宝马车总线特性及故障快速诊断技巧（一）

江苏省无锡汽车工程中等专业学校（214153）　吴书龙

宝马车总线特性及故障快速诊断技巧（一）

江苏省无锡汽车工程中等专业学校（214153）吴书龙

1　总线系统概述

宝马车将总线系统分为主总线和子总线。主总线（表1）系统负责控制单元之间跨系统的数据交换，其中包括诊断、编程和设码等系统功能。子总线（表2）系统负责某个功能分组内的数据交换，主要采用BSD和 LIN总线。由表1和表2可以看出，不同总线系统的数据传输速率和传输方法不同，为确保不同总线系统之间各控制单元之间的通信，用网关作为总线系统之间的接口，使数据交换成为可能，中央网关模块（ZGM）负责将信息从一个总线系统传递至另一个总线系统。随着驾驶人辅助系统和舒适娱乐系统的普及，车上电子装置和控制单元越来越多，为便于数据的交换和管理，宝马车总线系统经历了多次演变（图1）。最新的控制单元集中方案将ZGM集成在BDC内，通过星形连接器连接方式使所有主总线系统相互连接，将不同协议和数据传递速率的信息转换到其他总线系统上，使各总线系统提供的信息可以综合利用。另外，ZGM通过以太网可将编程数据传输到车辆上。

表1 宝马车主总线

表2 宝马车子总线

2　常见总线特性及故障快速诊断技巧

下面从K-CAN、LIN、PT-CAN、FlexRay四种常见总线的特性进行分析，归纳出总线故障快速诊断的技巧。

2.1 K-CAN（车身-CAN）总线特性分析及故障快速诊断技巧

图1 宝马车总线系统的演变

K-CAN 电路如图2所示，K-CAN数据传输率为100 kBit/s，采用双绞线结构，通过中央网关模块（ZGM）与其他总线系统相连，一般分成2条并联电路。K-CAN通过总线来唤醒，无需附加唤醒导线；K-CAN使用的是逻辑电阻，没有终端电阻。K-CAN正常时，K-CAN-H的电压为0.2 V，K-CAN-L的电压为4.8 V，其正常波形如图3所示，K-CAN-H在0 V～4 V变化，K-CAN-L在5V～1 V变化。

图2 K-CAN电路

当K-CAN-H和K-CAN-L互短、并联电路总支上任意一根总线对搭铁或对电源短路时，K-CAN可单线运行，车辆快测后，控制单元树中没有不通信的控制单元（一般不通信的控制单元显示黄色，如图4所示），但都会出现与该并联电路相关的很多故障代码（图5），此时可以通过测量波形进行故障区分：如果K-CAN-H和K-CAN-L的波形重合（图6），则说明2根线互短；当其中一个波形正常变化，另一个波形为电源电压或0 V时，说明该总线对电源或对搭铁短路（图7和图8）。

当K-CAN并联电路总支上2根总线同时磨断或网关内相关部分损坏时，K-CAN总线无法运行，车辆快测后控制单元树中所有相关控制单元不通信（一般模块不通信的控制单元显示黄色，如图9和图10所示），并且会出现与K-CAN 不通信相关的故障代码（图11）。

图3 K-CAN的正常波形（截屏）

图4 K-CAN并联电路总支上单一总线故障在车辆快测后控制单元树状态（截屏）

图5 K-CAN并联电路总支上单一总线故障列表（截屏）

图6 K-CAN-H和K-CAN-L互短的波形（截屏）

当K-CAN并联电路分支上某一控制单元任意一根总线对搭铁或对电源短路时，K-CAN可单线运行，车辆快测后控制单元树中没有不通信的控制单元（一般不通信的控制模块显示黄色，如图4所示），但会出现与该控制单元相关的故障代码（如图12）。同样，可以通过测量波形进行故障区分：当其中一个波形正常变化，另一个波形为电源电压或0 V时，说明该总线对电源或对搭铁短路（如图7和图8）。

图7 K-CAN-H对电源短路的波形（截屏）

图8 K-CAN-L对搭铁短路的波形（截屏）

图9 K-CAN上某一并联电路不通信在车辆快测后控制单元树状态（截屏）

当K-CAN上某一控制单元自身2根总线同时磨断或控制单元内相关部分损坏时，与该控制单元相关的K-CAN总线无法运行，车辆快测后控制单元树中该控制单元不通信（一般不通信的控制单元显示为黄色，如图13所示），并且会出现与该控制单元K-CAN 不通信相关的故障代码（如图14）。

图10 K-CAN上网关不通信在车辆快测后控制单元树状态（截屏）

图11 K-CAN并联电路总支上不通信故障列表（截屏）

图12 K-CAN并联电路分支上某一总线故障列表（截屏）

2.2 LIN总线特性分析及故障快速诊断技巧

LIN是一个单线系统形式的子总线，实现主控单元和副控制单元之间快速、安全的通信，例如脚部空间控制单元至驾驶人侧车门开关组和外后视镜的连接（图15）。其供电电压和信号传输电压与蓄电池电压相同。在 LIN 总线系统中，始终仅安装一个主控制单元，最多可以连接 16个用户（即所谓的副控制单元）。没有规定的总线结构，数据传输速率为9.6 kBit/s～19.2 kBit/s，由于数据传输速率小，无需终端电阻。

图13 K-CAN上某一控制单元不通信在车辆快测后控制单元树状态（截屏）

图14 K-CAN并联电路分支上某一控制单元不通信故障列表（截屏）

图15 脚部空间控制单元（FRM）LIN总线示例

当LIN总线相关组件上出现故障时，需要根据电路图执行相关元件的动作测试和状态查询。如果状态查询或元件动作测试成功执行，则LIN 总线上的通信无故障，在这种情况下无需在相关 LIN总线上执行其他故障查询。如果状态查询或元件动作测试不成功，针对相关组件和伺服机构需要根据电路图检查 LIN总线相关组件的供电和搭铁连接情况；当供电和搭铁均正常时，需要测量LIN总线波形（图16）。

针对LIN总线上的控制单元不通信且供电和搭铁均正常时，测量LIN总线波形，如图17所示，在 LIN 总线上识别到一个恒定的占优势地位的信号时，需进一步测量相关LIN 总线导线是否对正极和搭铁短路、是否断路及相关连接器连接是否接触不良。

图16 LIN总线正常波形（截屏）

图17 LIN总线故障波形（截屏）

（未完待续）

（2016-04-10）