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An�lisis de redes multiplexadas y protocolos de comunicaci�n para el control autom�tico de dispositivos y accesorios de veh�culos de la marca Toyota

 

Analysis of multiplexed networks and communication protocols for automatic control of devices and accessories of Toyota brand vehicles

 

An�lise de redes multiplexadas e protocolos de comunica��o para o controlo autom�tico de dispositivos e acess�rios de ve�culos da marca Toyota

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Correspondencia: angel.quevedo@espoch.edu.ec

 

Ciencias T�cnicas y Aplicadas

Art�culo de Investigaci�n

 

* Recibido: 10 de junio de 2024 *Aceptado: 20 de julio de 2024 * Publicado: �12 de agosto de 2024

 

        I.            Facultad de Mec�nica, Escuela Superior Polit�cnica de Chimborazo (ESPOCH), EC060155, Ecuador.

      II.            Facultad de Mec�nica, Escuela Superior Polit�cnica de Chimborazo, (ESPOCH), EC060155, Ecuador.

   III.            Investigador Independiente, Ecuador.

   IV.            Investigador Independiente, Ecuador.

 

Resumen

La investigaci�n tiene la finalidad de efectuar un estudio de las redes multiplexadas y protocolos de comunicaci�n en veh�culos de la marca Toyota de distintas l�neas de fabricaci�n contando con los modelos Yaris 2009, Prius 2010 y Yaris 2020, adem�s de analizar la topolog�a, velocidad de transmisi�n de datos y resistencias de cada una de las redes. Validado mediante an�lisis bibliogr�fico, estudios pre-investigaci�n, conceptos y art�culos cient�ficos relacionados a estos sistemas de comunicaci�n. Todo esto sumado a justificaciones realizadas en cada uno de los veh�culos como: resistencia entre los canales, tensiones, se�ales obtenidas y velocidad de transmisi�n de datos con la ayuda de equipos de diagn�stico automotriz de alta gama como osciloscopio automotriz, esc�ner automotriz de alta gama y mult�metro automotriz, los datos obtenidos fueron comparados con par�metros dictaminados por el fabricante Toyota. Entre los resultados obtenidos m�s relevantes la topolog�a de la red de los tres veh�culos tiene mucha similitud pese a ser de diferentes a�os de fabricaci�n y modelo del veh�culo mientras que la velocidad de transmisi�n de datos cambia considerablemente. Se recomienda el uso del diagrama el�ctrico y manuales de cada uno de los veh�culos para poder obtener datos objetivos y reales con la ayuda de equipos de diagn�stico adecuados y en perfecto estado.

Palabras clave: Protocolo de comunicaci�n; Controlller �rea network (CAN); Sistema multiplexado; Toyota; Equipos de diagn�stico; Topolog�a; CAN High; CAN low; ISO.

 

Abstract

The purpose of the research is to carry out a study of the multiplexed networks and communication protocols in Toyota brand vehicles from different manufacturing lines, including the Yaris 2009, Prius 2010 and Yaris 2020 models, in addition to analyzing the topology, data transmission speed and resistance of each of the networks. Validated through bibliographic analysis, pre-research studies, concepts and scientific articles related to these communication systems. All this added to justifications made in each of the vehicles such as: resistance between channels, voltages, signals obtained and data transmission speed with the help of high-end automotive diagnostic equipment such as an automotive oscilloscope, a high-end automotive scanner and an automotive multimeter, the data obtained were compared with parameters dictated by the manufacturer Toyota. Among the most relevant results obtained, the network topology of the three vehicles is very similar despite being from different years of manufacture and vehicle model, while the data transmission speed changes considerably. It is recommended to use the electrical diagram and manuals of each vehicle in order to obtain objective and real data with the help of suitable diagnostic equipment in perfect condition.

Keywords: Communication protocol; Controller area network (CAN); Multiplexed system; Toyota; Diagnostic equipment; Topology; CAN High; CAN low; ISO.

