新能源汽车CANBUS数据传输系统检修课件.ppt

项目五￿￿活塞连杆组故障诊断与修复新能源汽车CAN-BUS数据传输系统检修 学习任务￿10￿￿活塞连杆组故障诊断与修复CAN-BUS￿系￿统￿检￿修￿￿￿￿学习目标　　　　1.了解宝马汽车CAN-BUS的工作原理；￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿2.能掌握宝马汽车在用总线的种类及特点；￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿3.能掌握宝马新能源车辆高压组件的信息传递路径￿￿￿￿任务描述　　在F15￿PHEV车辆上按要求对K-CAN、PT-CAN总线进行波形测量和故障模拟￿￿￿￿（一）宝马汽车数据总线系统的组成　　宝马汽车的数据总线系统原则上分为两组,即主总线系统、￿子总线系统主总线系统负责跨系统的数据交换，子总线系统负责系统内的数据交换这些系统用于交换特定系统内相对数据量较少的数据1）主总线系统以太网、￿FlexRay、K-CAN、K-CAN2￿、MOST、PT-CAN￿和￿PT-CAN22）子总线系统BSD、D-CAN￿(诊断￿CAN)、LIN、Local-CAN一、信息收集￿￿￿￿（二）宝马汽车各数据总线的特点1.车身CAN (K-CAN)￿￿￿￿￿￿￿K-CAN用于部件的低数据传输率通信。

K-CAN通过中央网关模块也可与其他总线系统连接一些￿K-CAN￿中的控制单元使用一根￿LIN总线作为子总线连接K-CAN￿的数据传输率为100kBit/s，并采用双绞线结构（两根绞合的导线￿）K-CAN可在故障情况下作为单线总运行2.车身CAN2(K-CAN2)￿￿￿￿￿￿￿K-CAN2用于控制单元的高数据传输率通信K-CAN2通过中央网关模块也可与其他总线系统连接一根LIN总线作为子总线连接在K-CAN2内的所有控制单元上K-CAN2的数据传输率为500kBit/s，并采用双绞线结构一、信息收集￿￿￿￿（二）宝马汽车各数据总线的特点3.传动系CAN(PT-CAN)￿￿￿￿￿￿￿PT-CAN将发动机控制与变速箱以及安全和驾驶者辅助系统范围内的相连接通过连接至各个系统的分支线构成线形结构PT-CAN的数据传输率为500kBit/s，并采用双绞线结构4.动力传动系CAN2(PT-CAN2)￿￿￿￿￿￿￿PT-CAN2是发动机控制范围内的PT-CAN的一个冗余，也用于将信号传送至燃油泵控制PT-CAN2数据传输率为500kBit/s，结构是双导线配以辅助唤醒导线一、信息收集￿￿￿￿（二）宝马汽车各数据总线的特点5.以太网￿￿￿￿￿￿￿以太网是一种供应商中立的、通过电缆连接的网络技术，其使用TCP/IP（Transmission￿Control￿Protocol/￿Internet￿Protocol，传输控制协议/互联网络协议）协议和UDP（User￿Datagramm￿Protocol，用户数据报协议）协议作为传输协议。

6.FlexRay￿￿￿￿￿￿￿每个通道最大数据传输率高达10MBit/s，FlexRay明显快于现在的车辆中在车身和驱动机构/底盘范围内使用的数据总线中央网关模块（ZGM）建立不同的总线系统和FlexRay之间的连接根据车辆的装备状态在ZGM中有一个或两个各带有四个总线驱动器的星形耦合器总线驱动器将控制单元的数据通过通信控制器传输至中央网关模块(ZGM)受到限定的数据传输确保每条信息实时传输给定时控制的部件，实时表示在规定的时间内进行传送一、信息收集￿￿￿￿（二）宝马汽车各数据总线的特点7.MOST总线系统￿￿￿￿￿￿￿MOST是一种用于多媒体应用的数据总线技术MOST总线使用光脉冲用于数据传输，其结构为环形结构环形结构中的数据传输只沿一个方向进行只有中央网关模块才能实现MOST总线和其他总线系统之间的数据交换车辆信息电脑用作主控制单元，其余总线系统的网关是中央网关模块￿￿￿￿￿￿￿多数情况下车辆的总线系统（主总线系统和子总线系统）通过一个总体概览表示每个总线系统都分配有一种颜色（与车辆中电缆的颜色相同）另外还要考虑总线导线的数量（单线，双线）一、信息收集￿￿￿￿（三）F15￿PHEV数据总线系统的组成￿￿￿￿￿￿￿F15￿PHEV￿总线系统在F15￿总线系统（图10-1）的基础上对总线系统、子总线系统和控制单元都进行了一定的调整，增加和取消了一些控制单元。

