奥迪A6总系系统检修.docx
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奥迪A6总系系统检修
摘要
本文主要介绍了总线系统的结构、工作原理以及简单的检修方法。
主要说明了总线系统在汽车上的广泛运用，也主要说明了总线系统的重要性。
总线系统凭借着本身的高性能，越来越受到汽车电子行业的广泛应用。
已成为该领域最主导的因素所在。
总线是计算机网络与工业控制的产物，对于汽车工业而言，它的实时性、灵活性、可靠性、低成本以及良好的故障诊断和纠错能力都有着很大的吸引力及市场空间。
总线作为控制器联网的手段，已广泛应用于各品牌汽车。
相信总线技术将会成为汽车领域的发展途径。
关键词：
奥迪A6总线系统结构与原理检修
引言
在当前的汽车产业中，出于对安全性、舒适性、方便性、低公害、低成本的要求，各种各样的电子控制系统被开发了出来。
由于这些系统之间通信所用的数据类型及对可靠性的要求不尽相同，由多条总线构成的情况很多，线束的数量也随之增加。
为适应“减少线束的数量”、“通过多个LAN，进行大量数据的高速通信”的需要，1986年德国电气商博世公司开发出面向汽车的CAN通信协议。
此后，CAN通过ISO11898及ISO11519进行了标准化，现在在欧洲已是汽车网络的标准协议。
总线越来越受到人们的重视。
国外已有许多大公司的产品采用了这一技术。
现代汽车越来越多地采用电子装置控制,如发动机的定时、注油控制,加速、刹车控制（ASC）及复杂的抗锁定刹车系统（ABS）等。
由于这些控制需检测及交换大量数据,采用硬接信号线的方式不但烦琐、昂贵,而且难于解决问题,采用CAN总线上述问题便得到很好的解决。
本文主要对总线系统组成、工作原理以及简单的检修方式的介绍，了解总线系统在汽车行业的重要性。
第一章CAN总线
1.1驱动系统CAN总线
1.1.1驱动系统CAN总线组成
如图1-1所示，驱动系统CAN总线连接发动机控制单元、变速器控制单元、制动ESP控制单元、安全气囊控制单元、电子驻车制动控制单元、大灯照程调节系统控制单元等。
图1-1驱动系统CAN总线组成
1.1.2驱动系统CAN总线特点。
1.500kbit/s特高速传输。
2.级别CAN/C。
3.双绞线:
CAN-High线为橙色/黑色，CAN-Low线为橙色/棕色。
4.在一根线断路/短路时，所有功能都会停止。
1.2舒适系统CAN总线
1.2.1舒适系统CAN总线组成
舒适系统CAN总线连接空调控制单元、停车辅助控制单元、挂车控制单元、蓄电池能量管理单元、车门控制单元、电子转向柱锁控制单元、驻车加热控制单元、轮胎气压监控控制单元以及多功能方向盘、电子后座椅等控制单元，见图1-2。
图1-2舒适系统CAN总线组成
1.2.2舒适系统CAN总线特点
1.传输率100knit/s
2.级别CAN/B。
3.双绞线:
CAN-High线为橙色/绿色，CAN-Low线为橙色/棕色。
1.3CAN总线系统的工作原理与主要优点
1.3.1工作原理
当CAN总线上的一个节点（站）发送数据时,它以报文形式广播给网络中所有节点。
对每个节点来说,无论数据是否是发给自己的,都对其进行接收。
每组报文开头的11位字符为标识符,定义了报文的优先级,这种报文格式称为面向内容的编址方案。
在同一系统中标识符是唯一的,不可能有两个站发送具有相同标识符的报文。
当几个站同时竞争总线读取时,这种配置十分重要。
当一个站要向其它站发送数据时,该站的CPU将要发送的数据和自己的标识符传送给本站的CAN芯片,并处于准备状态;当它收到总线分配时,转为发送报文状态。
CAN芯片将数据根据协议组织成一定的报文格式发出,这时网上的其它站处于接收状态。
每个处于接收状态的站对接收到的报文进行检测,判断这些报文是否是发给自己的,以确定是否接收它。
由于CAN总线是一种面向内容的编址方案,因此很容易建立高水准的控制系统并灵活地进行配置。
我们可以很容易地在CAN总线中加进一些新站而无需在硬件或软件上进行修改。
当所提供的新站是纯数据接收设备时,数据传输协议不要求独立的部分有物理目的地址。