 

Resumo

O objetivo da investiga��o � realizar um estudo de redes multiplexadas e protocolos de comunica��o em ve�culos da marca Toyota de diferentes linhas de fabrico incluindo os modelos Yaris 2009, Prius 2010 e Yaris 2020, bem como analisar a topologia, velocidade de transmiss�o de dados e resist�ncias . Validado atrav�s de an�lise bibliogr�fica, estudos pr�-investiga��o, conceitos e artigos cient�ficos relacionados com estes sistemas de comunica��o. Tudo isto somado �s justifica��es feitas em cada um dos ve�culos como: resist�ncia entre canais, tens�es, sinais obtidos e velocidade de transmiss�o de dados com o aux�lio de equipamentos de diagn�stico autom�vel de �ltima gera��o como oscilosc�pio autom�vel, scanner autom�vel de �ltima gera��o e mult�metro autom�vel , os dados obtidos foram comparados com par�metros ditados pelo fabricante Toyota. Entre os resultados mais relevantes obtidos, a topologia de rede dos tr�s ve�culos � muito semelhante apesar de serem de anos de fabrico e modelo de ve�culo diferentes, enquanto a velocidade de transmiss�o de dados se altera consideravelmente. Recomenda-se a utiliza��o do esquema el�trico e dos manuais de cada um dos ve�culos para a obten��o de dados objetivos e reais com o aux�lio de equipamentos de diagn�stico adequados e em perfeitas condi��es.

Palavras-chave: Protocolo de comunica��o; Controlador de �rea de rede (CAN); Sistema multiplexado; Toyota; Equipamento de diagn�stico; Topologia; CANAlto; PODE baixo; ISO.

 

Introducci�n

En la d�cada de los 80 las unidades m�viles ten�an cada vez m�s unidades de control electr�nico internamente, la empresa alemana Robert Bosch buscaban otros tipos de m�todos o sistemas de comunicaci�n tipo bus, el cual pudiese utilizarse a trav�s de comunicaciones m�ltiples en diferentes computadoras, finalmente en el a�o de 1986[1] se present� la tecnolog�a CAN (Controller Area Network) en el congreso de la SAE. En la industria automotriz los avances tecnol�gicos que se han generado siglo a siglo son responsables de la revoluci�n industrial y del crecimiento general de cada una de sus �reas laborales dentro de la ingenier�a, esto para el confort de los usuarios el cual busca mejoras en el parque automotor[2]. La gesti�n electr�nica de los automotores debe ser enlazadas a un sistema de bus com�n con fin de permitir la transferencia de datos entre los diferentes dispositivos y as� obtener una respuesta r�pida al accionamiento de cada uno de los dispositivos que opera y brinda la informaci�n correspondiente al correcto o incorrecto funcionamiento de cada uno de los componentes mec�nicos y electr�nicos[3]. Con el an�lisis de redes multiplexadas y protocolos de comunicaci�n se detalla la determinaci�n de topolog�as en los 3 diferentes veh�culos de marca Toyota los cuales son de l�neas de fabricaci�n completamente distintas, as� como lo indica la figura 1, adem�s de identificar los niveles de voltaje de cada uno de los protocolos de comunicaci�n existentes a trav�s del DLC, y posterior decodificaci�n de las tramas de datos[4]. La trama de datos representa la sucesi�n de bits establecidos en varios campos, la particularidad se da en cada uno de ellos.

 

Figura 1: Topolog�a de red del Toyota Yaris 2020

 

Determinaci�n de las redes multiplexadas

En la obtenci�n del sistema topol�gico de ECUs se da a trav�s de equipos de diagn�stico automotrices de gama alta debido a que son necesarios para validar la investigaci�n, lo cual se requiere los diagramas del sistema el�ctrico de cada uno de los automotores de base para la investigaci�n de esa manera identificar el protocolo de comunicaci�n que trabaja cada uno de los veh�culos[5]. El osciloscopio automotriz de alta gama contribuye en la toma de oscilogramas de las l�neas el�ctricas del sistema el�ctrico y electr�nico en el campo automotriz. Para desarrollar el estudio de las redes multiplexadas, se identifica el protocolo de comunicaci�n con el cual se establece en cada uno sus diferentes m�dulos adem�s de verificar la interfaz con la que se enlaza el veh�culo. La clasificaci�n de las redes multiplexadas utilizados en el sector automotriz se detalla en la tabla 1 la cual establece las diferentes velocidades de transmisi�n de datos[6].

