汽车网络技术课件 凌永成 第7章 典型汽车网络系统

汽车网络技术沈阳大学凌永成配套教材信息教材名称：汽车网络技术教材主编：凌永成教材定价：35RMB出版社：清华大学出版社出版时间：2012年3月国际标准书号（ISBN）：978-7-302-28149-8教材所属系列：普通高等院校汽车工程类规划教材第7章典型汽车网络系统7.1奥迪车系汽车网络系统7.1.1奥迪A6网络系统概览图7-1AUDIA6的汽车网络系统1.控制单元的安装位置图7-2AUDIA6L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7-3熔断器（保险丝）和继电器安装位置3.AUDIA6网络系统构成图7-4AUDIA6乘用车网络系统构成7.1.2奥迪A6网络子系统1.AUDIA6乘用车舒适总线系统AudiA6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，CAN–High导线为橙/绿色，CAN–Low导线为橙/棕色，具有单线工作能力。图7-5AUDIA6乘用车舒适总线系统的构成图7-6AUDIA6乘用车舒适总线系统控制单元的安装位置2.AUDIA6乘用车驱动总线系统AudiA6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，CAN–High导线为橙/黑色，CAN–Low导线为橙/棕色。图7-7AUDIA6乘用车驱动总线系统控制单元的安装位置3.AUDIA6乘用车信息娱乐系统AudiA6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7-8AUDIA6乘用车信息娱乐系统控制单元的安装位置4.AUDIA6乘用车LIN总线系统AUDIA6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7-9AUDIA6乘用车LIN总线系统控制单元的安装位置5.AUDIA6乘用车子总线系统AUDIA6乘用车子总线系统的最大数据传输速率为500kbit/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7-10AUDIA6乘用车子总线系统控制单元的安装位置6.AUDIA6乘用车网关（诊断接口）作为全车网络系统的核心控制单元，AUDIA6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7-11AUDIA6乘用车网关（诊断接口）安装在手套箱后面的模块架上7.2宝马车系汽车网络系统7.2.1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BMWF01/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*9.6kbit/s线形，单线D总线10.5~115kbit/s线形，单线CAN100kbit/s线形，双线K-CAN100kbit/s线形，双线F-CAN100kbit/s线形，双线PT-CAN500kbit/s线形，双线byteflight10Mbit/s星形，光纤MOST22.5Mbit/s环形，光纤*——在早期车型中，K总线称为I总线。表7-2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9.6kbit/s线形，单线BSD位串行数据接口9.6kbit/s线形，单线DWA总线9.6kbit/s线形，单线LIN总线9.6~19.2kbit/s线形，单线表7-3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7-4宝马车系的网关7.2.2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0V和12V。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7-12K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7-13BMWE85车型中的K总线7.2.3宝马车系的K-CAN1.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100kbit/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7-14所示，在BMWE65/66中，K-CAN又分为K-CAN系统（K-CANS）和K-CAN外围设备（K-CANP）两个部分。图7-14E65的K-CAN系统/外围设备在BMWE65/66中，K-CAN又分为K-CAN系统（K-CANS）和K-CAN外围设备（K-CANP）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7-15E60的F-CAN1—DSC传感器1；2—DSC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AFS2.K-CAN的电平图7-16K-CAN的理论电压波形图7-17K-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820Ω，其他控制单元上的终端电阻阻值为120Ω。4.K-CAN的唤醒功能在BMWE65/66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1K-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。2K-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3K-CAN-H导线对地短路（搭铁）K-CAN-L导线对地短路（搭铁）4K-CAN-H导线对电源电压UB+（蓄电池端电压）短路K-CAN-L导线对电源电压UB+（蓄电池端电压）短路表7-5K-CAN总线的工作状态7.2.4宝马车系的PT-CAN1.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500kbit/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7-19BMW车系(E60、E65、E83、E85、E87车型中)的PT-CAN3.PT-CAN的电平图7-20PT-CAN的电平1—PT-CAN处于隐性状态；CAN-H—CAN高导线信号；CAN-L—CAN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120Ω的终端电阻并联连接得到总电阻60Ω。可在CAN-H导线和CAN-L导线之间的总线上测到该电阻。7.3大众车系汽车网络系统7.3.1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/s2002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7-6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7-22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7-24大众车系舒适系统CAN总线的组成图7-23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7-25诊断总线通过网关连接各控制单元7.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7.3.2大众迈腾汽车网络系统1.迈腾汽车网络系统概览图7-26大众迈腾汽车网络系统概览2.驱动CAN总线网络图7-27驱动CAN总线网络系统的总体布置图7-28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7-29舒适CAN总线网络系统的总体布置图7-30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7-31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7-32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J4125.LIN总线网络图7-33LIN总线网络系统的总体布置图7-34LIN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7-35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