳統的控制系統多采用繼電器控制，這使得車內線束過多且布線復雜，而且造成嚴重的電磁干擾，使系統的可靠性下降。LIN總線技術的應用，可使信息交換變得安全、迅捷、高效。二、車載網絡LIN總線的認知如圖所示，LIN總線屬于單主多從結構，即一組網絡中，只有一個主節點①，從節點②可以有多個。主節點能向任一從節點發送信號；從節點僅在主節點的控制下向LIN總線發送數據；主節點一旦將數據發布到總線上，任何節點都可以接收該數據，但只有一個節點允許回應。1.LIN總線的特征（1）主從結構如圖所示，LIN總線使用單根非屏蔽導線作為數據總線，連接主節點與任何一個從節點?？偩€不與診斷儀連接；總線的最長允許長度為40m；連接在總線上的從節點數量一般不超過16個。（2）單線傳輸如圖所示，主從節點之間以電壓的高低變化表示數據信息的含義（邏輯數據“0”和“1”）。LIN總線的電壓范圍為0-12V。（3）偏壓驅動如右圖所示，LIN總線的傳輸速率接近20kbps，相對于CAN總線而言，其屬于“低速”傳輸。（4）低速通訊當LIN總線出現以下故障時，無容錯能力。如：總線接地，如圖a；總線干線斷路；主節點故障。如果從節點損壞或其支路斷路，則其它從節點與主節點的通訊不受影響，圖b為從節點支路斷路故障。（5）低容錯特性a.總線接地b.從節點支路斷路2.LIN總線的網絡結構（1）節點結構LIN總線由一個主節點和多個（或單個）從節點組成，這些節點均通過單線連接在LIN總線上。主從節點具有類似的硬件結構。（2）節點物理接口如圖所示，主節點與從節點的物理接口結構類似。LIN總線通過上拉電阻與電源線（VBAT）連接，電源線連接外部電源。上拉電阻為1kΩ（主節點）或30kΩ（從節點）。與上拉電阻串聯的二極管可以防止當電源電壓下降時LIN總線消耗電能。GND為信號發送提供接地回路。LIN總線與接地之間的電容可以消除LIN信號波動，電容的大小為2.2nF（主節點）或220pF（從節點）。主節點用于控制LIN總線，它通過對從節點進行查詢將數據發布到總線上。從節點僅在主節點命令下發送數據，從而在無需仲裁的情況下實現雙向通訊。因為節點物理結構類似，因此主節點和從節點的信號收發控制原理是一樣的，下面站在主節點的角度說明信號的發送和接收過程。3.LIN總線信號傳輸（1）信號發送串行通信接口（SCI）通過Tx控制三極管導通，使VBAT與GND通過上拉電阻接通，此時LIN總線為低電平0V，如圖a所示。當SCI不控制三極管導通時，三極管處于截止狀態，此時LIN總線為高電平，如圖b所示。a.信號發送高電平b.信號接收（2）信號接收從節點中的SCI在接通與斷開內部三極管的過程中，總線上會產生高低電平的變化。主節點的Rx線可以接收這個高低變化的電平，從而判斷其含義，如圖所示。提示：如果LIN總線處于待用狀態一定時間，從節點就會轉為睡眠模式，以便降低功率消耗。一個LIN總線的數據幀是由一個數據標題（MessageHeader）和一個數據響應（MessageResponse）組成的4.LIN總線的數據結構①-數據標題②-數據響應③-同步間隔區④-同步區⑤-標識符區⑥-數據區⑦-校驗和區（1）數據標題數據標題包括一個同步間隔區（SYNCHBREAKFIELD）、一個同步區（SYNCHFIELD）和一個標識符區。如圖所示，同步間隔區由間隔和同步定界符組成，標志一個幀的開始。間隔用于喚醒處于睡眠模式中的從節點，它至少是由13位的顯性電平組成。同步定界符至少為1位隱性電平。①-間隔②-同步定界符③-位時間同步區包含了時鐘的同步信息，用于幫助從節點與主節點的時鐘頻率同步，以便能夠正確接收所發送的信息。同步區由1個起始位、8個同步位和1個結束位組成。①-同步區②-起始位③-結束位標識符區定義了數據的內容和長度，其內容是由6個標識符位（ID0-ID5）和2個奇偶校驗位（P0、P1）組成。標識符位（ID0-ID5）定義了數據的類型、發送的目標節點和數據長度等信息。