宝马车总线特性及故障快速诊断技巧（二）

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（二）

江苏省无锡汽车工程中等专业学校（214153） 吴书龙

2.3 PT-CAN（动力传动系-CAN）总线特性及故障快速诊断技巧

由PT-CAN电路（图18）可以看出，PT-CAN用于连接发动机管理系统、自动变速器控制系统及安全和驾驶人辅助系统间的相互连接。PT-CAN的数据传输率为500 kBit/s，并采用双绞线结构，通过中央网关与其他总线系统相连，一般分成2条并联电路，PT-CAN不能单线运行，只要有一根CAN总线出现问题，相应线路上的所有控制单元都无法通信。PT-CAN通过唤醒线来唤醒。为避免信号反射，在2个CAN总线的控制上（在PT-CAN网络中的距离最远）分别连接一个120 Ω的终端电阻，这2个终端电阻并联，并构成一个60 Ω的等效电阻。断开供电电压后可在数据线之间测量该等效电阻的阻值，测量时，需要把一个便于拆装的控制单元从总线上脱开，然后在导线连接器上测量CAN-L和CAN-H导线之间的电阻。另外，单个终端电阻也可以各自分开测量电阻。PT-CAN正常时，用万用表测量CAN线的电压，PTCAN-H的电压为2.6 V、PT-CAN-L的电压为2.3 V；图19所示为PT-CAN的电压波形，PT-CAN-H的电压在2.5 V～3.5 V变化，PT-CAN-L的电压在2.5 V～1.5 V变化。

图18 PT-CAN电路

图19 PT-CAN的正常电压波形（截屏）

由于PT-CAN不能单线运行，当PT-CAN-H和PTCAN-L并联电路总支上任意一根总线或2根总线都出现故障（断路、短路），PT-CAN并联电路分支上某一模块任意一根总线或2根总线对搭铁或对电源短路时，车辆快测后控制单元树中所有控制单元不通信（一般不通信的控制单元显示黄色，如图20所示），同时会出现与该并联电路相关的很多故障代码（图21），这主要是由于控制单元无法通信，导致信号不能接收和发出。

图20 PT-CAN所有控制单元不通信在车辆快测后控制单元树状态（截屏）

图21 PT-CAN并联电路总支上总线故障列表（截屏）

虽然从控制单元通信和故障代码上不能立即判断出故障原因，但由于出现不同故障时的波形是不一样的，因此可以通过测量波形进行故障区分：当PT-CAN-H和PTCAN-L波形重合，且为2.5 V（图22），说明2根CAN线互相短路；如果PT-CAN-H和PT-CAN-L波形重合，且为0 V（图23），说明2根CAN线处于休眠状态；当其中一个波形被拉低向0 V变化，另一个波形为0 V时，说明为0 V总线对搭铁短路（图24和图25）；当2个波形都为电源电压时，说明其中电压偏高一点的总线对电源短路（图26和图27）。对于总线断路故障，在用万用表测量时电压为0 V（无电压且车辆不休眠），所以无需测量波形，直接通过电阻法判断导线通断即可。

图22 PT-CAN-H和PT-CAN-L互相短路的波形（截屏）

图23 PT-CAN-H和PT-CAN-L处于休眠状态的波形（截屏）

图24 PT-CAN-H对搭铁短路时的波形（截屏）

图25 PT-CAN-L对搭铁短路时的波形（截屏）

图26 PT-CAN-H对电源短路时的波形（截屏）

图27 PT-CAN-L对电源短路时的波形（截屏）

当PT-CAN上某一控制单元自身总线磨断或控制单元内相关部分损坏时，与该控制单元相关的PT-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（一般模块不通信的控制单元显示为黄色，如图28所示），并且会出现与该控制单元K-CAN不通信的相关故障代码（图29）。在进行故障排除时只需要做单个控制单元的供电、搭铁和总线通断测量即可。

图28 PT-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29 PT-CAN并联电路分支上某一控制单元不通信故障列表（截屏）