它允许分布过程同步化,即总线上控制器需要测量数据时,可由网上获得,而无须每个控制器都有自己独立的传感器。
1.3.2主要优点
现代汽车中所使用的电子控制系统和通讯系统越来越多，如发动机电控系统、自动变速器控制系统、防抱死制动系统（ABS）、自动巡航系统（ACC）和车载多媒体系统等；这些系统之间、系统和汽车的显示仪表之间、系统和汽车故障诊断系统之间均需要进行数据交换，如此巨大的数据交换量，如仍然采用传统数据交换的方法，即用导线进行点对点的连接的传输方式将是难以想象的，据粗略估计，如采用普通线索，一个中级轿车就需要线索插头300个左右，插针总数将达到2000个左右，线索总长超过1.6Km，不但装配复杂而且故障率会很高。
因此，用串行数据传输系统取而代之就成为必然的选择。
数据在串联总线上可以一个接一个的传送，所有参加CAN总线的分系统都可以通过其控制单元上的CAN总线接口进行数据的发送和接收，CAN总线是一个多路传输系统，当某一单元出现故障时不会影响其他单元的工作，CAN总线对不同数据的传输速率不一样，对发动机电控系统和ABS等实时控制用数据实施高速传输，对车身调节系统（如空调）的数据实施低速传输，其他如多媒体系统和诊断系统则为中速传输，速率在两者之间，这样的区分提高了总线的传输效率。
1.4CAN总线的故障诊断步骤与常见的故障部位及维修
1.4.1CAN总线的故障诊断步骤
对于多路信息传输系统的故障诊断，一般采用以下步骤进行：
第一步：
了解该车型多路信息传输系统的特点，包括：
传输介质：
如双绞线、同轴电缆、光纤。
区域网形式：
如CAN网、LAN网。
网络通讯协议的类型：
如CAN协议、A-BUS协议、VAN协议、PALMENT协议、CCD协议、HBCC、DLCS协议等。
第二步：
了解汽车多路信息传输系统的各种功能，如有无唤醒功能、休眠功能等。
第三步：
检测汽车电源系统是否存在故障，如交流发电机的输出波形是否正常（若不正常将导致信号干扰等故障）等。
第四步：
检查汽车多路信息传输系统的链路是否存在故障，采用替换法或采用跨线法进行检测。
第五步：
检查节点。
如果是节点故障，只能采用替换法进行检测。
1.4.2CAN总线的常见故障部位
1．CAN-L或CAN-H通信线短路或断路；
2.连接器连接不良（端子损坏、脏污、锈蚀）；
3.车用电源系统中的故障；
4.某个控制单元中的通信部件故障；
5.某个控制单元的供电故障（当蓄电池电量快耗尽时或蓄电池电压缓慢下降可能导致故障记录存储）。
1.4.3CAN总线故障形式
CAN总线故障形式主要有CAN-High和CAN-Low短路、CAN-High对正极短路、CAN-High对地短路、CAN-High断路、CAN-Low对正极短路、CAN-Low对地短路和CAN-Low断路共七种故障。
对于这些故障可以通过示波器测量波形来检测，也可通过检测仪器进行诊断，但不如示波器直观。
1.4.4CAN总线系统中终端电阻的测量
（1）动力总线中的终端电阻可以用万用表进行测量，但在舒适、信息娱乐总线上不能用万用表测量，其步骤如下：
①拆下电瓶的电压线；
②等待约5分钟，直到所有的电容器充分放电；
③连接测量仪器并测量电阻值，即把表面的两个端子分别接在CAN-High和CAN-Low上；
④将一个带有终端电阻的控制单元插头拔下，检测总的阻值是否发生变化；
⑤把该控制单元插头插好，再将第二个有终端电阻的控制单元插头拔下；
⑥检测总的阻值是否发生变化，并分析测量结果。
（2）终端电阻测量结果分析由于带有终端电阻的两个控制单元是相连的，所以两个终端电阻是并联的。
当测量的结果为每一个终端电阻大约为120Ω，而总值为60Ω时，可以判断连接电阻是正常的，但是终端电阻不一定就是120Ω，其相应的阻值依赖于总线的结构。
如果在总的阻值测量后，将一个带有终端电阻的控制单元插头拔下，显示阻值发生变化，这是测量的一个控制单元的终端电阻阻值。
当在一个带有终端电阻的控制单元插头拔下后测量的阻值没有发生变化，则说明系统中存在问题，可能是被拔下的控制单元终端电阻损坏或是CAN出现断路。
