常见汽车网络系统概述18000

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,汽车总线控制技术,主讲 刘国新,河北交通职业技术学院,2012年8月15日,第6章 典型汽车网络系统,6.1 奥迪车系汽车网络系统,6.1.1 奥迪A6网络系统概览,图6-1 AUDI A6的汽车网络系统,1.控制单元的安装位置,图6-2 AUDI A6L乘用车控制单元的安装位置,2.熔断器和继电器的安装位置,图6-3 熔断器（保险丝）和继电器安装位置,3.AUDI A6网络系统构成,图6-4 AUDI A6乘用车网络系统构成,6.1.2 奥迪A6网络子系统,1. AUDI A6乘用车舒适总线系统,Audi A6舒适总线系统的数据传输速率最大为100kbit/s，属于CAN/B,级别。舒适CAN总线采用双绞线进行数据传输，,CANHigh,导线为橙,/,绿色，,CANLow,导线为橙,/,棕色，具有单线工作能力。,图6-5 AUDI A6乘用车舒适总线系统的构成,图6-6 AUDI A6乘用车舒适总线系统控制单元的安装位置,2. AUDI A6乘用车驱动总线系统,Audi A6驱动总线系统的数据传输速率最大为500kbit/s，属于CAN/C,级别。驱动CAN总线采用双绞线进行数据传输，,CANHigh,导线为橙,/,黑色，,CANLow,导线为橙,/,棕色。,图6-7 AUDI A6乘用车驱动总线系统控制单元的安装位置,3. AUDI A6乘用车信息娱乐系统,Audi A6信息娱乐系统采用光学总线进行数据传输，数据传输速率最大为,21.2Mbit/s,。光学总线采用光导纤维（光纤，亦称光缆）进行语音和图象数据的传输，总线结构为环形。,图6-8 AUDI A6乘用车信息娱乐系统控制单元的安装位置,4. AUDI A6乘用车,LIN,总线系统,AUDI A6乘用车,LIN,总线系统主要控制空调系统、防盗报警系统、轮胎压力监控系统、安全气囊系统的座椅占用识别等。各个,LIN,总线系统之间的数据交换是由控制单元通过CAN总线实现的。,图6-9 AUDI A6乘用车,LIN,总线系统控制单元的安装位置,5. AUDI A6乘用车,子总线系统,AUDI A6乘用车,子总线系统的最大数据传输速率为,500 kbit/s,（自适应灯光系统），负责不同领域的各个子总线系统没有定义统一的传输标准，可以采用不同的数据协议和信号形式进行数据传输，通过主控制器的自诊断功能来完成故障诊断工作。,图6-10 AUDI A6乘用车,子总线系统控制单元的安装位置,6. AUDI A6乘用车,网关（诊断接口）,作为全车网络系统的核心控制单元，AUDI A6乘用车,网关既是整车不同总线之间的接口，也是汽车故障诊断仪与全车各个控制单元之间的接口。同时，作为诊断总线的主控制单元，网关还负责进行,MOST,环路断开诊断、总线系统的休眠,/,唤醒以及电控元件保护等工作。,图,6-11 AUDI A6乘用车,网关（诊断接口）安装在手套箱后面的模块架上,6.2 宝马车系汽车网络系统,6.2.1宝马车系网络系统概览,1.宝马车系网络系统的发展,作为推动和开发汽车网络技术应用的主要汽车制造商之一，宝马汽车集团早在1989年就开始在其生产的E31型汽车上使用网络技术（I总线技术）。,在,2008,年推出的新款,BMW F01/F02,型汽车上，又采用了以太网（用作快速编程接口）、,FlexRay,（用于控制行驶动态管理系统的综合性主总线系统）以及具有系统扩展功能的,LIN,总线。可以说，宝马车系的汽车网络技术一直处于业界前列。,2.宝马车系网络系统的基本构成,按照控制能力和数据传输速率的不同，宝马车系网络系统原则上分为两大类，即主总线系统和子总线系统。,主总线系统负责跨系统的数据交换，数据交换量大，且数据传输速率差别很大，参差不齐。,子总线系统负责系统内的数据交换，用于交换特定系统内数据量相对较少的数据。,网关用作多个网络之间的接口，即使各总线系统的传输速率不同，网关也可以进行数据交换。