 

Tabla I: Clasificaci�n de las redes multiplexadas

 

Los diferentes componentes y conexiones utilizados en las redes multiplexadas est�ndar permiten transmitir con mayor rapidez y eficacia los datos mediante las interconexiones las cuales conllevan se�ales el�ctricas mismas que formaran datos de 0 y 1 para mantener un lenguaje[7]. Apoyado por el diagrama el�ctrico identificamos los protocolos de comunicaci�n que maneja la marca Toyota los mismos que se identifican en la figura 2 la cual fue extra�da del Toyota Prius 2010[8], a trav�s de los equipos de diagn�stico automotriz utilizados es posible analizar el protocolo de comunicaci�n establecido por los 3 veh�culos de prueba.

 

Figura 2: Topolog�a de red del Toyota Prius 2010

 

�Selecci�n de equipos

La industria automotriz avanza constantemente a nivel mundial y parte de la electr�nica hoy en d�a gestiona las diferentes ECUs y el uso de equipos de diagn�stico automotriz como esc�ner multimarca, osciloscopio y mult�metro automotriz son de gran importancia para el diagn�stico electr�nico. Mismos que son establecidos y adecuados para su uso por marcas diferentes marcas reconocidas como lo son AUTEL, LAUNCH, THINKCAR, CARMAN, ETC. Los investigadores utilizaron el esc�ner de gama alta de marca Autel de acuerdo con las diversas funciones que conlleva este instrumento adem�s de incorporar osciloscopio y la interfaz de decodificaci�n de trama de datos.

El esc�ner seleccionado (MaxiSys Ultra) identifica autom�ticamente el VIN del veh�culo lo cual permite emparejar todas las caracter�sticas electr�nicas de las ECUs inmersas en los veh�culos la cual se detalla en la topolog�a de red y la identificaci�n de los componentes existentes dentro de los veh�culos[9]. Una de las ventajas del esc�ner automotriz de alta gama es su polifuncionalidad debida que tambi�n puede utilizarse como osciloscopio y mult�metro automotriz lo cual permite tener mejores referencias t�cnicas en el diagnostico automotriz.

 

Resultados y Discusi�n�

La parte m�s importantes en este proceso de recopilaci�n de datos es la medici�n e interpretaci�n de las se�ales referenciales de cada una de las redes del veh�culo, para cada uno de los casos en particularidad como son la red CAN High, red CAN Low y L�nea K. Cada una de ellas tiene diferentes particularidades y se debe realizar con efectividad el an�lisis de datos con la finalidad de que la informaci�n obtenida sea la m�s apropiada.

Para comprobar la veracidad de los valores nominales se procede a la verificaci�n de cada uno de los manuales de los tres veh�culos sujetos al proceso de investigaci�n para obtener referencias precisas mediante el fabricante. Tanto los valores te�ricos como los obtenidos deben asemejarse tomando siempre en cuenta un margen de error debido a las circunstancias en las que trabaja el veh�culo, calidad de los materiales empleados en el sistema o factores externos que afecten al sistema multiplexado de los veh�culos, para as� poder argumentar el perfecto funcionamiento de la electr�nica del veh�culo.

 

M�todo

La investigaci�n se basa en el m�todo cient�fico general descriptivo el cual se detalla el proceso para recolecci�n de informaci�n que proporcionaron los distintos veh�culos a trav�s de sus diferentes manuales de taller, diagramas el�ctricos y manuales de servicio, adem�s de los equipos de diagn�stico automotriz utilizados.

