On-Board Fahrzeugdiagnose - TU Dresden Kunze On-Board Fahrzeugdiagnose 12 OBD II In den achtziger Jahren begannen Automobilhersteller zunehmend, elektronische Systeme fr die Steuerung

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    06-Feb-2018

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  • 1 Steffen Kunze On-Board Fahrzeugdiagnose

    On-Board Fahrzeugdiagnose

  • 2

    bersicht

    1.Einfhrung2.Bussysteme3.OBD II4.Zusammenfassung

    Steffen Kunze On-Board Fahrzeugdiagnose

  • 3 Steffen Kunze On-Board Fahrzeugdiagnose

    Einfhrung

    Haupteinsatzbereiche elektronischer Systeme in Fahrzeugen:

    Motorsteuerung (Zndung,Einspritzung,...) Steuerung des Fahrverhaltens (ABS, Tempomat,...) Kommunikations-, Unterhaltungs- und Navigationselektronik Instrumente und Diagnosesysteme Weitere Funktionen fr Sicherheit und Komfort(Airbag,

    Fensterheber,...)

    Das Grundprinzip hierfr sind Regelkreise, die aus einem Sensor, einem Steuergert und einem Aktor bestehen, wobei ein Mikrocontroller in der Lage ist, eine ganze Reihe an Sensoren/Aktoren anzusteuern. Dazu, und um eine Kommunikation der Mikrocontroller untereinander oder nach Aussen zu ermglichen, werden die Elektronikkomponenten mit speziellen Bussen vernetzt.

  • 4 Steffen Kunze On-Board Fahrzeugdiagnose

    Einfhrung

    Beispiel: Motorsteuerung

  • 5 Steffen Kunze On-Board Fahrzeugdiagnose

    Bussysteme

  • 6 Steffen Kunze On-Board Fahrzeugdiagnose

    Bussysteme

    In Fahrzeugen genutzte Datenbertragungsprotokolle werden in die vier Klassen A,B,C und D eingeteilt.

    Klasse A: weniger als 10 Kb/s, Datenverkehr von Sensoren/Aktoren wie z.B. Klimaanlage, Fensterheber

    LIN

    Klasse B: 10 bis 125 Kb/s, fr allgemeine Datentransfers z. B. zu den Instrumenten

    CAN-B

    Klasse C: 125 bis 1000Kb/s, fr Echtzeitanforderungen wie Traktionskontrolle oder Bremsen

    CAN-C

    Klasse D: ab 1000Kb/s, fr Multimediaanwendungen und Backbonestrukturen

    Flexray, MOST

  • 7 Steffen Kunze On-Board Fahrzeugdiagnose

    CAN Controller Area Network

    Weitverbreitetes Bussystem, das in mehreren Varianten(CAN-B, CAN-C, TTCAN) zum Einsatz kommt und so vielfltige Anwendung in fast allen Bereichen der KfZ-Elektronik findet.

    Dual-wire Protokoll mit bertragungsrate von bis zu 1MBit/s CSMA/CR: Nachrichten enthalten Identifier , der Prioritt und Inhalt spezifiziert. Anhand des Identifiers werden Buskonflikte durch bitweise Arbitrierung aufgelst.Die Empfnger erkennen anhand des Identifiers, ob die Nachricht fr sie relevant ist, d.h. Multimaster- und Multicastbetrieb ist mglich.Fehlerschutz: CRC, Bit Monitoring, Bit Stuffing

  • 8 Steffen Kunze On-Board Fahrzeugdiagnose

    CAN Controller Area Network

    In der Echtzeiterweiterung TTCAN(Time Triggered CAN) knnen Zeitslots definiert werden, die einem Master zur Verfgung stehen, um Blockierungen durch hochpriore Sender zu verhindern.Es gibt dann einen Zeitmaster, der regelmig Synchronisationsframes sendet.

  • 9 Steffen Kunze On-Board Fahrzeugdiagnose

    LIN - Local Interconnect Network

    Kostengnstiger Low-End Bus mit bertragungsrate von bis zu 20 kBit/s

    Ein-Draht-Protokoll, basierend auf UART

    Master-/Slave-Architektur:Master ist zustndig fr ArbitrierungSynchronisation des Takts automatisiert per Synch-Byte

    Klasse A-Bus, der fr die Kommunikation von Sensoren/Aktoren genutzt wird, z.B. Scheibenwischer, Fensterheber, Verriegelung.

  • 10 Steffen Kunze On-Board Fahrzeugdiagnose

    MOST - Media Oriented System Transport

    Serielles Bussystem zur bertragung von Audio-, Video-, Sprach- und Steuerdaten ber einen Lichtwellenleiter.