,主总线系统,数据传输速率,总线结构,K总线*,9.6 kbit/s,线形,，单线,D总线,10.5115 kbit/s,线形,，单线,CAN,100 kbit/s,线形,，双线,K-CAN,100 kbit/s,线形,，双线,F-CAN,100 kbit/s,线形,，双线,PT-CAN,500 kbit/s,线形,，双线,byteflight,10 Mbit/s,星形，光纤,MOST,22.5 Mbit/s,环形，光纤,*在早期车型中，K总线称为I总线。,表6-2 宝马车系主总线系统,子总线系统,数据传输速率,总线结构,K总线协议,9.6 kbit/s,线形,，单线,BSD位串行数据接口,9.6 kbit/s,线形,，单线,DWA总线,9.6 kbit/s,线形,，单线,LIN总线,9.619.2 kbit/s,线形,，单线,表6-3 宝马车系子总线系统,车型,网关,E38,组合仪表,E46,组合仪表,E60/61,安全和网关模块（,SGM,）,E63/64,安全和网关模块（,SGM,）,E65/66/67,中央网关模块（,ZGM,）或安全和网关模块（,SGM,）,E83,组合仪表,E85,组合仪表,E87,接线盒,表6-4 宝马车系的网关,6.2.2 宝马车系的K总线,1.K总线的特性,K总线(车身总线)用于将普通车辆电气系统、信息和通信系统及安全系统的组件联网。其他具有通信功能并相互交换数据的控制单元也连接到K总线上。,K总线采用半双工模式传输数据。K总线的数据传输速率为9.6kbit/s。,利用K总线传输信息时，总线电平为0 V和12 V。 总线电平由低变高时为逻辑1，总线电平由高变低时为逻辑 0。,图6-12 K总线的电平,2.K总线的控制系统,K总线用于控制空调、收音机、CD换碟机、中央信息显示屏、电子禁起动防盗锁以及驻车距离报警等系统。,图6-13 BMW E85车型中的K总线,6.2.3 宝马车系的K-CAN,1.K-CAN的应用,宝马车系将其车身控制器局域网称为K-CAN。K-CAN用于传输车身控制系统的信息，将舒适和车身电子系统组件（车灯控制、座椅调节和空调器等）联网。,K-CAN采用线形拓扑结构，以铜质双绞线作为传输介质，其数据传输速率为100 kbit/s。,K-CAN是一个多主控总线，连接到该总线上的每个控制单元都可以发送信息。由于K-CAN的数据传输速率比K总线快得多，因此，目前在宝马车系中，K-CAN已经取代了K总线。,如图6-14所示，在BMW E65/66中，K-CAN又分为 K-CAN系统（K-CAN S）和 K-CAN外围设备（K-CAN P）两个部分。,图6-14 E65的K-CAN系统/外围设备,在BMW E65/66中，K-CAN又分为 K-CAN系统（K-CAN S）和 K-CAN外围设备（K-CAN P）两个部分。,宝马汽车集团将其汽车底盘控制器局域网称为F-CAN。F-CAN的构造和功能与K-CAN完全相同，但F-CAN专门用于传输底盘控制系统的数据，如动态稳定控制系统、主动转向系统等。,图6-15 E60的F-CAN,1DSC传感器1；,2DSC传感器2；,3主动转向系统伺服电机；,4转向柱开关中心；,5动态稳定控制系统DSC；,6主动转向系统AFS,2.K-CAN的电平,图6-16 K-CAN的理论电压波形,图6-17 K-CAN的实际电压波形,3.K-CAN的终端电阻,在K-CAN中，基本控制单元上的终端电阻阻值为820，其他控制单元上的终端电阻阻值为120。,4.K-CAN的唤醒功能,在BMW E65/66中，唤醒信号直接由K-CAN传输，不再使用以前的总线端15（15号接线端子）唤醒导线功能。,5.K-CAN的应急工作特性,序号,工作条件,工作状态,1,K-CAN-H导线和K-CAN-L导线均正常,K-CAN总线双线运行，正常工作。,2,K-CAN-H导线断路,K-CAN总线进入单线应急工作状态。