M�todo de observaci�n el cual mediante la toma de datos se determinar� el tipo de sucesos que ocurren en los autom�viles al efectuar la toma de datos, ya que el proceso que se lleva a cabo con cada uno de los veh�culos seleccionados tiene variabilidad del tiempo y condiciones espec�ficas.

 

An�lisis de manuales de taller y diagramas el�ctricos

La identificaci�n y ubicaci�n de los componentes el�ctricos y electr�nicos esta informaci�n t�cnica de cada uno de los veh�culos es proporcionada por la plataforma TOYOTA Techstream, adem�s de la plataforma MITCHELL ONDEMAND. A trav�s de estas plataformas el manejo de los sistemas el�ctricos y electr�nicos proporci�n informaci�n valiosa la cual permite reducir el tiempo en la ubicaci�n de componentes y cables que ser�n evaluados.

Toda la informaci�n recopilada ayuda en la compresi�n del funcionamiento del sistema de comunicaci�n y a su vez detectar la ubicaci�n de cada uno de los componentes que est�n internamente en veh�culo de tal manera que se identifica la formaci�n de grupos de los sistemas.

 

Topolog�a de los sistemas multiplexados

Los veh�culos de la marca Toyota presentan un complejo sistema de intercomunicaci�n entre sus unidades de control con el objetivo de intercambiar informaci�n entre ellos y con los dem�s componentes del sistema electr�nico del autom�vil. En el caso puntual del modelo Yaris de la marca Toyota no tienen una Gateway que actuara como punto central de comunicaci�n y traducci�n de datos entre los diferentes m�dulos del veh�culo, en el modelo Prius al igual que el Yaris su forma de realizar una comunicaci�n segura y sin problemas entre las redes es mediante el protocolo CAN HIGH y CAN LOW.

La informaci�n el sistema electr�nico se accede con el veh�culo en funcionamiento, debemos comunicar nuestro esc�ner automotriz a trav�s del puerto DLC el cual recibe informaci�n de todos los m�dulos por medio de las redes multiplexadas utilizadas en cada uno de los modelos utilizados, as� como lo detalla los diferentes esquemas el�ctricos de los veh�culos de prueba.

 

Toyota Yaris 2009

En el caso de estudio del veh�culo Toyota modelo Yaris a�o 2009 en la conexi�n del esc�ner automotriz obtenemos informaci�n de los m�dulos electr�nicos asociados as� como lo indica la figura 3, el veh�culo consta del M�dulo de control del cuerpo (BCM) que gestiona y controla varias funciones relacionadas con el cuerpo del veh�culo como los limpiaparabrisas, luces, vidrios el�ctricos, entre otros que est� conectada a una red CAN que hace referencia a una red de baja velocidad o confort usada com�nmente para este tipo de funciones.

Tambi�n tenemos m�dulos asociados a una red CAN de alta velocidad o CAN tracci�n como el m�dulo de control del Motor (ECM) encargado de gestionar las funciones que se relacionan con el motor y el sistema de inyecci�n de combustible, el panel de instrumentos (IPS) que brindan informaci�n sobre el estado o rendimiento del autom�vil al conductor y el m�dulo del sistema de frenos antibloqueo (ABS) el cual controla el sistema de frenos del veh�culo. Los m�dulos asociados a la l�nea K de diagn�stico detalla al m�dulo SRS el cual se encarga de controlar el sistema de bolsas de aire y cinturones de seguridad equipados en el veh�culo como seguridad pasiva.

 

Figura 3: Topolog�a Toyota Yaris 2009

 

Toyota Prius 2010

El veh�culo Toyota marca Prius del a�o 2010 trabaja con un sistema multiplexado complejo debido al sistema hibrido que incorpora este tipo de veh�culos. Aun as�, hay que recalcar que en la topolog�a mostrada por el esc�ner Autel MaxiSys Ultra el veh�culo cuenta con el protocolo de comunicaci�n bus CAN basado en la ISO11898 as� como lo indica la figura 4 en el cual consta con una red CAN de alta velocidad y una red CAN de baja velocidad.� Se determin� a tipo de red se encuentran asociados los diferentes m�dulos a partir de las se�ales obtenidas y el c�lculo de la velocidad de transmisi�n de datos que lleva cada una de ellas.

