寶馬車總線特性及故障快速診斷技巧（二）

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（二）

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2.3 PT-CAN（動力傳動系-CAN）總線特性及故障快速診斷技巧

由PT-CAN電路（圖18）可以看出，PT-CAN用于連接發動機管理系統、自動變速器控制系統及安全和駕駛人輔助系統間的相互連接。PT-CAN的數據傳輸率為500 kBit/s，并采用雙絞線結構，通過中央網關與其他總線系統相連，一般分成2條并聯電路，PT-CAN不能單線運行，只要有一根CAN總線出現問題，相應線路上的所有控制單元都無法通信。PT-CAN通過喚醒線來喚醒。為避免信號反射，在2個CAN總線的控制上（在PT-CAN網絡中的距離最遠）分別連接一個120 Ω的終端電阻，這2個終端電阻并聯，并構成一個60 ?的等效電阻。斷開供電電壓后可在數據線之間測量該等效電阻的阻值，測量時，需要把一個便于拆裝的控制單元從總線上脫開，然后在導線連接器上測量CAN-L和CAN-H導線之間的電阻。另外，單個終端電阻也可以各自分開測量電阻。PT-CAN正常時，用萬用表測量CAN線的電壓，PTCAN-H的電壓為2.6 V、PT-CAN-L的電壓為2.3 V；圖19所示為PT-CAN的電壓波形，PT-CAN-H的電壓在2.5 V～3.5 V變化，PT-CAN-L的電壓在2.5 V～1.5 V變化。

圖18 PT-CAN電路

圖19 PT-CAN的正常電壓波形（截屏）

由于PT-CAN不能單線運行，當PT-CAN-H和PTCAN-L并聯電路總支上任意一根總線或2根總線都出現故障（斷路、短路），PT-CAN并聯電路分支上某一模塊任意一根總線或2根總線對搭鐵或對電源短路時，車輛快測后控制單元樹中所有控制單元不通信（一般不通信的控制單元顯示黃色，如圖20所示），同時會出現與該并聯電路相關的很多故障代碼（圖21），這主要是由于控制單元無法通信，導致信號不能接收和發出。

圖20 PT-CAN所有控制單元不通信在車輛快測后控制單元樹狀態（截屏）

圖21 PT-CAN并聯電路總支上總線故障列表（截屏）

雖然從控制單元通信和故障代碼上不能立即判斷出故障原因，但由于出現不同故障時的波形是不一樣的，因此可以通過測量波形進行故障區分：當PT-CAN-H和PTCAN-L波形重合，且為2.5 V（圖22），說明2根CAN線互相短路；如果PT-CAN-H和PT-CAN-L波形重合，且為0 V（圖23），說明2根CAN線處于休眠狀態；當其中一個波形被拉低向0 V變化，另一個波形為0 V時，說明為0 V總線對搭鐵短路（圖24和圖25）；當2個波形都為電源電壓時，說明其中電壓偏高一點的總線對電源短路（圖26和圖27）。對于總線斷路故障，在用萬用表測量時電壓為0 V（無電壓且車輛不休眠），所以無需測量波形，直接通過電阻法判斷導線通斷即可。

圖22 PT-CAN-H和PT-CAN-L互相短路的波形（截屏）

圖23 PT-CAN-H和PT-CAN-L處于休眠狀態的波形（截屏）

圖24 PT-CAN-H對搭鐵短路時的波形（截屏）

圖25 PT-CAN-L對搭鐵短路時的波形（截屏）

圖26 PT-CAN-H對電源短路時的波形（截屏）

圖27 PT-CAN-L對電源短路時的波形（截屏）

當PT-CAN上某一控制單元自身總線磨斷或控制單元內相關部分損壞時，與該控制單元相關的PT-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（一般模塊不通信的控制單元顯示為黃色，如圖28所示），并且會出現與該控制單元K-CAN不通信的相關故障代碼（圖29）。在進行故障排除時只需要做單個控制單元的供電、搭鐵和總線通斷測量即可。

圖28 PT-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29 PT-CAN并聯電路分支上某一控制單元不通信故障列表（截屏）