由此形成的￿F15￿PHEV总线概览如图10-2所示图10-1、图10-2中数字与字母含义见表10-1一、信息收集￿￿￿￿（三）F15￿PHEV数据总线系统的组成￿￿￿￿￿￿￿一、信息收集图10-1 F15总线概览￿￿￿￿（三）F15￿PHEV数据总线系统的组成￿￿￿￿￿￿￿一、信息收集图10-2 F15 PHEV 总线概览￿￿￿￿（三）F15￿PHEV数据总线系统的组成￿￿￿￿￿￿￿一、信息收集￿￿￿￿（四）F15￿PHEV新增控制单元1.电机电子装置EME￿￿￿￿￿￿￿电机电子装置（图10-3）的任务是控制和调节高电压车载网络内的永励式同步电机为此需要一个双向DC/AC转换器将高电压蓄电池单元的高电压直流电压转化为用于电机的三相交流电压电机处于发电机运行模式时，通过整流器为高电压蓄电池单元重新充电此外在EME内还集成了一个DC/DC转换器，用于为低电压车载网络供电一、信息收集￿￿￿￿（四）F15￿PHEV新增控制单元1.电机电子装置EME￿￿￿￿￿￿￿一、信息收集图10-3 电机电子装置EME1-电机电子装置EME;2-用于控制电动真空泵的输出级;3-用于控制电动冷却液泵的输出级（EME的冷却液循环回路）;4-用于控制截止阀的输出级;5-FlexRay终端电阻;6-高电压触点监控信号导线;7-电机（整体）;8-温度传感器（NTC电阻）测量电机输出端的冷却液温度;9-转子位置传感器;10-安全型蓄电池接线柱SBK;11-附加蓄电池安全型蓄电池接线柱SBK2;12-附加12V蓄电池;13-12V蓄电池;14-智能型蓄电池传感器2IBS2;15-智能型蓄电池传感器IBS;16-单向DC/DC转换器;17-DC/DC转换器上的温度传感器（NTC电阻）;18-双向DC/AC转换器;19-DC/AC转换器上的温度传感器（NTC电阻）;20-碰撞和安全模块;21-车内空间截止阀;22-电动冷却液泵（80W）;23-电动真空泵;24-便捷充电电子装置KLE￿￿￿￿（四）F15￿PHEV新增控制单元1.电机电子装置EME￿￿￿￿￿￿￿EME与PT-CAN、PT-CAN2和FlexRay相连，其作用如下：（1）发送碰撞信号的ACSM信号导线。

2）控制车内空间空调膨胀截止阀3）高电压触点监控电路输入端和输出端（EME控制单元分析信号并在电路断路时关闭高电压系统，形成SME的冗余）4）控制电动真空泵5）控制电动冷却液泵6）分析电机的转子位置传感器信号7）分析电机的温度传感器信号8）附加蓄电池的智能型蓄电池传感器IBS2信号传输9）连接充电接口模块LIM的信号导线一、信息收集￿￿￿￿（四）F15￿PHEV新增控制单元2.蓄能器管理电子装置SME￿￿￿￿￿￿￿SME控制单元集成在高电压蓄电池单元内为了尽可能延长高电压蓄电池单元的使用寿命，SME控制单元负责在严格规定的范围内（充电状态和温度）运行蓄电池此外，SME控制单元还负责启动和关闭高电压系统及安全功能（例如高电压触点监控）以及确定高电压蓄电池单元可用功率SME通过PT-CAN2与其他控制单元通信一、信息收集￿￿￿￿（四）F15￿PHEV新增控制单元3.电池监控电子装置（电池监控电路CSC）￿￿￿￿￿￿￿局域CAN使SME控制单元与电池监控电子装置CSC相互连接并通过一个专用局域CAN连接安全盒S-BOX，如图10-4所示一、信息收集图10-4 F15 PHEV局域CAN系统电路图1、2-CSC导线束局域CAN终端电阻；3-SME局域CAN终端电阻；4-安全盒局域CAN终端电阻；5-高电压蓄电池单元￿￿￿￿（四）F15￿PHEV新增控制单元3.电池监控电子装置（电池监控电路CSC）￿￿￿￿￿￿￿为确保F15￿PHEV所用锂离子电池正常运行，必须遵守特定边界条件：电池电压和电池温度不允许低于或高于特定数值，否则可能导致电池持续损坏。