La red bus CAN de alta velocidad est� conectada a m�dulos como el Battery Management System (BMS) encargado de gestionar toda la parte electr�nica, almacenaje y control de las bater�as de alto voltaje, m�dulo de sistema de frenos antibloqueo (ABS), m�dulo del aire acondicionado (AC), el panel de instrumentos (IPS), m�dulo de la direcci�n electr�nica asistida del veh�culo (EPS),� m�dulos (SRS) encargado de controlar las bolsas de aire y cinturones de seguridad, m�dulo de control de la trasmisi�n (TCM), m�dulo de control del motor (ECM) y un m�dulo que gesti�n el sistema hibrido del veh�culo para conseguir propulsar el veh�culo.

La red CAN de color azul los cuales son de baja velocidad conecta a m�dulos como m�dulo de control del cuerpo (BCM), M�dulo de control de la transmisi�n asociado al sistema hibrido del veh�culo (D-DM), sistema de entrada y arranque sin llave (E&S) para desbloquear las puertas y arrancar el veh�culo sin una llave f�sica, m�dulo de distribuci�n de energ�a (PDM) que distribuye la energ�a el�ctrica a los diferentes m�dulos y sistemas que integran al veh�culo, dos m�dulos independientes que controlan la apertura y cierre de las puertas traseras tanto derecha como izquierda (Motor-RR) & (Motor-RL), m�dulo de control de las ventanas el�ctricas (MSW), Dos m�dulos (Gateway) que comunican bidireccionalmente los diferentes sistemas del veh�culo,� tanto el motor de combusti�n interna (PM1GW) y el motor el�ctrico (PM2GW) para conseguir que la trasferencia de datos sea muy efectiva en todo el veh�culo hibrido y un m�dulo de control de la fuente de energ�a (PSC) que aseguran una distribuci�n eficiente de energ�a de la tracci�n el�ctrica del veh�culo.

 

Figura 4: Topolog�a Toyota Prius 2010

 

Toyota Yaris 2020

En el veh�culo Toyota Yaris a�o 2020 los m�dulos est�n asociados a una sola red de comunicaci�n de alta velocidad o CAN tracci�n en el cual se encuentran en la figura 5 detallando el m�dulo de control del motor (ECM), m�dulo de sistema de frenos antibloqueo (ABS), m�dulos (SRS) encargado de controlar las bolsas de aire y cinturones de seguridad, sistema de control de crucero (CCS) que permite mantener el veh�culo a una velocidad constante sin necesidad de pisar el acelerador, m�dulo de la direcci�n electr�nica asistida del veh�culo (EMPS), modulo del aire acondicionado (AC) y el m�dulo del panel de instrumentos del veh�culo o tambi�n llamado (COMM) por algunos esc�ner automotrices multimarca.

 

Figura 5: Topolog�a Toyota Yaris 2020

 

An�lisis de las Redes disponibles en los veh�culos

En el sector automotriz el protocolo CAN se utiliza para una tasa de transferencia de datos de alta velocidad, entre 500 Kilobits por segundo (Kbps) a 1 Megabit por segundo (Mbps) para poder comunicar entre s� unidades de control electr�nico y algunos sensores de una manera muy precisa y sin retrasos adem�s de garantizar una compatibilidad con la mayor�a de los fabricantes de productos relacionados con el sistema electr�nico del veh�culo. Tambi�n se unas una red CAN de baja tasa de transferencia de datos, entre 100 y 125 Kilobits por segundo (Kbps) usados para interconectar m�dulos de carrocer�a, seguridad y confort del veh�culo. Todo esto sumado a un sistema libre de fallos debido al trabajo crucial que debe desempe�ar el sistema electr�nico en el funcionamiento y seguridad del veh�culo.