如果在拔下控制单元后显示的阻值变化无穷大，则可能是连接中的控制单元终端电阻损坏，或是到该控制单元的CAN出现故障。
1.4.5CAN总线的维修
如果CAN导线有破损或断路需接线时，每段接线应<50mm，每两段接线之间应≥100mm；如果需要在中央接点处维修，则严禁打开接点，只允许在距接点100mm以外断开导线；另外，每条CAN导线长度不应超过5米，否则导线所传输的脉冲信号会失真。
一般维修方法：
1.了解该车型的汽车数据总线系统特点，包括：
传输介质几种子网及汽车数据总线系统的结构形式等。
2.汽车数据总线系统的功能，如有无唤醒功能和休眠功能等。
3.检查汽车电源系统是否存在故障，如交流发电机的输出波形或点火高压电路是否正常（若不正常将导致信号干扰等故障）等。
4.检查汽车数据总线系统的链路是否存在故障，采用替换法或采用跨线法进行检测。
5.如果是节点故障，只能采用节点替换法进行检测。
第二章LIN总线
2.1概述
2.1.1LIN总线的含义
LIN是LocalInterconnectNetwork的缩写，它也被称为“局域网子系统”，即LIN总线是CAN总线网络下的子系统。
车上各个LIN总线系统之间的数据交换是由控制单元通过CAN数据总线实现的。
奥迪A6轿车LIN总线组成，见图2-1。
图2-1奥迪A6轿车LIN总线组成
2.1.2LIN总线传输特征
①最大传输速率为19.2khit/s。
②低成本基于通用UART接口，几乎所有微控制器都具备LIN必需的硬件。
③只需要一根数据传输线。
④单主控制器/多从控制器设备模式无须仲裁机制，通过单主/多从的原则保证系统安全，奥迪A6空调系统的LIN总线子系统，见图2-2。
图2-2奥迪A6空调系统的LIN总线子系统
⑤从节点不需振荡器就能实现同步，节省了多从控制器部件的硬件成本。
⑥保证信号传输的延迟时间。
⑦不需要改变LIN节点上的硬件和软件就可以在网络上增加节点。
⑧通常一个LIN网络上节点数目小于12个，共有64个标志符。
⑨单线，基本色:
紫色+标识色。
2.2LIN总线组成和工作原理
2.2.1LIN主控制单元
该控制单元连接在CAN数据总线上，它执行LIN的主功能。
其主要作用:
①监控数据传递和数据传递的速率，发送信息标题
②该控制单元的软件内已经设定了一个周期，这个周期用于决定何时将哪些信息发送
到LIN数据总线上多少次。
③该控制单元在LIN数据总线与CAN总线之间起“翻译”作用，它是LIN总线系统中唯一与CAN数据总线相连的控制单元。
④通过LIN主控制单元进行LIN系统自诊断空调控制单元和大窗控制单元就是两个LIN主控制单元。
前风窗加热器、鼓风机和两个温度传感器是空调控制单元（主控制单元）中的从控制单元，大窗控制电机则是大窗控制单元（主控制单元）中的从控制单元，见图2-3。
图2-3LIN主控制单元
2.2.2LIN总线从控制器
LIN从控制单元的特点如下:
①接收、传递或忽略与从主控制系统接收到的信息标题相关的数据
②可以通过一个“叫醒”信号时，唤醒主系统。
③检查对所接收数据的检查总量。
④对所发送数据的检查总量进行计算。
⑤同主系统的同步字节保持一致。
⑥只能按照主系统的要求同其他子系统进行数据交换。
2.2.3数据传递过程
一个LIN总线的子系统总是由主系统发送相应的信息标题要求时，它才向LIN总线发送数据。
所发送的数据可供每个LIN数据总线控制单元接收，工作流程见图2-4。
LIN-信息1表示主系统要求子系统1提供数据;LIN-信息2表示主系统要求子系统2提供数据;LIN-信息3表示主系统为子系统发送数据，比如主系统向子系统2发送数据。
图2-4LIN数据总线传递过程工作流程
图2-5为奥迪A6轿车空调系统的LIN系统框图，数据传递过程如下:
①带有子反馈的空调装置LIN信息传递流程，如图2-6所示。
④空调装置在LIN总线系统上发送标题-查询制冷剂温度。
⑥传感器6395读取标题，检修转换，然后将当时的制冷剂温度值放到LIN总线系统上。
@制冷剂温度被空调装置识别。
②带有主反馈的空调装置LIN信息传递流程，见图2-7。
④空调装置在LIN总线系统上发送标题-调节鼓风机的等级。