因此高电压蓄电池单元带有多个称为电池监控电路CSC的电池监控电子装置共有6个CSC通过1个局域CAN相互通信局域CAN将所有CSC彼此连接在一起，用于与SME进行通信此时SME控制单元执行主控功能，它是一个最大12￿V的低电压导线束一、信息收集￿￿￿￿（四）F15￿PHEV新增控制单元4.电动制冷剂压缩机EKK￿￿￿￿￿￿￿在F15￿PHEV上使用与之前BMW￿ActiveHybrid车辆一样的电动制冷剂压缩机为了能够提供所需功率，电动制冷剂压缩机EKK通过高电压驱动EKK可在所有行驶情况下确保空调系统的制冷剂循环回路通畅除冷却车内空间外，还通过制冷剂循环回路对高电压蓄电池单元的冷却液循环回路进行冷却（图10-5）EKK控制单元位于制冷剂压缩机壳体内，通过LIN总线与IHKA连接一、信息收集￿￿￿￿（四）F15￿PHEV新增控制单元4.电动制冷剂压缩机EKK￿￿￿￿￿￿￿一、信息收集图10-5 电动制冷剂压缩机EKK模型图1-高温高压气态制冷剂接口（压力管路）；2-低温低压气态制冷剂接口（抽吸管路）；3-EKK高电压插头；4-消声器；5-电动制冷剂压缩机EKK；6信号插头￿￿￿￿（四）F15￿PHEV新增控制单元4.电动制冷剂压缩机EKK￿￿￿￿￿￿￿由IHKA控制单元探测并确定是否需要以及需要多少冷却功率的要求。

一方面，冷却车内空间的要求可能直接来自客户；另一方面，SME控制单元也可能以总线信息形式向IHKA控制单元发出冷却高电压蓄电池单元的要求IHKA控制单元协调这些冷却要求并通过LIN总线起动电动制冷剂压缩机一、信息收集￿￿￿￿（四）F15￿PHEV新增控制单元5.电气加热装置EH￿￿￿￿￿￿￿由于采用混合动力方案，BMW￿X40e内燃机在很多行驶情况下产生的余热显著降低，无法使冷却液循环回路加热至所需温度，因此，F15￿PHEV带有一个电气加热装置（图10-6）其工作原理与连续加热器基本相同（图10-7）EH控制单元位于电气加热装置壳体内，通过LIN总线与IHKA连接IHKA控制单元通过LIN总线发送加热装置接通要求一、信息收集￿￿￿￿（四）F15￿PHEV新增控制单元5.电气加热装置EH￿￿￿￿￿￿￿一、信息收集图10-6 F15 PHEV电气加热装置EH模型图1-冷却液供给管路接口;2-冷却液回流管路接口;3-电气加热装置输出端冷却液温度传感器;4-高电压插头接口;5-3个加热线圈￿￿￿￿（四）F15￿PHEV新增控制单元5.电气加热装置EH￿￿￿￿￿￿￿一、信息收集图10-7 F15 PHEV电气加热装置的系统方框图1-低电压插头;2-电气加热装置EH控制单元印刷电路板温度传感器;3-回流管路内冷却液温度传感器;4-电气加热装置EH（控制单元）;5-高电压插头内的电桥;6-高电压蓄电池单元;7-电机电子装置EME;8-EME内的双向AC/DC转换器;9-电机;10-电气加热装置上的高电压插头;11-加热线圈3内电流过高时关闭硬件;12-加热线圈2内电流过高时关闭硬件;13-加热线圈1内电流过高时关闭硬件;14-用于加热线圈1的电子开关（Power MOSFET）；15-加热线圈2的电子开关；16-加热线圈3的电子开关；17-加热线圈1；18-加热线圈2；19-加热线圈3￿￿￿￿（四）F15￿PHEV新增控制单元6.智能型蓄电池传感器2￿￿￿￿￿￿￿智能型蓄电池传感器2监控附加蓄电池的电流、电压和电极温度。

通过LIN总线将监控结果传输至EME7.燃油箱功能电子系统TFE￿￿￿￿￿￿￿燃油箱功能电子系统TFE通过燃油箱内的压力和温度传感器监控当前运行状态并通过开启燃油箱隔离阀控制压力下降情况因此，经过清洁的汽油蒸汽可通过活性炭罐进入环境中此时用于锁止燃油箱盖板的执行机构受控，燃油箱盖板和燃油箱盖可以手动方式打开一、信息收集￿￿￿￿（四）F15￿PHEV新增控制单元8.便捷充电电子装置KLE￿￿￿￿￿￿￿通过便捷充电电子装置（图10-8）可使车辆与交流电网充电站进行通信，从而进行高电压蓄电池充电可通过所有可自由使用的插接连接件和全球的交流电网来运行便捷充电电子装置便捷充电电子装置将交流电网电压转化为高电压直流电压，从而为车上的高电压蓄电池单元充电在驻车状态下，通常是夜间，在车库内进行车辆充电在此必须根据可提供的交流电网功率对充电过程进行调节一、信息收集￿￿￿￿（四）F15￿PHEV新增控制单元8.便捷充电电子装置KLE￿￿￿￿￿￿￿一、信息收集图10-8 便捷充电电子装置KLE1-低电压接口；2-充电盖板高电压接口；3-回流至冷却系统；4-电机电子装置高电压接口；5-电气加热装置高电压接口；6-电动制冷剂压缩机高电压接口；7-从电机电子装置供给￿￿￿￿（四）F15￿PHEV新增控制单元8.便捷充电电子装置KLE￿￿￿￿￿￿￿此外，便捷充电电子装置还带有用于电动制冷剂压缩机EKK和电气加热装置EH的高电压接口。