Un bus LIN con calidad de protocolo de red econ�mico que resulta suficiente para realizar muchas de las aplicaciones de confort dentro del veh�culo, su baja velocidad de transmisi�n de datos, entre 1 y 10 Kilobits por segundo (Kbps) y exigencias de seguridad reducidas la convierte en una red de transmisi�n de datos ideal para funciones especiales de confort como eleva vidrios el�ctricos, intermitentes laterales, cierre centralizado.

 

An�lisis del CAN BUS LOW del autom�vil Toyota modelo Yaris 2009

 

Figura 6: Comportamiento de onda CAN LOW Toyota modelo Yaris 2009

 

Con base bibliogr�fica del diagrama el�ctrico del veh�culo, manual de taller y topolog�a del automotor Toyota Yaris 2009 determinamos la forma de onda tomada desde el pin 14 el cual se aprecia en la figura 6 basado en el documento de la SAE es un CAN Low el cual se obtuvo mediante el oscilograma, el cual identificamos los valores referenciales de acuerdo con la siguiente tabla 2.

 

Tabla 2: Voltajes referenciales de la red CAN LOW Toyota Yaris 2009.

Fuente: Barrera E., Tiuquinga L., 2023

 

La calidad de la se�al depende de la longitud de la l�nea del bus, Configuraci�n del osciloscopio, entre otros factores electromagn�ticos. Estos voltajes determinados mediante el oscilograma obtenido por los investigadores permiten identificar la operaci�n normal de funcionamiento de la red CAN LOW, su onda es de tipo digital la cual se obtuvo con el veh�culo en KOEO el delta del voltaje para este tipo de red CAN es de 1.46 V y su forma de onda act�a en 2.5 V a 1.0 V.

 

Velocidad de transmisi�n de datos y decodificaci�n de la trama

Para el c�lculo de la velocidad de transmisi�n de datos necesitamos la longitud de bit m�s peque�o de la trama o tambi�n llamado tiempo de bit que es 2,54 �s.

El resultado de la velocidad de transmisi�n de datos para la red CAN Low del Toyota Yaris a�o 2009 es 393,7 Kbps.��

 

An�lisis del CAN HIGH BUS del autom�vil Toyota modelo Yaris 2009

 

Figura 7: Comportamiento de onda CAN HIGH Toyota modelo Yaris 2009

 

Mediante el an�lisis del diagrama el�ctrico del veh�culo, manual de taller y topolog�a del automotor Toyota modelo Yaris del a�o 2009 determinamos la forma de onda tomada desde el pin 6 a trav�s del osciloscopio, as� como lo indica la figura 7 el cual de acuerdo con la SAE se trata de un CAN HIGH, mediante el equipo se identific� los valores referenciales de acuerdo con la tabla 3.

 

Tabla 2: Voltajes referenciales de la red CAN HIGH Toyota Yaris 2009

Fuente: Barrera E., Tiuquinga L., 2023

 

Estos voltajes obtenidos mediante el oscilograma permitieron identificar la operaci�n normal de funcionamiento de la red CAN HIGH, su onda es de tipo digital conseguida a trav�s del equipo de diagn�stico para lo cual el veh�culo estaba en el estado de KOEO el delta del voltaje para este tipo de red CAN es de 1,33 V y su forma de onda act�a en 2.5 V adem�s la calidad de la se�al mostrada por el osciloscopio depende de la longitud de la l�nea del bus.

 

Velocidad de transmisi�n de datos y decodificaci�n de la trama

El tiempo de bit que es 2,54 �s.

La velocidad de transmisi�n de datos para la red CAN High del Toyota Yaris a�o 2009 es 393,7 Kbps.