2.4 FlexRay总线（底盘系统总线）总线特性及故障快速诊断技巧

FlexRay是全新的总线系统和通信系统。通过FlexRay实现了行驶动态管理系统和发动机管理系统的联网。对FlexRay的要求是，在电气和机械电子元件之间提供可靠、实时和非常高效的数据传输。FlexRay具有性能强大的记录功能，适用于车辆内分布式系统的实时数据传输，每个通道最大数据传输率为10 MBit/s。此值相当于PT-CAN数据传输率的20倍，因此只能用专用示波器来测量信号曲线（图30）。系统接通，无总线通信时的电压为2.5 V，有总线通信时的高电平信号为3.1 V，低电平信号为1.9 V。

图30 FlexRay信号曲线变化趋势（截屏）

FlexRay除支持更高的带宽之外，还支持确定性的数据传输，并可进行容错配置。这就是说，即使是在个别元件失效后，仍可允许剩余的通信系统运行。通过中央网关建立不同总线系统和FlexRay之间的连接。在FlexRay中，为避免向数据导线两端的反射，使用电阻器进行终止（作为终端电阻），终端电阻阻值为90 Ω～110 Ω。通过总线信号唤醒FlexRay上的控制单元，尽管如此，仍通过便捷进入及起动系统（CAS）的辅助唤醒导线激活FlexRay上的大多数控制单元。唤醒导线与PT-CAN中原先的唤醒导线（总线端15 WUP）具有相同的功能。

FlexRay总线上的控制单元分为同步通道和非同步通信两种，通过总线概览图或电路图无法进行区别，必须通过拓扑结构图进行查看。第5代7系和5系车只有1个同步通道（图31），在ZGM、ICM、DSC和DME/DDE控制单元之间；全新3系和X系列具有2个同步通道（图32），一个在FEM和ICM、DSC控制单元之间，一个在FEM和DME/DDE控制单元之间。各控制单元与中央网关相通信，彼此之间不一定通信。

图31 F02（7系）FlexRay拓扑结构图（最大装备）

对于只有一个同步通道的车辆，为保证FlexRay无故障同步，至少需要2个控制单元与中央网关进行通信。例如，如果DSC失灵，还可以通过ICM和DME/DDE控制单元进行同步。如果FlexRay上所有控制单元不通信（图33），且有与FlexRay上控制单元相关故障代码（图34）时，则故障应该是同步通道控制单元的FlexRay导线。

图32 F35（3系）FlexRay拓扑结构图（最小装备）

图33 F18（5系）FlexRay所有控制单元不通信在车辆快测后控制单元树状态（截屏）

对于有2个同步通道车辆，为保证FlexRay同步，至少需要1个同步通道与中央网关进行通信。如果FlexRay上所有控制单元不通信，则故障为中央网关；如果是FlexRay上部分控制单元不通信（图35），且有与FlexRay上控制单元相关的故障代码（图36）时，则故障为该同步通道上的同步控制单元或相关FlexRay导线。

如果是FlexRay上单个控制单元不通信（图37），且有与FlexRay上控制单元相关的故障代码（图38）时，则故障为非同步通道上的控制单元或相关FlexRay导线。

图34 F18（5系）FlexRay同步通道不通信的相关故障代码（截屏）

图35 F35（3系）FlexRay部分控制单元不通信在车辆快测后控制单元树状态（截屏）

图36 F35（3系）FlexRay某一同步通道不通信的相关故障代码（截屏）

图37 F18（5系）FlexRay单个控制单元不通信在车辆快测后控制单元树状态（截屏）

图38 F18（5系）FlexRay非同步通道不通信的相关故障代码（截屏）

3 总结

综上所述，总线故障快速诊断的技巧无非就是通过快测查看控制单元通信状态（有无发黄）和相关故障代码进行初步判断。

（1）单个控制单元发黄，可能故障部位主要是该控制单元的供电、搭铁、相关支路总线与唤醒线、不带终端电阻的控制单元。

（2）同一总线一片控制单元发黄（含全黄），可能故障部位主要是相关总线（如PT-CAN、K-CAN 、FlexRay同步通道）、网关、带终端电阻的控制单元。

（3）不同总线个别控制单元发黄，可能故障部位主要是共用搭铁或供电、供电总线端。

（4）不同总线一片控制单元发黄可能故障部位主要网关。

确定主要故障部位后，可再通过万用表测量总线有无电压来判断具体故障点。如果电压为0 V（无电压），要进一步检查导线的通断；如果有电压，要进一步测量总线波形，通过总线波形的特征锁定故障点。

（续完）

2016-05-04）