因此只要充电电缆与交流电网相连就会在不汲取高电压蓄电池单元能量的情况下通过冷却或加热对车辆进行预先空气调节此外，便捷充电电子装置还控制充电插头和充电盖板的锁止装置充电插头周围的照明和显示装置也通过便捷充电电子装置进行控制便捷充电电子装置以高于94%的效率运行这些高功率输出端产生的热量又可能会使其他组件例如电子控制装置形成危险因此，必须对相应组件进行充分冷却所以，将便捷充电电子装置接入电机电子装置的冷却液循环回路内一、信息收集￿￿￿￿（四）F15￿PHEV新增控制单元8.便捷充电电子装置KLE￿￿￿￿￿￿￿在便捷充电电子装置上总共有四个高电压接口，用于连接至其他高电压组件的导线高电压接口见表10-2一、信息收集￿￿￿￿（四）F15￿PHEV新增控制单元9.车辆发声器VSG￿￿￿￿￿￿￿VSG控制单元在50km/h以下车速时产生噪声，从而在纯电动行驶期间引起其他道路使用者的注意某些国家（例如中国、日本、韩国）法规要求使用车辆发声器（图10-9），因此安装情况根据具体国家型号而定一、信息收集图10-9 车辆发声器VSG￿￿￿￿（五）调整的控制单元￿￿￿￿￿￿￿为了能在所有运行状态下控制电动制冷剂压缩机EKK，F15￿PHEV车型对IHKA单元在总线上的位置进行了相应调整。

EKK控制单元通过LIN总线与IHKA连接￿￿￿￿￿￿￿为了能够显示行驶准备、电动行驶、制动能量回收利用和高电压蓄电池单元充电状态等其他与行驶相关的内容，F15￿PHEV车型对KOMBI单元在总线上的位置进行了相应调整此外，在检查控制信息中增加了混合动力特有信息￿￿￿￿￿￿￿数字式发动机电子系统DME的软件针对电机/内燃机扭矩协调进行了相应调整￿￿￿￿￿￿￿一、信息收集￿￿￿￿（五）调整的控制单元￿￿￿￿￿￿￿全世界所有混合动力车辆都要求配备翻车识别装置，以便发生翻车事故时停用高电压系统通过集成在ICM控制单元内的传感器（滚动速率传感器和垂直加速度传感器）实现翻车识别功能ACSM针对传感器信号分析进行了相应调整附加蓄电池的安全型蓄电池接线柱可根据需要由ACSM触发￿￿￿￿￿￿￿动态稳定控制系统DSC的软件也针对能量回收式制动进行了相应调整其中包括读取直接与DSC控制单元连接的制动踏板行程传感器信号￿￿￿￿￿￿￿EGS控制单元针对调整后的变速箱进行了相应调整例如电动变速箱油泵通过EGS控制单元进行控制￿￿￿￿￿￿￿由于调整了总线端控制（行驶准备），因此对CAS控制单元内的软件也进行了相应调整。

一、信息收集￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿在F15￿PHEV车辆上按要求对K-CAN、PT-CAN总线进行波形测量和故障模拟一）准备工作￿￿￿￿￿￿￿在F15￿PHEV车辆上按要求对K-CAN、PT-CAN总线进行波形测量，并准备如下实训设备、仪器设备、工量具：（1）车辆：F15￿PHEV宝马汽车一辆2）工量具、仪器设备：K-CAN、PT-CAN测量用适配器，ISTA诊断电脑，IMIB测量仪3）辅助工具：二氧化碳灭火器、碎布、手电筒二）技术要求与注意事项（1）在进行相关测量前，维修人员必须确认适配器正确连接到位2）在测量电压时，请勿虚接，以免出现短路，造成不必要的财产损失二、任务实施￿￿￿￿（三）操作步骤（1）断开所有外接充电设备，关闭点火开关，等车辆休眠后拔出高压安全开关并上锁2）打开点火开关，确认高压电已断电，关闭点火开关，断开低压蓄电池负极，用布包好以防接通3）连接好K-CAN、PT-CAN测量用的适配器，连接蓄电池负极，打开点火开关4）在相关端子上对K-CAN、PT-CAN进行相关测量二、任务实施。