2.4 FlexRay總線（底盤系統總線）總線特性及故障快速診斷技巧

FlexRay是全新的總線系統和通信系統。通過FlexRay實現了行駛動態管理系統和發動機管理系統的聯網。對FlexRay的要求是，在電氣和機械電子元件之間提供可靠、實時和非常高效的數據傳輸。FlexRay具有性能強大的記錄功能，適用于車輛內分布式系統的實時數據傳輸，每個通道最大數據傳輸率為10 MBit/s。此值相當于PT-CAN數據傳輸率的20倍，因此只能用專用示波器來測量信號曲線（圖30）。系統接通，無總線通信時的電壓為2.5 V，有總線通信時的高電平信號為3.1 V，低電平信號為1.9 V。

圖30 FlexRay信號曲線變化趨勢（截屏）

FlexRay除支持更高的帶寬之外，還支持確定性的數據傳輸，并可進行容錯配置。這就是說，即使是在個別元件失效后，仍可允許剩余的通信系統運行。通過中央網關建立不同總線系統和FlexRay之間的連接。在FlexRay中，為避免向數據導線兩端的反射，使用電阻器進行終止（作為終端電阻），終端電阻阻值為90 Ω～110 Ω。通過總線信號喚醒FlexRay上的控制單元，盡管如此，仍通過便捷進入及起動系統（CAS）的輔助喚醒導線激活FlexRay上的大多數控制單元。喚醒導線與PT-CAN中原先的喚醒導線（總線端15 WUP）具有相同的功能。

FlexRay總線上的控制單元分為同步通道和非同步通信兩種，通過總線概覽圖或電路圖無法進行區別，必須通過拓撲結構圖進行查看。第5代7系和5系車只有1個同步通道（圖31），在ZGM、ICM、DSC和DME/DDE控制單元之間；全新3系和X系列具有2個同步通道（圖32），一個在FEM和ICM、DSC控制單元之間，一個在FEM和DME/DDE控制單元之間。各控制單元與中央網關相通信，彼此之間不一定通信。

圖31 F02（7系）FlexRay拓撲結構圖（最大裝備）

對于只有一個同步通道的車輛，為保證FlexRay無故障同步，至少需要2個控制單元與中央網關進行通信。例如，如果DSC失靈，還可以通過ICM和DME/DDE控制單元進行同步。如果FlexRay上所有控制單元不通信（圖33），且有與FlexRay上控制單元相關故障代碼（圖34）時，則故障應該是同步通道控制單元的FlexRay導線。

圖32 F35（3系）FlexRay拓撲結構圖（最小裝備）

圖33 F18（5系）FlexRay所有控制單元不通信在車輛快測后控制單元樹狀態（截屏）

對于有2個同步通道車輛，為保證FlexRay同步，至少需要1個同步通道與中央網關進行通信。如果FlexRay上所有控制單元不通信，則故障為中央網關；如果是FlexRay上部分控制單元不通信（圖35），且有與FlexRay上控制單元相關的故障代碼（圖36）時，則故障為該同步通道上的同步控制單元或相關FlexRay導線。

如果是FlexRay上單個控制單元不通信（圖37），且有與FlexRay上控制單元相關的故障代碼（圖38）時，則故障為非同步通道上的控制單元或相關FlexRay導線。

圖34 F18（5系）FlexRay同步通道不通信的相關故障代碼（截屏）

圖35 F35（3系）FlexRay部分控制單元不通信在車輛快測后控制單元樹狀態（截屏）

圖36 F35（3系）FlexRay某一同步通道不通信的相關故障代碼（截屏）

圖37 F18（5系）FlexRay單個控制單元不通信在車輛快測后控制單元樹狀態（截屏）

圖38 F18（5系）FlexRay非同步通道不通信的相關故障代碼（截屏）

3 總結

綜上所述，總線故障快速診斷的技巧無非就是通過快測查看控制單元通信狀態（有無發黃）和相關故障代碼進行初步判斷。

（1）單個控制單元發黃，可能故障部位主要是該控制單元的供電、搭鐵、相關支路總線與喚醒線、不帶終端電阻的控制單元。

（2）同一總線一片控制單元發黃（含全黃），可能故障部位主要是相關總線（如PT-CAN、K-CAN 、FlexRay同步通道）、網關、帶終端電阻的控制單元。

（3）不同總線個別控制單元發黃，可能故障部位主要是共用搭鐵或供電、供電總線端。

（4）不同總線一片控制單元發黃可能故障部位主要網關。

確定主要故障部位后，可再通過萬用表測量總線有無電壓來判斷具體故障點。如果電壓為0 V（無電壓），要進一步檢查導線的通斷；如果有電壓，要進一步測量總線波形，通過總線波形的特征鎖定故障點。

（續完）

2016-05-04）