,K-CAN-L导线断路,3,K-CAN-H导线对地短路（搭铁）,K-CAN-L导线对地短路（搭铁）,4,K-CAN-H导线对电源电压U,B+,（蓄电池端电压）短路,K-CAN-L导线对电源电压U,B+,（蓄电池端电压）短路,表6-5 K-CAN总线的工作状态,6.2.4 宝马车系的PT-CAN,1.PT-CAN的特性,宝马车系将其动力传动系统的控制器局域网称为PT-CAN。PT-CAN采用线形总线结构，其数据传输速率为500 kbit/s。PT-CAN将所有属于动力传动系统的控制单元和模块连接在一起，所有总线设备均以并联方式连接。,PT-CAN的特点是使用了三根导线（CAN-H导线、CAN-L导线、CAN-WUP导线），而不是其他车系的两根导线（CAN-H导线与CAN-L导线）。,其中，CAN-WUP导线作为唤醒导线使用，与PT-CAN的数据传输功能无关。唤醒导线可使控制单元从休眠状态（节电模式）进入正常工作状态。,2.PT-CAN的应用,在宝马车系中，由,E60开始使用PT-CAN。PT-CAN用于将动力传动和底盘系统的控制单元连成网络。,图6-19 BMW车系(,E60,、,E65,、,E83,、,E85,、,E87,车型中 )的PT -CAN,3.PT-CAN的电平,图6-20 PT-CAN的电平,1PT-CAN处于隐性状态；CAN-HCAN高导线信号；CAN-LCAN低导线信号,4.PT-CAN的终端电阻,PT-CAN的终端电阻安装在距离最远的两个控制单元上。两个120的终端电阻并联连接得到总电阻60。可在CAN-H导线和CAN-L导线之间的总线上测到该电阻。,6.3 大众车系汽车网络系统,6.3.1大众车系网络系统概览,1.大众车系网络技术发展历程,年代,汽车网络技术的进展及装备水平,1997年,帕萨特乘用车的舒适系统上采用了数据传输速率为62.5kbit/s的CAN总线,1998年,帕萨特和高尔夫乘用车的驱动系统上增加了数据传输速率为500kbit/s的CAN总线,2000年,帕萨特和高尔夫乘用车上都采用了带有网关的第2代CAN总线,2001年,大众公司提高了CAN总线的设计标准，将舒适系统CAN总线的数据传输速率提高到100kbit/s，驱动系统的数据传输速率提高到500kbit/s,2002年,大众集团在新的PQ24平台上使用带有车载网络控制单元的第3代CAN数据总线,2003年,大众集团在新的PQ35平台上使用5重结构的CAN总线系统，并且出现了单线的LIN总线,表6-6 大众车系网络技术发展历程,2.大众车系CAN网络的类型,目前大众车系的CAN总线系统划分为驱动系统、舒适系统、信息系统、仪表系统、诊断系统五个局域网，通过网关构成一个完整的汽车网络体系。,图6-22 大众车系的CAN网络体系,3.驱动系统CAN总线,4.舒适系统CAN总线,图6-24 大众车系舒适系统CAN总线的组成,图6-23 驱动系统CAN总线的组成,5.网关,依车型不同，有采用组合仪表作为网关的（如2002年型Golf /Bora乘用车），也有采用专用控制单元作为网关的（如迈腾、速腾、速派、途安等）。,6.诊断总线,图6-25 诊断总线通过网关连接各控制单元,6.LIN总线,目前，大众车系的LIN总线多用于空调系统的控制。,8.电源管理,9.内部故障管理,6.3.2大众迈腾汽车网络系统,1.迈腾汽车网,络系统概览,图6-26 大众迈腾汽车网络系统概览,2.驱动CAN总线网络,图6-27 驱动CAN总线网络系统的总体布置,图6-28 驱动CAN总线网络系统控制单元的安装位置,3.舒适CAN总线网络,图6-29 舒适CAN总线网络系统的总体布置,图6-30 舒适CAN总线网络系统各个控制单元的安装位置,4.信息娱乐CAN总线网络,图6-31 信息娱乐CAN总线网络系统的总体布置,J533,-,网关；,J503/R,-,导航控制单元（收音机）；,J412,-,电话准备系统控制单元；,J525,-,数字音响控制单元；,J364,-,驻车加热控制单元；,J738,-,电话控制单元,图6-32 信息娱乐CAN总线网络系统各个控制单元的安装位置,1,导航控制单元（收音机）J503/R；2,电话控制单元J738；3,仪表控制单元,J285,；,4,数字音响控制单元J525；5,网关J533；6,故障诊断接口,T16,；,7,驻车加热控制单元J364；8,电话准备系统控制单元J412,5.LIN总线网络,图6-33 LIN总线网络系统的总体布置,图6-34 LIN总线网络系统各个控制单元的安装位置,6.