⑥所发送的标题用于新鲜空气鼓风机等级的调节。
@空调装置发送所希望的鼓风机等级。
④新鲜空气鼓风机读取信息，相应地控制鼓风机。
图2-5奥迪A6轿车空调系统的LIN系统框图
图2-6带有子反馈的空调装置LIN信息传递流程
图2-7带有主反馈的空调装置LIN信息传递流程
第三章MOST总线系统
MOST可以不需要额外的主控计算机系统，结构灵活、性能可靠和易于打一展。
MOST网络光纤作为物理层的传输介质，可以连接视听设备、通信设备以及信息服务设备MOST网络支持“即插即用”方式，在网络上可以随时添加和去除设备。
MOST具有以下优点:
①保证低成本的条件下，可以达到24.8Mhit/s的数据传输速度。
②无论是否有主控计算机都可以工作。
③使用POF（PlasticOpticalFiher）优化信息传送质量。
④支持声音和压缩图像的实时处理。
⑤支持数据的同步和异步传输。
⑥发送/接收器嵌有虚拟网络管理系统。
⑦支持多种网络连接方式，提供MOST设备标准，方便、简洁地应用系统界面。
⑧通过采用MOST，不仅可以减轻连接各部件的线束的质量、降低噪声，而且可以减轻系统开发技术人员的负担，最终在用户处实现各种设备的集中控制。
⑨光纤网络不会受到电磁辐射干扰与搭铁环的影响。
3.1奥迪A6轿车MOST总线的控制单元和工作过程
3.1.1控制单元的结构
如图3-1所示，MOST总线控制单元主要部件如下:
（1）光导纤维一光导插头光纤使用专门的光学插头与控制单元连接。
插头上的一个信号方向箭头表明（至接收机的）输入端，插头外壳形成与控制单元的连接。
光信号通过由光导纤维导线和光导插头进入控制单元或传往下一个总线用户，见图3-2。
（2）电气插头
该插头用于供电、环断裂自诊断以及输入/输出信号，见图3-3。
（3）控制单元电源模块
由电气插头送入的电再由内部供电装置分送到各个部件，这样就可单独关闭控制单元内某一部件，从而降低了静态电流。
、仪表显示。
（4）收发单元一光导发射器（FOT）
该装置由一个光电二极管和一个发光二极管构成，到达的光信号由光电二极管转换成电压信号后传至MOST收发机。
（5）MOST收发器
MOST收发器由发射机和接收机两个部件组成。
（6）控制单元（ECU）
控制单元（ECU）的内部有一个微处理器，用于操纵控制单元的所有基本功能。
（7）专用部件
这些部件用于控制某些专用功能，如CD播放机和收音机调谐器。
图3-1MOST总线控制单元主要部件
图3-2光导纤维一光导插头光纤使用专门的光学插头与控制单元连接
图3-3电气插头
3.1.2MOST总线的控制单元工作过程
为了满足数据传输的各种不同要求，每一个MOST数据总线信息分为三部分，见图3-4。
同步数据（时基数据）。
实时传送音频信号、视频信号等流动型数据异步数据。
传送访问网络及访问数据库等的数据包。
控制数据。
传送控制报文及控制整个网络的数据。
图3-4MOST数据总线信息部分组成
3.2MOST数据总线检修
3.2.1MOST数据总线系统的故障诊断
（1）环形结构中断的故障诊断
由于环形结构中断，就不能在MOST数据总线中进行数据传送，所以要借助于诊断导线来执行环形结构的故障诊断。
可以通过中央接线连接装置，将诊断导线连接至MOST数据总线中的每一个控制单元，见图3-5。
图3-5环形结构中断的故障诊断
环形结构中断的后果有:
①不能播放音频与视频。
②不能用多媒体操作单元进行控制和调整。
③诊断管理器的故障存储器中存储故障信息（光导数据总线中断）。
环形结构故障诊断启动后，MOST数据总线的控制单元传送出两条信息:
①控制单元的电气系统正常，即控制单元的电气功能正常（例如电源正常）。
②控制单元的光导系统正常，它的光敏二极管接收到环形结构中前一个控制单元的光信号。
（2）衰减增加时环形结构的故障诊断
环形结构的故障诊断只能检测数据传送的中断，诊断管理器的最终控制诊断功能也包括用于检测衰减增加的光功率下降的环形结构故障诊断。
功率下降时的环形故障诊断的过程与上血描述的基本相同，见图3-6。
图3-6衰减增加时环形结构的故障诊断
3.2.2无源光学星形网络的故障与检测