    Topologie: Ring, Doppelring oder SternBis zu 64 TeilnehmerEine Bandbreite von ca. 23 Mbit/s in 60 KanlenBis zu 15 unkomprimierte Stereo-Audio-Kanle in CD-Qualitt oder bis zu 15 MPEG1-Audio-Video-Kanle mglich

  • 11 Steffen Kunze On-Board Fahrzeugdiagnose

    FlexRay

    FlexRay ist ein serielles Bussystem, das auf hohe Bandbreite, Echtzeitfhigkeit und Ausfallsicherheit ausgelegt ist.

    bertragungsrate von 10MBit/sBis 64 Teilnehmer mglich, es werden Stern- und Mehrfach-Stern-Topologien untersttztTDMA-Buszugriff, der auf dem Time Triggered Protocol(TTP) beruht. Jeder Knoten verfgt dabei ber einen Kommunikationscontroller, der die Zeitslots berwacht und Buszugriffe steuert.Ein Kommunikationszyklus umfasst ein statisches Segment fr harte Echtzeitanforderungen und ein dynamisches Segment, in dem Zeitslots frei definierbar sind

  • 12 Steffen Kunze On-Board Fahrzeugdiagnose

    OBD II

    In den achtziger Jahren begannen Automobilhersteller zunehmend, elektronische Systeme fr die Steuerung von Motoren einzusetzen. In den USA wurde der OBD-Standard zur Emissionsbegrenzung und Selbstberwachung von Fahrzeugen eingefhrt. 2001 wurde in Europa der Nachfolgestandard EOBD/OBD II bernommen. Wesentliche Merkmale, die Fahrzeuge entsprechend der Normen aufweisen mssen:

    berwachen und Regulieren der Abgaswerte

    Fehler und Emissionsberschreitungen speichern

    ber die Diagnoseschnittstelle Zugriff auf Fehlercodes und Zustandsdaten ermglichen

  • 13 Steffen Kunze On-Board Fahrzeugdiagnose

    OBD II Schnittstelle

    Pinbelegung der OBD II Diagnoseschnittstelle:

    Pin 2 - J1850 Bus+ hauptschlich US- und asiatische HerstellerPin 4 - Fahrzeug-MassePin 5 - Signal MassePin 6 - CAN High wird bei vielen Herstellern zur Zeit eingefhrtPin 7 - ISO 9141-2 K Ausgang von vielen europischen Herstellern benutztPin 10 - J1850 BusPin 14 - CAN Low Pin 15 - ISO 9141-2 L AusgangPin 16 - Batterie (+)-Spannung

  • 14 Steffen Kunze On-Board Fahrzeugdiagnose

    OBD II Schnittstelle

    Um auf die Diagnoseschnittstelle zugreifen zu knnen, gibt es zwei Mglichkeiten:

    Ein spezielles Diagnosegert, das direkt an die Schnittstelle angeschlossen wird

    Ein Adapter vom Fahrzeugprotokoll zu serieller Schnittstelle, USB oder Bluetooth und entsprechende Software auf dem Rechner

  • 15 Steffen Kunze On-Board Fahrzeugdiagnose

    OBD II Diagnosesoftware

    Es existiert eine groe Zahl an freien und kommerziellen Tools, mit denen eine Diagnose unter Zuhilfenahme eines Adapters vom PC aus mglich ist.

    Funktionen dieser Tools sind:Auslesen(und u.U. in Klartext bersetzen) von FehlercodesAblesen von Sensormesswertenndern von Einstellungen an Steuergerten

    Beispielsoftware VAG-COM:

    Die Software wird verwendet, um ber das zugehrige Verbindungskabel mit den Diagnoseeinheiten in Fahrzeugen der Volkswagen-Audi-Gruppe zu kommunizieren.

  • 16 Steffen Kunze On-Board Fahrzeugdiagnose

    OBD II Diagnosesoftware

    Auslesen von Fehlercodes

  • 17 Steffen Kunze On-Board Fahrzeugdiagnose

    Ablesen von Sensormesswerten

    OBD II Diagnosesoftware

  • 18 Steffen Kunze On-Board Fahrzeugdiagnose

    Zusammenfassung

    Die Kommunikation der Fahrzeugelektronik findet ber Busse verschiedener Ausprgungen statt. Der Bedeutendste davon ist zur Zeit der CAN-Bus, der fr sehr viele Aufgaben eingesetzt wird, aber es existieren auch Alternativen fr Anwendungen hherer Bandbreite wie MOST oder FlexRay sowie das Low-Cost-System LIN.

    ber die OBD II-Diagnoseschnittstelle ist ein Zugriff auf die Fehlerdaten und Messwerte der Motorsteuerelektronik sowie herstellerabhngig auch auf andere Funktionen mglich. Dazu werden entweder spezielle Diagnosegerte verwendet oder Diagnosesoftware auf einem ber Adapter mit der Schnittstelle verbundenen Rechner.

  • 19 Steffen Kunze On-Board Fahrzeugdiagnose

    Referenzen

    [1] Prof.Dr. Peter Hofmann, Vorlesungsskript Entwurf Mechatronischer Systeme im Kraftfahrzeug WS04/05 [2] Michael Randt, Bussysteme im Automobil, ECT 2002[3] Robert Bosch GmbH. CAN specification version 2.0, 1991.[4] LIN Consortium, LIN Specification Package Revision 2.0, 2003[5] www.obd2.de[6] www.vag-com.de[7] www.thedotcommune.com