寶馬車總線特性及故障快速診斷技巧（一）

江蘇省無錫汽車工程中等專業學校（214153）　吳書龍

寶馬車總線特性及故障快速診斷技巧（一）

江蘇省無錫汽車工程中等專業學校（214153）吳書龍

1　總線系統概述

寶馬車將總線系統分為主總線和子總線。主總線（表1）系統負責控制單元之間跨系統的數據交換，其中包括診斷、編程和設碼等系統功能。子總線（表2）系統負責某個功能分組內的數據交換，主要采用BSD和 LIN總線。由表1和表2可以看出，不同總線系統的數據傳輸速率和傳輸方法不同，為確保不同總線系統之間各控制單元之間的通信，用網關作為總線系統之間的接口，使數據交換成為可能，中央網關模塊（ZGM）負責將信息從一個總線系統傳遞至另一個總線系統。隨著駕駛人輔助系統和舒適娛樂系統的普及，車上電子裝置和控制單元越來越多，為便于數據的交換和管理，寶馬車總線系統經歷了多次演變（圖1）。最新的控制單元集中方案將ZGM集成在BDC內，通過星形連接器連接方式使所有主總線系統相互連接，將不同協議和數據傳遞速率的信息轉換到其他總線系統上，使各總線系統提供的信息可以綜合利用。另外，ZGM通過以太網可將編程數據傳輸到車輛上。

表1 寶馬車主總線

表2 寶馬車子總線

2　常見總線特性及故障快速診斷技巧

下面從K-CAN、LIN、PT-CAN、FlexRay四種常見總線的特性進行分析，歸納出總線故障快速診斷的技巧。

2.1 K-CAN（車身-CAN）總線特性分析及故障快速診斷技巧

圖1 寶馬車總線系統的演變

K-CAN 電路如圖2所示，K-CAN數據傳輸率為100 kBit/s，采用雙絞線結構，通過中央網關模塊（ZGM）與其他總線系統相連，一般分成2條并聯電路。K-CAN通過總線來喚醒，無需附加喚醒導線；K-CAN使用的是邏輯電阻，沒有終端電阻。K-CAN正常時，K-CAN-H的電壓為0.2 V，K-CAN-L的電壓為4.8 V，其正常波形如圖3所示，K-CAN-H在0 V～4 V變化，K-CAN-L在5V～1 V變化。

圖2 K-CAN電路

當K-CAN-H和K-CAN-L互短、并聯電路總支上任意一根總線對搭鐵或對電源短路時，K-CAN可單線運行，車輛快測后，控制單元樹中沒有不通信的控制單元（一般不通信的控制單元顯示黃色，如圖4所示），但都會出現與該并聯電路相關的很多故障代碼（圖5），此時可以通過測量波形進行故障區分：如果K-CAN-H和K-CAN-L的波形重合（圖6），則說明2根線互短；當其中一個波形正常變化，另一個波形為電源電壓或0 V時，說明該總線對電源或對搭鐵短路（圖7和圖8）。

當K-CAN并聯電路總支上2根總線同時磨斷或網關內相關部分損壞時，K-CAN總線無法運行，車輛快測后控制單元樹中所有相關控制單元不通信（一般模塊不通信的控制單元顯示黃色，如圖9和圖10所示），并且會出現與K-CAN 不通信相關的故障代碼（圖11）。

圖3 K-CAN的正常波形（截屏）

圖4 K-CAN并聯電路總支上單一總線故障在車輛快測后控制單元樹狀態（截屏）

圖5 K-CAN并聯電路總支上單一總線故障列表（截屏）

圖6 K-CAN-H和K-CAN-L互短的波形（截屏）

當K-CAN并聯電路分支上某一控制單元任意一根總線對搭鐵或對電源短路時，K-CAN可單線運行，車輛快測后控制單元樹中沒有不通信的控制單元（一般不通信的控制模塊顯示黃色，如圖4所示），但會出現與該控制單元相關的故障代碼（如圖12）。同樣，可以通過測量波形進行故障區分：當其中一個波形正常變化，另一個波形為電源電壓或0 V時，說明該總線對電源或對搭鐵短路（如圖7和圖8）。

圖7 K-CAN-H對電源短路的波形（截屏）

圖8 K-CAN-L對搭鐵短路的波形（截屏）

圖9 K-CAN上某一并聯電路不通信在車輛快測后控制單元樹狀態（截屏）

當K-CAN上某一控制單元自身2根總線同時磨斷或控制單元內相關部分損壞時，與該控制單元相關的K-CAN總線無法運行，車輛快測后控制單元樹中該控制單元不通信（一般不通信的控制單元顯示為黃色，如圖13所示），并且會出現與該控制單元K-CAN 不通信相關的故障代碼（如圖14）。

圖10 K-CAN上網關不通信在車輛快測后控制單元樹狀態（截屏）

圖11 K-CAN并聯電路總支上不通信故障列表（截屏）

圖12 K-CAN并聯電路分支上某一總線故障列表（截屏）

2.2 LIN總線特性分析及故障快速診斷技巧

LIN是一個單線系統形式的子總線，實現主控單元和副控制單元之間快速、安全的通信，例如腳部空間控制單元至駕駛人側車門開關組和外后視鏡的連接（圖15）。其供電電壓和信號傳輸電壓與蓄電池電壓相同。在 LIN 總線系統中，始終僅安裝一個主控制單元，最多可以連接 16個用戶（即所謂的副控制單元）。沒有規定的總線結構，數據傳輸速率為9.6 kBit/s～19.2 kBit/s，由于數據傳輸速率小，無需終端電阻。

圖13 K-CAN上某一控制單元不通信在車輛快測后控制單元樹狀態（截屏）

圖14 K-CAN并聯電路分支上某一控制單元不通信故障列表（截屏）

圖15 腳部空間控制單元（FRM）LIN總線示例

當LIN總線相關組件上出現故障時，需要根據電路圖執行相關元件的動作測試和狀態查詢。如果狀態查詢或元件動作測試成功執行，則LIN 總線上的通信無故障，在這種情況下無需在相關 LIN總線上執行其他故障查詢。如果狀態查詢或元件動作測試不成功，針對相關組件和伺服機構需要根據電路圖檢查 LIN總線相關組件的供電和搭鐵連接情況；當供電和搭鐵均正常時，需要測量LIN總線波形（圖16）。

針對LIN總線上的控制單元不通信且供電和搭鐵均正常時，測量LIN總線波形，如圖17所示，在 LIN 總線上識別到一個恒定的占優勢地位的信號時，需進一步測量相關LIN 總線導線是否對正極和搭鐵短路、是否斷路及相關連接器連接是否接觸不良。

圖16 LIN總線正常波形（截屏）

圖17 LIN總線故障波形（截屏）

（未完待續）

（2016-04-10）