电子机械驻车制动CAN总线（子总线）,电子机械驻车制动CAN总线（子总线）系统的总体布置及控制单元的安装位置如图6-35所示。电子驻车制动CAN总线的数据传输速率为500Kbit/s，不支持单线工作模式。,图6-35 电子机械驻车制动CAN总线系统的总体布置及控制单元的安装位置,J104,ABS控制单元；J533,网关；J540,电子机械驻车制动控制单元,7.智能大灯CAN总线（子总线）,智能大灯CAN总线（子总线）系统的总体布置及控制单元的安装位置如图6-36所示。智能大灯CAN总线的数据传输速率为500Kbit/s，不支持单线工作模式。,图6-36 智能大灯CAN总线系统的总体布置及控制单元的安装位置,J667,左侧大灯模块；J668,右侧大灯模块；,J745,智能大灯控制单元；J533,网关控制单元,8.位串行数据接口总线BSD,位串行数据接口总线BSD的总体布置及控制单元的安装位置如图6-37所示。位串行数据接口总线BSD的数据传输速率为9.8 Kbit/s，与LIN总线相比，应用位串行数据接口总线增强了防盗功能。,图6-37 位串行数据接口总线BSD的总体布置及控制单元的安装位置,J764,电子转向柱锁；J393,舒适系统中央控制单元；J533,网关,9.仪表与诊断CAN总线,图6-38 仪表与诊断CAN总线,T16,故障诊断接口；,J533,网关；,J285,仪表控制单元,6.4 法国车系汽车网络系统,6.4.1 汽车局域网VAN,1.VAN总线,法国车系汽车网络系统使用的是VAN网络。VAN的全称是Vehicle Area Network，即汽车局域网。VAN是由法国雷诺汽车公司和标致-雪铁龙汽车集团联合开发的。,VAN数据总线系统协议是一种只需要中等通信速率的通信协议，适用于车身功能和车辆舒适性功能的管理，1994年成为国际标准。VAN的数据传输速率可达1Mbit/s (40m内)，按SAE的分类应该属于C类汽车总线。,VAN采用两根导线进行数据传输。两根导线分别称为DATA数据导线和DATAB数据导线（对应于CAN-High导线和CAN-Low导线）。VAN的数据导线既可以采用铜质双绞线，也可以采用同轴电缆，还可以采用光导纤维（即光纤或光缆）。,VAN总线的DATA数据导线和DATAB数据导线电压如图6-39所示。不难看出，与控制器局域网CAN一样，VAN也采用差动信号传输方式，抗干扰能力强，且有良好的容错能力。同时，VAN总线在一条导线出现故障的情况下，还具有单线工作能力。,图6-39 VAN总线DATA与DATAB的电压示意图,2. VAN总线的应用,VAN总线的应用形式主要有两种，一种为单一的VAN网络，另一种为VAN-CAN混合网络。,东风神龙公司生产的爱丽舍、毕加索和赛纳汽车均采用了VAN多路传输系统。法国与中国合资生产的标致、雷诺汽车上的电器全部都是以VAN网络形式连接的，包括音响主机、显示屏、CD机、空调、车速表以及安全气囊等。,1）单一的VAN网络,图6-40 VAN多功能传输系统结构示意图,2）VAN-CAN混合网络,如图6-41所示，在VAN-CAN双网并存的混合网络系统中，VAN总线主要用于汽车舒适系统的控制，CAN总线主要用于汽车动力传动、制动、悬架等系统的控制，VAN总线和CAN总线两个网络系统由网关（BSI智能控制盒）连接起来，协同工作。,图6-41 VAN-CAN混合结构,6.4.2标致、雪铁龙汽车的VAN网络,下面以标致206、标致207、雪铁龙C2为例介绍法国车系的VAN汽车网络系统。