車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理與診斷技術(shù)研究

方　彬（江蘇省常州技師學(xué)院，江蘇　常州　213032）

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車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理與診斷技術(shù)研究

方彬
（江蘇省常州技師學(xué)院，江蘇常州213032）

摘要：隨著我國(guó)汽車工業(yè)的快速發(fā)展，各種先進(jìn)的車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于汽車制造中。本文簡(jiǎn)單分析了車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的應(yīng)用分類和結(jié)構(gòu)原理，并對(duì)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的診斷技術(shù)進(jìn)行了研究，進(jìn)而讓汽車技術(shù)人員較為全面地理解車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，且掌握基本的故障診斷與檢修技巧。

關(guān)鍵詞：車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；應(yīng)用分類；結(jié)構(gòu)原理；診斷技術(shù)

0　引言

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和汽車制造技術(shù)的快速發(fā)展，汽車車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在原有的電子控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上應(yīng)運(yùn)而生，該系統(tǒng)對(duì)于增強(qiáng)汽車的性能、提高行車的安全性等方面起到了關(guān)鍵作用。車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠在滿足汽車的舒適性、安全性、燃油經(jīng)濟(jì)性以及尾氣排放的要求的同時(shí)，減少數(shù)據(jù)線的使用，并且實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息共享，保證了數(shù)據(jù)信息的實(shí)時(shí)性。然而，在實(shí)際行車過程中，車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)也會(huì)出現(xiàn)不同的故障，因此，結(jié)合車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的基本原理來研究診斷技術(shù)將會(huì)很好的效果。

1　車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的應(yīng)用分類

1.1驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

在汽車行駛時(shí)，一般會(huì)存在一系列的關(guān)鍵因素，包括：行駛、轉(zhuǎn)彎、制動(dòng)、氣囊等，與這些因素相連接的控制系統(tǒng)會(huì)對(duì)汽車的行車安全以及正常行駛產(chǎn)生直接的影響，而驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的功能主要是把這些控制系統(tǒng)中收集到數(shù)據(jù)信息在網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)共享，與這相關(guān)的控制大暖有變速箱ECU、發(fā)動(dòng)機(jī)ECU、安全氣囊ECU和ABS/ESP的ECU等。在汽車行駛中這些系統(tǒng)必須能對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸，并且這些數(shù)據(jù)非常重要，所以動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)一般都選擇高傳輸速率的總線系統(tǒng)，當(dāng)下，以CAN數(shù)據(jù)總線為主。

1.2車身舒適系統(tǒng)

與實(shí)現(xiàn)舒適、便捷功能相關(guān)的控制系統(tǒng)，主要包括電動(dòng)窗、電動(dòng)后視鏡、中央門鎖、組合儀表、電動(dòng)窗、自動(dòng)空調(diào)等，相比于性能，通常會(huì)偏向于考慮成本，這些控制系統(tǒng)在整個(gè)汽車的各個(gè)部位都有分布，線束較長(zhǎng)，易于受到干擾。通常情況下，為了避免受到干擾，都會(huì)盡量地減小通信速度，因而，車身舒適系統(tǒng)都會(huì)選擇低傳輸速率的總線系統(tǒng)?，F(xiàn)階段，以VAN總線、低速率CAN總線和LIN總線為主。

1.3信息娛樂系統(tǒng)

幾乎每一輛汽車上都配備了汽車娛樂系統(tǒng)，包括視頻、音響、智能通訊和衛(wèi)星導(dǎo)航等相關(guān)系統(tǒng)。由于信息娛樂系統(tǒng)所傳輸都是視頻和音頻等多媒體信息，因此要求通信總線具有高通信速度和大容量。多以光纖為傳輸介質(zhì)，目前，使用較為廣泛的是MOST系統(tǒng)。

2　車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理

2.1車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)一般包括動(dòng)力總線（驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)）、信息總線、舒適總線、診斷總線、儀表總線以及網(wǎng)關(guān)控制單元等。全部的總線系統(tǒng)均匯集于網(wǎng)關(guān)，此時(shí)網(wǎng)關(guān)的作用就是翻譯與指揮，進(jìn)而讓各個(gè)總線系統(tǒng)能夠進(jìn)行信息共享，使汽車內(nèi)部實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化管理以及故障自動(dòng)診斷?，F(xiàn)今，在汽車上運(yùn)用最多的有三種系統(tǒng)，即CAN、LIN和MOST等。