P0和P1用于檢驗ID0-ID5的正確性（不能全部為隱性或顯性數據）。①-標識符區②-起始位③-結束位④-標識符位⑤-奇偶檢驗位數據響應由多個數據區（DataField）和一個校驗和區（ChecksumField）組成。如圖a所示，數據區定義了數據的含義，如驅動指令等。數據長度可為2至8個字節，在發送數據信息時，最不重要的字節先發送。每個字節由8位數據組成，傳輸由LSB開始。如圖b所示，校驗和區是數據區所有字節的和的補碼，使從節點可以檢查所收到的信息是否正確傳送，或者在傳送期間是否可能發生任何干擾而破壞了數據。如果從主節點到從節點的傳送期間信息發生錯誤，即從節點計算的校驗和不一致，從節點就會清除信息，并且等待主節點發送下一條信息。（2）數據響應①-數據區②-字節區③-起始位④-結束位⑤-8位二進制數①-校驗和區②-起始位③-結束位④-8位校驗和位a.數據區b.校驗和區當主節點發出信號時，數據幀定義了此數據發給哪個從節點，而且只有此目標節點能對這個數據做出響應。由于沒有仲裁過程，如果多于一個從節點回應，則將產生錯誤。從節點不會對已經正確接收的信息發送確認。主節點重新讀取LIN總線上發送的信息，并且將重新讀取的信息與先前發送的信息比較。如果所發送和檢測的信息相同，主節點就會預先假定從節點已經正確接收信息。（3）數據的檢測5．傳輸模式一個LIN電控單元所使用的傳輸方式與CAN總線電控單元所使用的傳輸方式是相同的，都包括定時傳輸模式、事件傳輸模式和混合模式3種。定時傳輸模式和事件傳輸模式相混合為混合傳輸模式。從電控單元到執行器的傳輸方式，如圖a、b、c所示。a.LIN總線傳輸-DATA數據從主控制器到執行器（單個）b.LIN總線傳輸-DATA數據從主控制器到執行器（多個）c.LIN總線傳輸-DATA數據從執行器（多個）到主控制器任務1車載網絡CAN總線的故障檢修學習情境二車載網絡控制系統的故障檢修知識目標：1）熟悉車載網絡CAN總線的結構原理和主要應用。2）掌握車載網絡CAN總線的信號檢測方法。技能目標：1）具有熟練查閱使用維修手冊和電路圖的能力。2）具有獨立規范使用萬用表檢測CAN總線系統常用參數的能力。3）具有獨立規范使用示波器檢測CAN總線波形的能力。4）具有分析所測CAN總線系統參數信號和波形并準確定位故障范圍的能力。素質目標：1）具有良好的安全意識。2）具有良好的團隊合作意識。3）養成7S的工作習慣。4）工具、量具使用規范，以培養學生嚴謹的學術態度。5）拆裝車載網絡控制系統各模塊時，須確保動作規范，模塊及線路完好。CAN總線出現故障時，通常表現在儀表和車輛起動方面。如儀表上的一些故障指示燈異常點亮，發動機轉速、車速異常指示，發動機不能啟動或車輛不能上電等。用故障診斷儀讀取故障碼或查看與各個模塊的通訊狀態時，出現局部模塊或所有模塊與診斷儀無法通訊。一、CAN總線常見故障分析1.局部模塊與診斷儀無法通訊局部模塊不能與其它模塊或診斷儀通訊時，可能的故障原因有：局部模塊電源異常；局部模塊接地異常；局部模塊喚醒線異常；局部模塊數據線開路；局部模塊本身故障（含模塊內部對電源或對地短路）。2.所有模塊與診斷儀無法通訊所有模塊都不能與診斷儀通訊時，可能的故障原因有：CAN-H線對電源短路；CAN-H線對地短路；CAN-L線對電源短路；CAN-L線對地短路；CAN-H與CAN-L線相互短路；兩個終端電阻同時缺失；診斷儀自身故障。注意，不同車型的CAN總線，其容錯特性可能是不同的。1.使用萬用表測量總線CAN-H和CAN-L的對地電壓（1）關閉點火開關后，根據維修手冊，拔下需測總線的線束插頭。（2）連接測量導線或測量盒。（3）檢查萬用表，將萬用表旋至電壓檔合適量程。（4）查詢維修手冊，找到需測總線CAN-H和CAN-L的針腳號。（5）打開點火開關，用萬用表檢測CAN-H與CAN-L的對地電壓。（6）在蓄電池已連接且點火開關打開時