,1.VAN网络结构,图6-42 以智能控制盒（BSI）为网关的VAN网络,BSI1智能控制盒；1320发动机控制单元；1630自动变速器控制单元；,7020ABS控制单元；0004组合仪表；8080空调控制单元；BM34发动机舱控制盒；CV00转向盘下转换模块；6570安全气囊控制单元；8602防盗报警控制单元,2.智能控制盒,智能控制盒（BSI）是整车网络系统的核心控制单元，由电子电路部分和功率部分（包括熔断器和继电器）构成。,为VAN网络系统的网关，智能控制盒（BSI）除了负责管理VAN 网络的电量（电源）供应（休眠、激活和暂停供电）之外，还负责在下面网络之间进行数据传输和协议转换：,（1）CAN I/S、VAN舒适网络和VAN车身网络之间；,（2）诊断工具和（舒适、车身）VAN网络之间。,此外，智能控制盒（BSI）还可以实施远程编码和数据下载，以方便故障的检测与维修工作。,图6-43 智能控制盒（BSI）,3.电源管理功能,4.休眠与激活模式,图6-44 智能控制盒BSI的电源管理功能,发电机1020；蓄电池BB00；BSI1智能控制盒；0004组合仪表,图6-45 VAN网络的激活（工作）条件,5.发动机舱控制盒,图6-46 发动机舱控制盒（BM34）,6.转向盘下转换模块,图6-47 转向盘下转换模块的控制功能,1示宽灯、近光灯（旋转式开关）； 2前后雾灯（旋转式开关）；3远光灯和近光灯的变换；4转向指示灯；5前雨刷器；6后雨刷器；7前风挡玻璃清洗和雨刷器,（1）利用熔断器（保险丝）保护发动机舱内的用电设备；,（2）电力分配（雨刷器、灯光照明等）；,（3）保持BM34与智能控制盒（BSI）的通信。,7.组合仪表,图6-48 组合仪表的信息传输网络,BSI1智能控制盒；1320发动机控制单元；7020ABS控制单元；0004组合仪表；BM34发动机舱控制盒；CV00转向盘下转换模块；1211燃油泵/标尺；1220发动机冷却液温度传感器；1313发动机转速传感器；4100机油油位/温度传感器；4110机油油压表；7000左前轮转速传感器；7005右前轮转速传感器；7010左后轮转速传感器；7015右后轮转速传感器,8.全自动空调,图6-49 全自动空调的信息传输网络,BSI1-智能控制盒；1320-发动机控制单元；0004-组合仪表；BM34-发动机舱控制盒；1220-发动机冷却液温度传感器；1313-发动机转速传感器；8007-线性压力控制器；8080-空调控制单元；8060-空调控制面板；8020-空调压缩机；1510-空调风扇电机；6415-外部空气温度传感器；8006-蒸发器传感器；8030-座舱温度传感器；8045-鼓风机控制模块；8050-鼓风机电动机；8070-进风门步进电机；8071-配风门步进电机；8065-混风门步进电机,9.防盗报警系统,1）应答器防起动,图6-50 应答器防起动（ADC2）系统的信息传输网络,BSI1智能控制盒；1320发动机控制单元；CV00转向盘下转换模块；8209应答器天线；CLE智能钥匙（含遥控器）,图6-51 门锁和行李箱的锁止/解锁功能信息传输网络,1按钮1（可以在锁止时启动报警）；2按钮2（可以在解锁时关闭报警）；BSI1智能控制盒； CV00转向盘下转换模块；CLE智能钥匙（含遥控器）；6570安全气囊控制单元和预张紧器；6237行李箱开关；6282行李箱开启驱动器；6202、6207、6212、6217、6222车门电动锁,2）锁止/解锁功能,3）防盗报警,图6-52 防盗报警系统的信息传输网络,1按钮1（可以在锁止时启动报警）；2按钮2（可以在解锁时关闭报警）；BSI1智能控制盒； CV00转向盘下转换模块；CLE智能钥匙（含遥控器）；8602防盗器报警音量控制单元；8607、8608容积传感器（依车型）；8603防盗器报警开关；8605防盗报警器；8611发动机罩盖关闭开关；6202、6207、6212、6217车门电动锁；6282行李箱开启驱动器,10.