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新能源汽车中网关模块简介及故障检修

发布时间:2022/6/10 14:39:11   

随着汽车技术的发展,汽车上的控制模块越来越多,多种协议的网络应用在了汽车上。但是,各个车载网络采用的通讯协议不同,或者总线的网速不同,所有控制模块之间难以实现信息共享。网关的作用就是在不同的通讯协议或不同网速总线的模块之间进行通讯时,建立连接和信息解码,重新编译,将数据传输给其它系统。

网关实际上就是一种模块,它工作的好坏决定了不同的总线、模块和网络相互间通信的好坏。一个网关必须具备有从一个网络协议到另一个协议转换信息的能力。网关是汽车内部通信的核心,通过它可以实现各条总线上信息的共享以及实现汽车内部的网络管理和故障诊断功能。

一、分类

网关又分为数据网关和诊断网关。

数据网关使连接在不同的数据总线上的控制单元能够交换数据。

诊断网关在不改变数据的情况下,将新能源汽车的动力网、舒适网、启动网、信息娱乐系统等总线的诊断信息传递到K线。

如图所示,A总线与B总线属于两个不同的网络。

A总线上各个节点可以直接通讯,但A总线上的节点无法直接与B总线的任何节点通讯,即使它们之间有连接线路。

如图所示,A总线与B总线属于两个不同的网络。

需借助网关G作为网间连接器,以完成协议转换,从而实现跨总线之间的信号共享。节点G既属于A总线的节点,又属于B总线上的节点。

二、网关控制模块的功能与元件

以比亚迪-秦为例,网关控制模块位于仪表台杂物箱,对网关控制模块进行检测维修需拆卸杂物盒。

三、网关控制模块功能

(1)报文路由:网关具有转发报文的功能,并对总线报文状态进行诊断。

(2)信号路由:实现信号在不同报文间的映射。

(3)网络管理:网络状态监测与统计,错误处理、休眠唤醒等。

四、网关连接的网络

(1)动力网:包含的控制模块有电机控制器MCU、换挡控制模块、仪表板控制模块、整车控制模块VCU、充电控制模块、逆变控制模块、诊断座DLC、车身控制模块BCM。传输速率为kbit/s,其终端电阻(Ω)分别在网关和电池管理器模块中。

(2)ESC网:包含的控制模块有电子手刹EPB、防抱死制动系统ABS、齿轮式转向助力R-EPB、方向盘转角传感器、诊断座DLC。传输速率为kbit/s,其终端电阻分别在网关和ABS模块中。

(3)舒适网:包含的控制模块有组合开关、空调面板、多媒体、安全气囊SRS、多功能屏、玻璃升降开关、倒车雷达、外部胎压监测、空调控制器、诊断座DLC、车身控制模块BCM。传输速率为kbit/s,其终端电阻分别在网关和车身控制模块BCM模块中。

(4)电池子网:包含的控制模块有电池管理器、11个电池信息采集器。传输速率为kbit/s,其终端电阻分别在电池管理器和11个采集器模块中。

(5)充电网:包含的控制模块有电池管理器、直流充电口。传输速率为kbit/s,其终端电阻分别在电池管理器模块中。

(6)启动网:包含的控制模块有车身控制模块BCM、智能钥匙I-KEY、转向轴锁ECL。传输速率为kbit/s,其终端电阻分别在车身电脑BMC和智能钥匙I-KEY模块中。

(7)空调子网:包含的控制模块有空调控制器、压缩机、空调加热模块PTC。传输速率为kbit/s,其终端电阻分别在网关和压缩机模块中。

五、网关控制模块插接件与端子

比亚迪-秦网关控制模块相关部件的线束插接件为G07。

比亚迪-秦网关控制模块的接插件端子定义。

六、网关控制模块的检测维修

1、读取和清除网关控制模块相关故障码并读取数据流

以比亚迪-秦混合动力车型为例,网关控制模块诊断仪诊断步骤:

(1)将诊断测试设备连接至诊断接口,接通诊断测试设备;上至OK档电;在诊断仪上进入诊断功能选择界面,选择车型诊断;进入诊断车型选择界面,选择需要诊断的车型;再进入诊断系统选择界面。

(2)在系统选择界面选择车身网模块选项,进入后选择网关模块选项在选择读取故障码选项,读取故障相关信息(故障码、冻结帧等)。

(3)清除故障存储器;适当运行车辆,运行方式须满足相应故障诊断的条件;读取故障信息,确认故障已经排除。

2、检测网关控制模块插头端子的电阻

以比亚-秦检测网关控制模块ESC网总线终端电阻为例:

断开蓄电池负极,断开网关控制模块连接器G07。查询维修手册中控制单元针脚的定义,网关控制模块板端ESC网总线CAN-H端子为G07-13号端子,CAN-L端子为G07-14号端子。万用表校零后,测量端子G07-13与G07-14之间电阻值。测量值与标准值对比可以判断信号线束是否正常,标准值为约Ω。

3、检测网关控制模块电源和搭铁端子电压

可分析控制模块供电线路是否正常、搭铁线路是否正常。

以比亚迪-秦网关控制模块为例:

首先要查询维修手册中控制单元针脚的定义,常电电源输入端子为G07-16号端子,IG1电电源输入端子为G07-12,信号接地端子为G07-11、G07-15和G07-23号端子。上至ON档电,使用背插法,万用表探针测量G07-12和G07-16号端子与车身搭铁之间的电压,电压值为额定电压时代表供电线路正常,反之则反向检查供电线路;测量G07-11、G07-15和G07-23号接地端子与车身搭铁之间的电压,电压值为额定电压时代表搭铁线路正常,接地端电压值应小于1V。

4、检测网关控制模块与电子元件或控制模块之间线束的导通性

以比亚迪-秦为例:

首先要断开蓄电池负极,断开网关控制模块低压线束插头,查询维修手册中控制单元针脚的定义,选择线束两端的端子进行测试,触发鸣叫即代表该段线束导通。

5、检测读取网关控制模块的CAN总线HIGH和LOW的电压与波形

1)使用万用表检测网关控制模块CAN总线

使用万用表测量网关控制模块CAN总线的电压。

查询维修手册中控制单元针脚的定义,网关控制模块启动网CAN-H端子为G07-1号端子,ECM网CAN-H端子为G07-3号端子,舒适网CAN-H端子为G07-7号端子,动力网CAN-H端子为G07-9号端子,ECM网CAN-H端子为G07-13号端子;启动网CAN-L端子为G07-2号端子,ECM网CAN-L端子为G07-4号端子,舒适网CAN-L端子为G07-8号端子,动力网CAN-L端子为G07-10号端子,ECM网CAN-L端子为G07-14号端子。

使用万用表电压档测量两端子,红表笔接端子针脚,黑表笔车身搭铁,高线标准整车通讯电压为2.5V-3.5V,低线标准整车通讯电压为1.5V-2.5V。

2)使用示波器功能进行网关控制模块CAN总线的波形测量

比亚迪-秦车型中网关控制模块有多条总线,注意对应针脚检测。通道CH1测量CAN高线,通道CH2测量低线。CAN高线的高电平是3.6V,低电平是2.5V,电压差为1.1V。CAN低线的高电平是2.5V,低电平是1.4V,电压差为1.1V。网关控制模块CAN高线信号在总线空闲的时候的电压为2.5V,总线上的信号传输时总线上的电压值在2.5V和3.6V之间变换,控制模块CAN低线信号在总线空闲的时候的电压为2.5V,总线上的信号传输时总线上的电压值在2.5V和1.4V之间变换。正常情况下,整车上电后,CAN高CAN低的波形应该在额定电压范围对称性地显示信号波形。

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