Технические особенности: топология шины CAN

Шина передачи данных создана для решения дилеммы по устранению излишнего количества проводов при большом количестве различных датчиков.

В мире ремонта существует термин, который описывает архитектуру, схему и порядок работы интерфейса передачи данных – это топология шины.

В современных автомобилях встречается сразу несколько шин и сетей, все блоки управления должны соответствовать требованиям топологии сети, разработанной инженерами. Двухпроводные шины выполнены по параллельной схеме подключения.

Блок управления, подключенный к последовательной шине передачи данных, называется «узлом». Сканер, подключенный к системе автомобиля, также приобретает статус узлового блока. И даже ряд датчиков и переключателей становятся узловыми.

Класс 2 Архитектура «Кольцо»

Каждый модуль подключен к двухпроводной линии передачи данных

Первые шины передачи данных были подключены к 6 и 14-контактному диагностическому разъему (DLC). Шина CAN соединяет последовательно несколько блоков управления, в том числе модуль управления двигателем (PCM), блок управления функциями салона (BCM) и блок управления топливным насосом. На выходе шины CAN предусмотрен «узел» для подключения блока управления полным приводом 4WD и оконечный резистор сопротивлением 120Ом.

Работа с электрическими схемами

Чтобы двигаться в ногу со временем, механику необходимо уметь разбираться в электросхемах, содержащих шины CAN. Пунктирная линия, опоясывающая компонент, узел или модуль указывает на их подключение к шине CAN.

Класс 2 Архитектура «Звезда»

Рис. 1: здесь представлена шина класса 2 J1850 VPW типичного автомобиля. Все блоки подключены к одной точке по схеме «звезда». Здесь не используется точка сращивания, вместо нее применяется коротко замыкающая перемычка. На этой схеме все линии шины подсоединены к перемычкам, которые имеют место сращивания, или, иными словами, контактным перемычкам шины. Но в подобных системах с двумя перемычками подключено множество блоков и может так случиться, что один из них находится в пассажирской части салона, а другой – в водительской зоне. Зачастую, удаление перемычки позволяет «узлам» работать независимо друг от друга. Следующие испытания позволяют определить место возникновения неисправности: «узловая точка» или проводка.

На некоторых схемах изображены блоки с двумя стрелками, направленными в противоположные стороны (это дополнительная информация о шине).

Все двухпроводные шины CAN оснащены терминаторами (оконечными резисторами) для поддержания постоянного напряжения в сети.

Архитектура шины

Наиболее известны на практике три топологии шины (схемы соединения узлов сети): звезда, кольцо и смешанный тип соединения. В архитектуре шины «Кольцо» все узловые точки или модули подключены параллельно.

Каждый узел имеет два провода для подключения к шине. Это мультиплексная система, в которой информация передается узловым точкам по одним и тем же проводам. Здесь все узловые точки могут включить предупреждающий индикатор «Проверить двигатель» на щитке приборов в результате обработки информации, переданной через сеть CAN.

Каждый блок способен обмениваться данными с другими блоками. Например, блок кондиционирования и отопления салона (HVAC) через блок управления функциями салона (BCM) направляет запроса в блок управления двигателем (PCM) на включение муфты компрессора кондиционера с помощью силового реле.

Если между блоками BCM и PCM возник обрыв цепи, блок PCM все равно держит связь с блоком BCM, но опосредованно, через другие модули. То есть обмен данными в этом случае не прерывается.

И только при наличии двух обрывов между блоками BCM и PCM, например, в том числе между блоком IPC и блоком радиосистемы (Radio), модуль PCM переходит в автономный режим работы и не обменивается информацией с модулями BCM или антиблокировочной тормозной системы (ABS).

Короткое замыкание в кольцевой шине

Класс 2 Архитектура смешанного типа соединения (звезда/кольцо)

Рис. 2: здесь окружностью красного цвета обведены точки сращивания или соединения звездой модулей ABS, противоугонной системы (Theft Control) и панели приборов. Кроме того, модуль ABS (обведен окружностью синего цвета) имеет двухпроводное подключение к шине и соединен с панелью приборов и диагностическим разъемом DLC по кольцевой схеме.

Основная проблема при диагностике кольцевой шины заключается в устранении коротких замыканий. Диагностика обрывов в данной архитектуре не представляет особых сложностей, поскольку подобные «узловые точки» просто изолированы от системы, которая продолжает работать. Но при возникновении короткого замыкания выходит из строя вся система в целом.

Если в шине возникло замыкание, довольно сложно вычислить «проблемный» модуль или участок проводки. Если замыкание возникло в одном из модулей, необходимо отключать их от сети и одновременно наблюдать за ее восстановлением (после отключения неисправного модуля сеть снова начнет работать). Но это не самый лучший способ ремонта, поскольку уходит много времени на поиск неисправности.

Короткие замыкания – это уязвимое место данной архитектуры шины, в которой применяется большее количество проводов.

Архитектура «Звезда»

В этой архитектуре применяется гребешковый, стыковой соединитель или короткозамыкающая перемычка. Они вставляются во втулочную часть разъема.

Все модули имеют только один провод, которым они подключаются к последовательной шине передачи данных в одном общем соединителе (точке) по параллельной схеме подключения.

См. рис. 1, приведенный выше.

Своим названием данная архитектура обязана компьютерной индустрии. Например, сеть Ethernet представляет собой звезду, соединяющую ПК, принтеры, серверы с хабом Ethernet.

Точки соединения звезды зачастую расположены рядом с диагностическим разъемом DLC, но бывают исключения. Некоторые автопроизводители выполняют точку соединения в виде спайки, другие – делают ее разъемной. В ряде автомобилей соединение можно разомкнуть и подключить к нему тестер для проверки наличия замыканий на «плюс» или «массу».

Понимая топологию шины (кольцо, звезда, смешанный вариант), можно диагностировать короткие замыкания, ошибки связи и замыкания на массу быстрее, чем с использованием блок-схем.

Знание симптомов коротких замыканий (на плюс и массу) и обрывов в системах разных архитектур позволяет выбрать наиболее эффективный план действий по поиску и устранению неисправности.

Смешанный тип архитектуры (звезда/кольцо)

Автопроизводители могут применять разные топологии шин в одной системе. В результате этого образуется смешанный тип соединения. Обе системы оснащены множеством узловых точек, которые соединены в кольцо и звезду.

См. рис 2, приведенный выше.

Если Вам известен тип архитектуры и тип неисправности (замыкание на массу или плюс), далее необходимо разъединить точки сращивания и проверить состояние узловых точек.

Если короткое замыкание пропало, необходимо поочередно отключать блоки управления до тех пор, пока замыкание не возникнет вновь.

Если после разъединения точек сращивания замыкание не исчезает, оно, по всей видимости, находится в узлах, подключенных к кольцевой шине. В этом случае, блоки ABS и панели приборов могут быть причиной замыкания на «массу» или «плюс» и подключены к месту сращивания (перемычке).

Для устранения неисправности необходимо поочередно отсоединить и проверить модули.