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An�lisis del CAN BUS LOW del autom�vil Toyota modelo PRIUS HIBRIDO 2010

 

Figura 8. Comportamiento de onda CAN LOW Toyota modelo Prius 2010

 

Despu�s de examinar el diagrama el�ctrico del veh�culo, manual de taller y topolog�a del automotor determinamos la forma de onda, as� como lo indica la figura 8 la cual es tomada desde el pin 14 del DLC, de acuerdo con la SAE es un CAN LOW mediante el oscilograma identificamos los valores referenciales de acuerdo con la tabla 4.

 

Tabla �Error! No hay texto con el estilo especificado en el documento.: Voltajes referenciales de la red CAN LOW Toyota Prius 2010

Fuente: Barrera E., Tiuquinga L., 2023

 

Estos voltajes determinados mediante el oscilograma permiten identificar la operaci�n normal de funcionamiento de la red CAN LOW para lo cual de acuerdo con la figura 8 y su onda es de tipo digital, la cual se identific� que con el estado del veh�culo en KOEO el delta del voltaje para este tipo de red CAN es de 1.44 V y su forma de onda act�a en 2.5 V que es el bit recesivo.

 

Velocidad de transmisi�n de datos y decodificaci�n de la trama

El tiempo de bit que es 1,86 �s.

La velocidad de transmisi�n de datos para la red CAN Low del Toyota modelo Prius a�o 2010 es 543,4 Kbps lo cual nos permite deducir que el veh�culo trabaja con una red CAN de alta velocidad en los m�dulos principales.�

 

An�lisis del CAN HIGH BUS del autom�vil Toyota modelo PRIUS HIBRIDO 2010

 

Figura 9: Comportamiento de onda CAN HIGH Toyota modelo Prius 2010

 

Con el an�lisis del diagrama el�ctrico del veh�culo, manual de taller y topolog�a del automotor Toyota Prius 2010 determinamos la forma de onda tomada desde el pin 6 as� como lo indica la figura 9 el cual de acuerdo con la SAE es CAN HIGH, mediante el oscilograma identificamos los valores referenciales de acuerdo con la tabla 5 la cual indica su voltaje de inicio y final.

 

Tabla 5: Voltajes referenciales de la red CAN HIGH Toyota Prius 2010

Fuente: Barrera E., Tiuquinga L., 2023

 

Estos voltajes obtenidos mediante el osciloscopio permiten identificar la operaci�n normal de funcionamiento de la red CAN HIGH, su onda es de tipo digital, identificamos que con el veh�culo en KOEO el delta del voltaje para este tipo de red CAN es de 1.33 V y su forma de onda act�a en 2.5 V adem�s la calidad de la se�al depende de la longitud de la l�nea del bus.

(1)   Velocidad de transmisi�n de datos y decodificaci�n de la trama

El tiempo de bit que es 1,86 �s.

La velocidad de transmisi�n de datos para la red CAN High del Toyota modelo Prius a�o 2010 es 543,4 Kbps.��

 

An�lisis del CAN BUS CONFORT del autom�vil Toyota modelo Prius 2010

Tomando en cuenta que tambi�n cuenta con un sistema tolerante a fallos, lo caracter�stico que ofrece este sistema es la velocidad de transmisi�n de datos que puede llegar hasta los 125 Kbps y se lo utiliza como una red CAN de confort del veh�culo para gestionar m�dulos enfocados a sistemas que no requieren de demasiada velocidad de transferencia de datos como lo son m�dulos de carrocer�a o seguridad pasiva.

 

Figura 10. Comportamiento de la red Can Confort Toyota modelo Prius 2010

 

Mediante la revisi�n diagrama el�ctrico del veh�culo, manual de taller y topolog�a del automotor Toyota Prius 2010 determinamos la forma de onda de acuerdo a la figura 10 es del m�dulo de la BMS tomada del veh�culo de su conector de la BMS de los pines 30 y 31 de color azul y verde respectivamente, mediante el oscilograma identificamos los valores referenciales de acuerdo con la tabla 6 y tabla 7.

