汽车总线的类型、故障特点&案例分析

1.  总线类型

美国汽车工程师协会（SAE）根据数据传输速度的不同，将车用网络区分为以下类型。

A类

数据传输速率为1～10kbit/s，适合使用于对即时性要求不高的系统控制，其通信协议主要有LIN、TTP（Time-TriggeredProtocol）/A等，应用范围如中控门锁、电动车窗、电动座椅与灯光照明等。

B类

数据传输速率为10～125kbit/s，其相关的通信协议主要有CAN B（中速CAN）、SAEJ1850（OBDⅡ）、VAN（VehicleAreaNetwork）等，应用范围如电子车辆信息中心、故障诊断与仪表信息显示等。

C类

数据传输速率为125kbit/s～1Mbit/s，其相关的通信协议主要有CAN C（高速CAN）、TTP（Time-TriggeredProtocol）/C等，主要应用于动力与传动系统的控制。

其他类型

除以上三类之外，如果数据传输速率在1～10Mbit/s，其相关的通信协议则还有FlexRay、Byteflight，可支持线控驾驶（X-by-wire），以及数据传输速率为10Mbit/s以上的D2B、MOST、IDB等，此类通信协议主要应用于汽车导航、影音系统等多媒体资讯娱乐应用。

另外，根据车辆上各节点（控制模块）连接的方式，车用网络系统可区分为环形串联、总线（BUS）及星形连接。

2.  总线特点

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CAN总线特点

CAN总线是用以传输数据的双向数据线，最常用的介质是双绞线，如通过CAN总线发送给各控制单元，各控制单元接收后进行计算。

总线系统结构

为了防止外界电磁波干扰和向外辐射，CAN总线采用两条线缠绕在一起，两条线上的电位是相反的，如果一条线上的电压是5V，另一条线就是0，两条线的电压和总等于常值，而且所产生的电磁场效应也会由于极性相反而互相抵消。因此采用此种方法，CAN总线可得到保护而免受外界电磁场干扰，同时CAN总线向外界辐射也保持中性，即无辐射。

CAN总线上的每个节点（ECU）都有自己的地址，连续监视着总线上发出的各种数据，使所收到的数据地址与自身地址吻合。

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LIN总线特点

LIN（LocalInterconnectNetwork，内联局域网）是一种低成本的局部互联的串行通信网络协议，适用于对数据速率传输要求较低的场合。

LIN总线的目标是为车载网络（如CAN总线）提供辅助功能。LIN总线是单线式总线，仅靠一根导线传输数据。主要用在防盗系统、自适应前照灯、氙气前照灯、驾驶人侧开关组件、外后视镜、中控门锁、电动天窗、空调系统的鼓风机、加热器控制等。

LIN总线

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MOST总线特点

MOST是MediaOrientedSystemsTransport的缩写，即面向媒体的传输系统。MOST总线单向（封闭环）传输，用于通信和信息娱乐领域。

MOST总线是以光纤总线为传输媒体的高速网络，其传输速度可达25Mbit/s，并且在减重和抗干扰方面有独特的优势。

MOST网络技术结构是一个环状结构，光信号从一个节点传送到另一个节点，接收设备收到信号后，将其转换成电信号，再由MOST处理器进行处理，最终转换成光信号。

例如，如下图所示，信息娱乐系统控制单元的数据交换通过MOST总线进行。它可以达到非常高的数据传输率，例如在传输音频数据时需要的那样。电视调谐器、倒车摄像头或DVD换碟机的图像信号以FBAS信号的形式通过模拟视频线传输到信息电子设备1控制单元J794。

MOST总线环形拓扑图

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FlexRay总线

FlexRay总线是双线式总线系统，其数据传输速率为10Mbit/s。这两根总线导线一根标为正总线（导线颜色为粉红色），另一根标为负总线（导线颜色为绿色）。

FlexRay总线在单线状态时是无法工作的，因为工作中要对这两条线之间的电位差进行分析。目标是在电气与机械电子组件之间实现可靠、实时、高效的数据传输，以确保满足汽车网络技术的需要。

