任务五 网关控制模块检修
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汽车上。但是，各个车载网络采用的通信协议不同，或者总线的网速不同，各种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信协议或不同网速的总线之间进行通信时，建立连接和信息解码，重新编译，将数据传输给其他系统。
本任务主要对新能源汽车网关控制模块进行概述，以比亚迪混动车型为例介绍其功能与元件，以及网关控制模块电路的检测与维修方法。
教学目标
知识目标
1）掌握网关控制模块插头端子的电阻、电压、线束导通性测量方法。
2）掌握网关控制模块相关数据流标准范围。
3）掌握网关控制模块总线标准波形图。
4）掌握网关控制模块插头的断开和插接方法、线束的检查与修复方法。
技能目标
1）能检测网关控制模块插头端子的电阻、电压、线束导通性。
2）能使用诊断仪读取网关控制模块故障码、数据流，并执行动作测试。
3）能使用示波器检测并分析网关控制模块的总线波形。
德育目标
1）培养团队意识、质量意识、环保意识、安全意识。
2）培养工匠精神和创新思维。
3）培养广泛学习、勤于思考的良好习惯。
知识储备
一、新能源汽车网关控制模块概述
为了使采用不同协议及网速的数据总线间实现无差错数据传输，必须要用到一种特定的控制模块，它就是网关（Gateway）。网关分为数据网关和诊断网关。数据网关使连接在不同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1-5-1所示，A总线与B总线属于两个不同的网络。A总线上各个结点可以直接通信，但A总线上的结点无法直接与B总线的任何结点通信，即使它们之间有连接线路。
此时需要借助网关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息共享。结点G既属于A总线，又属于B总线，如图1-5-2所示。
图1-5-1 跨总线无法通信
图1-5-2 借助网关通信
二、新能源汽车网关控制模块的功能与元件
以比亚迪秦为例，如图1-5-3所示，网关控制模块位于仪表台杂物箱，对网关控制模块进行检修需拆卸杂物箱。
图1-5-3 网关控制模块位置
1.网关控制模块功能
由于比亚迪秦车载总线中存在几个网络，这些网络之间需要进行通信，网关正是维系这些网络联系的一个中间体。网关控制模块主要有以下3种功能。
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。
2.网关连接网络
比亚迪秦总线网络与网关的相连主要包括7个网络。
1）动力网：动力网包含的控制模块有电机控制器（MCU）、换档控制模块、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250kbit/s，其终端电阻（120Ω）分别在网关和电池管理器模块中。
2）ESC网：ESC网包含的控制模块有电子驻车制动（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500kbit/s，其终端电阻分别在网关和ABS模块中。
3）舒适网：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125kbit/s，其终端电阻分别在网关和车身控制模块（BCM）中。
4）电池子网：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125kbit/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：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125kbit/s，其终端电阻在电池管理器模块中。
6）启动网：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125kbit/s，其终端电阻分别在车身控制模块（BCM）和智能钥匙（I-KEY）模块中。
7）空调子网：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125kbit/s，其终端电阻分别在网关和压缩机模块中。
3.网关控制模块插接件与端子
如图1-5-4所示，比亚迪秦网关控制模块相关部件的线束插接件为G07。插接件端子定义见表1-5-1。
图1-5-4 比亚迪秦网关控制模块插接件G07
表1-5-1 网关控制模块插接件端子定义
三、新能源汽车网关控制模块的检修
1.读取和清除网关控制模块相关故障码并读取数据流
具有OBD系统的车辆，维修人员可以通过诊断仪迅速而准确地定位发生故障的部件，大大提高了维修的效率和质量。以比亚迪秦混合动力车型为例，网关控制模块诊断仪诊断一般遵循如下步骤。
1）将诊断测试设备连接至诊断接口，接通诊断测试设备；上电至OK档；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，再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
以比亚迪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之间的电阻值。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120Ω。
3.检测网关控制模块电源和搭铁端子电压
网关控制模块的供电与搭铁是保证控制模块能够正常工作的基础，检测控制模块供电端子和搭铁端子的电压，可以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端子的定义，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，用万用表探针测量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，否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端子的定义，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。表1-5-2为网关控制模块部分线束的端子定义。
表1-5-2 比亚迪秦网关控制模块部分线束端子定义
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，黑表笔接车身搭铁，CAN-H线标准整车通信电压为2.5～3.5V，CAN-L线标准整车通信电压为1.5～2.5V。注意：万用表的显示值只能反映被测信号的主体信号电压值，不能反映被测信号的每个细节。
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，注意检测对应针脚。通道CH1测量CAN-H线，通道CH2测量CAN-L线。CAN-H线的高电平是3.6V，低电平是2.5V，电压差为1.1V。CAN-L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-H线信号在总线空闲时电压为2.5V，有信号传输时电压值在2.5V和3.6V之间变换；控制模块CAN-L线在总线空闲时电压为2.5V，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-H、CAN-L的波形应该在额定电压范围对称地显示信号波形。
实操任务
对照网关控制模块的检修要求与步骤，完成工作页“新能源汽车中央网关控制系统检测维修”任务。
网关控制模块电路检测
任务练习
一、选择题
1.空调子网传输速率为（ ），其终端电阻分别在网关和压缩机模块中。
A.125kbit/s
B.1024kbit/s
C.512kbit/s
D.256kbit/s
2.CAN-Bus总线故障现象下列说法错误的是（ ）。
A.断路时总线上电压波形不正常
B.对正极短接，总线上无电压变化，总电压为电池电压
C.对搭铁短接，总线上无电压变化，总电压无穷大
D.双线之间短路，两电压波形相同是均为不正常
二、判断题
1.发动机控制标定程序存储在带电可擦可编程只读存储器（EEPROM）中，它是一个焊接在ECM上的永久性存储器，可单独更换。（ ）
2.更换ECM时，新的ECM不需按所配置车型编程后就能使用。（ ）
3.断开点火开关，通过测量CAN-H和CAN-L之间的电阻，来判断总线及控制模块是否正常。（ ）
4.用万用表测量终端电阻值时，首先要断开蓄电池正极，断开发动机控制模块线束插头，连接发动机模块线束转接器。（ ）
5.对大多数有源传感器、执行器而言，都是由控制模块提供工作电压。（ ）
三、简答题
如何检测发动机控制模块插头端子的电阻？