2.2CAN總線的結(jié)構(gòu)原理

CAN總線主要由兩條數(shù)據(jù)線和多個(gè)控制單元共同構(gòu)成，各個(gè)控制單元之間通過收發(fā)器并聯(lián)在總線導(dǎo)線上。CAN總線中的兩條數(shù)據(jù)線如同高速公路，而各個(gè)不同的控制單元就如同是汽車，能夠?qū)崟r(shí)地向數(shù)據(jù)傳輸和接收數(shù)據(jù)信息。如果某個(gè)控制單元向總線傳輸了數(shù)據(jù)信息，那么其它所有的控制單元都處于接聽狀態(tài)。如果多個(gè)控制單元同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，為了防止沖突，一般總線會(huì)根據(jù)沖突仲裁機(jī)制，根據(jù)信息的重要程度分配優(yōu)先權(quán)，進(jìn)而能夠保證優(yōu)先傳輸緊急的數(shù)據(jù)信息。CAN總線有低速和高速兩種，低速CAN在舒適系統(tǒng)中應(yīng)用較多，而高速CAN在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中應(yīng)用較多。在傳輸數(shù)據(jù)信息時(shí)，采用的是雙絞線，且信號(hào)是按相反相位傳輸?shù)模欣诮档屯獠扛蓴_。

2.3LIN總線的結(jié)構(gòu)原理

LIN是汽車底層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，屬于低速網(wǎng)。因?yàn)樾阅芸煽慷鴥r(jià)格低廉，已正在慢慢替換其它種類的低端總線系統(tǒng)。LIN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是一種主從結(jié)構(gòu)，在車身控制中的附件系統(tǒng)應(yīng)該較多，通常，LIN總線的傳輸介質(zhì)均為單根銅線。

2.4MOST總線的結(jié)構(gòu)原理

MOST總線被廣泛運(yùn)用于多媒體數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其傳輸介質(zhì)為光導(dǎo)纖維，且是環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。該系統(tǒng)直接連接于車載電視、導(dǎo)航系統(tǒng)、音響系統(tǒng)、CD播放器、車載電話等部分，傳輸速率非常高，能達(dá)到22.5Mbit/s，還不會(huì)受到電磁的干擾。

3　車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的診斷技術(shù)

3.1CAN總線系統(tǒng)中終端電阻的故障診斷

終端電阻一般直接采用萬用表進(jìn)行故障診斷，具體操作為：（1）把蓄電池上的電纜線拆除；（2）把點(diǎn)火開關(guān)重新啟動(dòng)，讓所有的存點(diǎn)設(shè)備進(jìn)行徹底放電；（3）把萬用表的兩支表筆分別與Can—high 和Can—Low相連接；（4）把一帶終端電阻的電控單元的插頭拔下，然后仔細(xì)觀察萬用表上顯示的阻值是否發(fā)生變化，若有變化，就證明總線終端電阻無故障，若無變化，則證明終端電阻出現(xiàn)故障，受到損壞。

3.2運(yùn)用故障診斷儀器對(duì)CAN系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷

第一種方法是直接選擇專用的診斷儀器來進(jìn)行診斷，該儀器會(huì)顯示不同的故障碼，查找不同的控制單元內(nèi)部存儲(chǔ)的單元內(nèi)的故障信息。讀取故障碼，然后來分析故障的具體原因，并及時(shí)排除故障。第二種方法就是讀取測(cè)量數(shù)據(jù)塊中CAN總線通訊狀態(tài)。

3.3CAN總線的故障診斷維修

假設(shè)CAN總線采用的是雙絞線，一旦導(dǎo)線出現(xiàn)破損或者發(fā)生斷路而要求重新接線時(shí)，應(yīng)將每段的長(zhǎng)度控制在50mm的范圍內(nèi)，且每?jī)啥谓泳€之間的長(zhǎng)度在100mm之外，若要求在中央接點(diǎn)處進(jìn)行維修，切忌直接將接點(diǎn)打開，只能在離接點(diǎn)100mm之外斷開導(dǎo)線。

4　結(jié)語

車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是汽車內(nèi)部各個(gè)電子控制系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)信息共享的一個(gè)平臺(tái)，該系統(tǒng)在汽車制造中的使用，就直接降低了各種電器元件的使用數(shù)量，還對(duì)行駛的安全性提供了技術(shù)保障，減少了汽車制造成本。在今后的研發(fā)過程中，還必須加強(qiáng)對(duì)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的完善和優(yōu)化，以及找到更加精準(zhǔn)、便捷的故障診斷技術(shù)，確保汽車能夠安全行駛。

參考文獻(xiàn)：

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DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.11.145

作者簡(jiǎn)介：方彬（1983-），男，江蘇徐州人，二級(jí)實(shí)習(xí)指導(dǎo)教師，研究方向：汽車維修專業(yè)教育。