FlexRay总线拓扑图

对于FlexRay总线来说，其诊断接口起着控制器的作用。在J533上有4个FlexRay总线分支，连接8个控制单元（指配备齐了所有装备时）。每个分支末端的控制单元都配备了一个低阻值电阻，中间的控制单元有一个高阻值内电阻。理论上讲，每个分支范围内导线长度最长不应超过12m。

3.  总线系统故障特点

01  电源系统故障引起的CAN总线故障

车载网络传输系统的核心部分是含有通信芯片的电控模块ECM。电控模块ECM的正常工作电压为10.5～15.0V。如果汽车电源系统提供的工作电压低于该值，就会造成一些对工作电压要求高的电控模块ECM出现短暂的停滞工作，从而使整个车载网络传输系统出现短暂的无法通信的情况。这种现象就如同用故障诊断仪在未启动发动机时就已经设定好要检测的传感器界面，当发动机启动时，由于电压下降导致通信中断，致使故障诊断仪又回到初始界面。

02  节点故障

节点是车载网络传输系统中的电控模块，因此节点故障就是电控模块故障，包括软件故障和硬件故障。软件故障即传输协议或软件程序有缺陷或冲突，从而使车载网络传输系统通信出现混乱或无法工作，这种故障一般成批出现，且无法维修；硬件故障一般由于通信芯片或集成电路故障，造成车载网络传输系统无法正常工作。对于采用低版本信息传输协议的汽车CAN总线系统，如果有节点故障，将出现整个汽车多路传输系统无法工作。

03  链路故障

当车载网络传输系统的链路出现故障时，如通信线路的短路、断路及线路物理性质引起的通信信号衰减或失真，都会引起多个电控单元无法工作或电控系统错误动作。判断是否为链路故障时，一般采用示波器或汽车专用光纤诊断仪来观察通信数据信号是否与标准通信数据信号相符，也可借助故障检测仪测出关于总线的故障码。

4.  维修案例

故障现象：

某老款迈腾1.8T轿车，车辆无法自动落锁。

故障诊断与检查：

（1）执行故障诊断仪检查车辆自动落锁功能，用引导性功能启用此功能，车辆仍然无法启用此功能。

（2）进入网关列表，如下图所示，所有的舒适系统控制单元都显示“故障”或“无法达到”。

数据流

利用故障诊断仪能够单独进入每个控制单元，但进入控制单元时偶尔会出现控制单元无反应的提示。

（3）进入网关后，发现在网关里面出现的是“舒适系统数据总线处于单线模式下/断路”。正常应该显示“双线模式”。

（4）通过上面的数据可以看出，驾驶员侧车门处于单线模式。拆下左前门线束插头，用万用表测量驾驶员侧车门J386与网关J533间的CAN总线，发现CAN-L线断路。修复CAN-L线，再次进行检查诊断，发现故障依旧存在，网关里面还是单线模式。

（5）再次拆下网关插头，测量J533与J386间的CAN总线，此时线路连接正常。将网关插头装回，此时再次读取数据流，显示正常。摇动网关插头后再次出现单线模式，说明网关插头或网关存在接触不良的故障。

故障排除：

更换网关，对舒适CAN-L线路进行修复。

故障原因分析：

该车故障是由两个故障组合在一起的，诊断故障时应先按控制单元所给的提示进行维修。由于舒适总线具有单线模式，只有当网关出现接触不良引起舒适系统接收不到车速信号时，才会表现故障，不能自动落锁。

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本期内容来源

《汽车电工从入门到精通》 | 周晓飞 主编 | 2019年11月出版

◎ 这是一本适合汽车电工入门与提高的书籍，内容涉及汽车电工的方方面面。上篇重点介绍汽车电气系统各大组成部件的构造原理；下篇结合视频讲解，重点介绍汽车电工维修基本知识和操作技能。