[发明专利]汽车CAN总线系统的故障诊断教学法与实验装置

说明书

一、技术领域

本实用新型所属技术领域为交通运输——汽车运用与服务工程——知识的传播。它是涉及汽车车载CAN总线系统的结构组成、工作原理、故障诊断、系统检测维护的一种教学培训方法与实习实验装置。尤其是可以随意设置并去除汽车CAN总线系统的各种故障，反复提供“故障再现”，达到能重复使用并广泛传播新技术、新知识的目的。

二、背景技术

汽车电子技术发展十分迅猛，CAN总线与多路信息传输技术广泛应用于汽车制造领域，随着其产量的增加，CAN总线装置的价格也在不断降低，有向中、低档汽车覆盖的趋势。如上海大众出产的波罗轿车，其售价人民币仅11万余元，而该车型的动力系统却是采用CAN总线控制的。CAN总线是广泛应用于汽车工业制造、制造业流水线控制、工业过程控制和机器人等领域的先进控制技术，相关知识涉及很广也很深，甚至连一些词汇，如：标识符、循环冗余、数据帧结构、总线仲裁、总线寻址等，对于汽车服务业来说都是比较陌生的。在汽车维修服务和汽车职业教育中，不一定需要全面掌握CAN总线的所有知识。了解CAN总线的结构组成，了解CAN总线系统的工作原理就可以了，在汽车维修服务行业和汽车职业教育中，重点要掌握的是针对车载CAN总线与多路信息传输系统的故障分析、故障诊断、系统维护与维修操作要领等。

当前，在汽车服务行业全面掌握汽车CAN总线结构原理、工作过程与故障诊断维护技术的工程技术人员大量缺乏，劳动与交通部门组织技能等级评定与技术考核也很难全面涉及到这些方面。由于其技术含量高、系统结构复杂，在交通专业职业教育培训中，也很难涉及这一领域。另一方面，在汽车上直接采集CAN总线系统的电信号也比较困难，往往还要破环汽车上的一些保护装置，如进行波形测试时，需要使用穿线器穿刺导线；使用万用表测试动态信号时，常需要挑开线束插接器的防水胶堵才能采集到信号，这些都很容易破坏汽车原由的防水性、防尘性、密闭性和抗干扰性，特别是CAN总线系统对干扰十分敏感，操作中稍有不甚，就有可能影响CAN的数据传输质量，进而影响整车的动力性能和行驶性能。

三、发明内容

针对上述问题，本发明提供一套汽车CAN总线系统的故障诊断教学方法与实验装置，

(一)教学方法包括车载CAN系统的结构组成、工作原理、故障检修方法和系统维护方法，其要点如下：

1.车载CAN系统的结构组成：(1)在电控单元内增加了CAN接收器、转发器和处理器，在原电控系统各控制器间增加了两条双绞线，减少了大把的线束。(2)分动力、舒适和信息娱乐3套网络，有星形结构和环形结构2种。(3)采用网关控制器协调高低速网络之间的数据通讯。

2.CAN总线的工作原理：(1)连接多块电脑并相互传递数据。(2)可以同时传递多组数据，每一电控单元7-20ms发送一次数据。(3)具有优先权顺序。

3.CAN总线的检测维护方法：(1)故障代码诊断分析：与普通的汽车电控系统传感器、执行器故障码有所不同，如：驱动总线缺乏来自ABS的信息(ABS控制单元未做匹配造成的)；集团数据总线通讯错误(网关控制器不能通讯造成的)。(2)数据流分析：与一般电控系统数据分析一样，只是网络系统故障也会造成相关数据发生变化。(3)波形分析：这是判断CAN总线系统链路故障的主要手段，是通过示波器，以波形图的形式检查高速CAN与低速CAN的工作情况。(4)控制器匹配、自适应调整：这是汽车维修服务过程中经常要做的事情。在没有采用CAN控制的汽车上，电脑(电控单元)坏了，我们买一块新的换上就可以了。而现在许多车型更换电脑后不能马上工作，还要对电脑进行编码、对控制器或执行器做自适应匹配等操作才能正常工作。

(二)汽车CAN总线与多路信息传输系统的故障类型与维修措施：故障类型有3类。一类是电源故障，由于电源系统电压低，引起控制器无法正常工作。二是节点故障，多路信息传输系统的节点为网络连接的各个电控单元，因此节点故障即电控单元本身有故障。三是链路故障，因多路信息传输系统的链路不畅通，导致数据无法正常通讯。

1、电源故障

汽车多路传输系统的核心部分是含有通讯IC芯片的电控单元，电控单元的正常工作电压一般在10.5--15V的范围内，如果汽车电源系统提供的工作电压低于该值，就会使一些对工作电压要求较高的电控单元出现短暂的停止工作，进而使整个汽车多路信息传输系统出现无法通讯故障。维修措施一般是更换电瓶或消除导致电源电压过低的根源，确保电源电压在10.5V以上。

2、节点故障