照明控制,1）外部照明控制,图6-53 外部照明控制的信息传输网络,BSI1智能控制盒；CV00转向盘下转换模块；BM34发动机舱控制盒；0004组合仪表；2300信号报警按钮；6570安全气囊控制单元；2610和2615左前和右前大灯；2670和2675左前和右前雾灯；6600大灯高度调节开关；6615和6610左右大灯调节器步进电机；2630和2635左后和右后转向信号灯；2011后雾灯；2340和2345左右转向信号灯；2633和2636左右牌照板照明灯；8602防盗报警器控制单元,2）内部照明控制,图6-54 内部照明控制的信息传输网络,BSI1智能控制盒； CV00转向盘下转换模块；0004组合仪表；6202、6207、6212、6217所有开启件门锁；3010车内顶部控制面板；3065阅读灯；3100行李箱照明开关；3105行李箱照明灯；3110整理箱照明灯,11.除霜及雨刷器控制,图6-55 除霜控制功能信息传输网络,1）除霜控制,2）雨刷器控制,图6-56 雨刷器控制功能信息传输网络,BSI1智能控制盒；CV00转向盘下转换模块；BM34发动机舱控制盒；5015前雨刷器电机；5115前后风挡玻璃清洗泵；5215后雨刷器电机,BSI1智能控制盒；0004组合仪表（RF手动空调版本）；8080空调控制单元（RFTA全自动空调版本）；6410、6415左、右车外后视镜；8120后车窗（后风挡玻璃）加热器（电热电阻）,12.ABS制动系统,T21系列汽车（标致206、标致207、雪铁龙C2）配备的是TEVES MK70 型ABS制动系统，系统内部集成了电子制动力分配（REF）功能，可有效防止制动时车轮抱死，具有良好的制动效能和制动方向稳定性。,图6-57 ABS制动系统通过CAN I/S网络进行信息传输,BSI1智能控制盒；0004组合仪表；7020ABS控制单元；7000左前车轮转速传感器；7005右前车轮转速传感器；7010左后车轮转速传感器；7015右后车轮转速传感器,13.安全气囊系统,图6-58 安全气囊系统的信息传输网络,BSI1智能控制盒；CV00转向盘下转换模块；0004组合仪表；6570安全气囊控制单元和预张紧器；6564、6565正面安全气囊；6562、6563、6575、6576安全气囊；6573、6574卫星式传感器（依车型）；6569乘客安全气囊解除开关（依车型）,安全气囊系统根据碰撞传感器信号检测和识别正面、侧面和后部（追尾）的碰撞及其碰撞强度，决定相应方向的安全气囊是否引爆以及引爆强度，进而对车内乘员实施最大限度的安全保护。,6.5 丰田车系汽车网络系统,6.5.1丰田车系汽车网络系统概览,日本丰田汽车公司将其汽车网络系统称为多路传输系统，主要有CAN、BEAN和AVC-LAN等几种网络结构。,1.CAN、BEAN和AVC-LAN,CAN（Controller Area Network，控制器局域网）是指符合ISO标准的串行数据通信网络。,BEAN（Body Electronic Area Network，车身电子局域网）是丰田汽车公司自己开发的双向通信网络。,AVC-LAN（Audio Visual Communication-Local Area Network，音响视听局域网）是丰田汽车公司开发的、主要用于音频和视频设备中的通信网络。,2.网关和CAN通信网络,CAN、BEAN、AVC-LAN网络的通信协议各不相同，需要网关协调各个系统的工作。,图6-59 网关的结构,图6-60 丰田整车网络系统包含两个CAN接头,6.5.2丰田车系汽车网络系统的组成,1.雷克萨斯LS430乘用车多路传输系统,图6-61 LS430乘用车车身网络通信系统,2.雷克萨斯RX330乘用车多路传输系统,图6-62 CAN元件位置分布,如图6-63所示，BEAN总线采用单线传输数据，CAN总线和AVC-LAN总线采用双绞线传输数据。,图6-63 单线通信与双线通信示意图,复习思考题,GAME OVER,1.简述奥迪车系汽车网络系统的组成和特点。,2.简述宝马车系汽车网络系统的组成和特点。,3.简述大众车系汽车网络系统的组成和特点。,4.简述法国车系汽车网络系统的组成和特点。,5.简述丰田车系汽车网络系统的组成和特点。,演讲完毕，谢谢观看！,