（1）故障种类
无源光学星形网络的故障种类主要有以下7种:
①网络故障。
②光纤故障。
③成簇连接故障。
④光学星形故障。
光学星形潜在的故障在于星形线元，而星形线元的问题主要又取决于星形结构。
⑤混合线元星形故障。
⑥双锥形星形故障。
⑦熔丝对星形故障。
（2）故障检测
光学网络故障检测不能用一般市场供应的光功率计及光时域反射计等针对电信或实验室使用的仪器，因为这种仪器是按照电信工程各种光纤接头标准制定的，尤其是各种接头标准是围绕电信工业拟定的。
诊断和维修汽车无源光学网络媒体的故障，也不能用传统的“手摸”或“耳听”等经验维修方法，而需要用光学网络检测设备帮助查找故障部位。
用于汽车上的网络故障诊断仪应具备以下特点:
容易使用，尺寸应小和携带方便，能直接指明故障源，通用性好，能检测各种型号的无源星形网络汽车的故障，并且价格低。
第四章故障案例
4.1奥迪A6ABS不起作用
（1）故障车型
2000款奥迪A62.8L，采用自动变速器，装备有ABS和ASR系统。
（2）故障现象
该车ABS指示灯常亮，且ASR指示灯也同时亮起，ABS不起作用。
据报修客户讲，该车进厂维修前，曾因事故更换过ABS泵总成。
（3）故障诊断与排除
用专用检测仪（电脑故障阅读仪）VAG1552检测时，发现ABS有3个故障，分别为轮速度传感器G45损坏、CAN总线故障以及CAN总线软件监控信号丢失，用专用检测仪无法清除故障。
4.2奥迪A6防滑驱动控制系统警告灯亮，行驶加速困难
（1）故障车型
奥迪A62.4L。
（2）故障现象
在行驶中突然出现ASR（防滑驱动控制系统）警告灯亮，接着仪表板上所有指示灯全部熄灭，此时车辆行驶加速困难。
（3）故障诊断
检查该车后，发现发动机工作正常，各仪表指示灯指示准确。
用金德K80故障检测仪分别对发动机、自动变速器、ABS及仪表ECU进行故障分析该检测仪按各部分ECU显示的故障内容如下:
①发动机ECU。
②自动变速器ECU。
③仪表ECU。
④ABSECU。
小节
1.奥迪A6轿车驱动系统CAN总线连接发动机控制单元、变速器控制单元、制动ESP控制单元、安全气囊控制单元、电子驻车制动控制单元、大灯照程调节系统控制单元等。
2.奥迪A6轿车舒适系统CAN总线连接空调控制单元、停车辅助控制单元、挂车控制单元、电瓶能量管理单元、车门控制单元、电子转向柱锁控制单元、驻车加热控制单元、轮胎气压监控控制单元以及多功能方向盘、电子后座椅等控制单元。
3.LIN总线是一种低成本的串行通信网络，采用主从控制结构。
4.MOST（MediaOrientedSystemsTransport，网络标准，采用光纤环形结构。
用于实现汽车中的分布式电子系统控制，多媒体定向系统传输）是媒体信息传送的。
结论
本文主要介绍了奥迪A6汽车总线系统的组成，工作原理以及简单的检修方式。
了解总线系统的重要性，总线系统的高性能和可靠性已被认同，并被广泛地应用于工业自动化、船舶、医疗设备、工业设备等方面。
该总线以CAN总线控制器和驱动器为硬件基础采用了开放式仲裁机制和“隐性”、“显性”位信号差分通信方式保证了报文传输的可靠性、准确性、快速性和实时性。
因此国外知名汽车基本都已经采用了CAN总线技术。
总线系统不只运用于汽车，还运用于其他电子行业。
相信总线技术将会推动汽车电子业一直向前迈进发展。
致谢
本论文是在杨少波老师的精心指导下完成的，杨少波老师不仅在论文内容上给了我诸多指导，更重要的是他教会了我一种研究问题的方法，那就是从总体上着手，在细微处落笔。
他清晰的研究思路，严谨的治学态度，言传身教，让我受益匪浅。
在此，特向杨少波老师表示真挚的感谢！
同时，也要感谢同学们的帮助，他们的热情和无私是德职人留给我最美的回忆！
最后，我要向所有关心过我帮助过我的亲人，师长，同学致谢，是你们的关爱让我走过了象牙塔的日子，走到了现在。
无论以后的天空有多么阴霾，我都会看到你们给我的阳光！
感谢德州职业技术学院，感谢汽车工程系，感谢老师们，感恩人生！
参考文献
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