 

Tabla 6: Voltajes referenciales de la red CAN HIGH CONFORT Toyota Prius 2010

Fuente: Barrera E., Tiuquinga L., 2023

 

Tabla 7: Voltajes referenciales de la red CAN LOW CONFORT Toyota Prius 2010

Fuente: Barrera E., Tiuquinga L., 2023

 

Estos voltajes obtenidos mediante el osciloscopio permiten identificar la operaci�n normal de funcionamiento de la red CAN CONFORT para lo cual de acuerdo con la figura 10 su onda es de tipo digital, identificamos que con el veh�culo en KOEO el delta del voltaje para este tipo de red CAN es de 2,5 V aproximadamente.

 

Velocidad de transmisi�n de datos y decodificaci�n de la trama

El tiempo de bit que es 0,009 ms.

La velocidad de transmisi�n de datos para la red CAN Confort del Toyota modelo Prius a�o 2010 es 111,1 Kbps.��

 

An�lisis del CAN BUS LOW del autom�vil Toyota modelo Yaris 2020

 

Figura 11: Comportamiento de onda CAN LOW Toyota modelo Yaris 2020

 

Mediante el an�lisis del diagrama el�ctrico del veh�culo, manual de taller y topolog�a del automotor Toyota modelo Yaris del a�o 2020 determinamos la forma de onda graficada en la figura 11 la cual es tomada desde el pin 14 el cual de acuerdo con la SAE se trata de un CAN LOW, mediante el oscilograma identificamos los valores referenciales de acuerdo con la tabla 8.

 

Tabla 8: Voltajes referenciales de la red CAN LOW Toyota Yaris 2020

Fuente: Barrera E., Tiuquinga L., 2023

 

Los voltajes obtenidos mediante el oscilograma permiten identificar la operaci�n normal de funcionamiento de la red CAN LOW para lo cual de acuerdo con la figura 11 y su onda es de tipo digital, identificamos que con el veh�culo en KOEO el delta del voltaje para este tipo de red CAN es de 1.16 V y su forma de onda act�a en 2.2 V.

 

Velocidad de transmisi�n de datos y decodificaci�n de la trama

El tiempo de bit que es 2,14 �s.

La velocidad de transmisi�n de datos para la red CAN Low del Toyota modelo Yaris a�o 2020 es 467,3 Kbps.�

 

 

 

 

 

 

 

 

An�lisis del CAN HIGH BUS del autom�vil Toyota modelo Yaris 2020

 

Figura 12. Comportamiento de onda CAN HIGH Toyota modelo Yaris 2020

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Con base en el diagrama el�ctrico del veh�culo, manual de taller y topolog�a del automotor determinamos la forma de onda, as� como lo indica la figura 12 la cual fue referenciada desde el pin 6 del DLC el cual de acuerdo con la SAE es CAN HIGH, mediante el oscilograma identificamos los valores referenciales de acuerdo con la tabla 9.

 

Tabla 9: Voltajes referenciales de la red CAN HIGH Toyota Yaris 2020

Fuente: Barrera E., Tiuquinga L., 2023

 

Estos voltajes determinados mediante el oscilograma obtenido por los investigadores permiten identificar la operaci�n normal de funcionamiento de la red CAN HIGH, su onda es de tipo digital, identificamos que con el veh�culo en KOEO el delta del voltaje para este tipo de CAN LOW es de 1.22 V y su forma de onda act�a en 2.5 V adem�s la calidad de la se�al depende de la longitud de la l�nea del bus, configuraci�n del osciloscopio, entre otros factores electromagn�ticos.

 

Velocidad de transmisi�n de datos y decodificaci�n de la trama

El tiempo de bit que es 2,14 �s.

La velocidad de transmisi�n de datos para la red CAN High del Toyota modelo Yaris a�o 2020 es 467,3 Kbps.�

 

Medici�n de las resistencias de la red

Para poder medir la resistencia correspondiente a la red CAN de los veh�culos se procede a utilizar un mult�metro en la opci�n ohmios y colocar las puntas en los pines 6 y 14 del puerto DCL que pertenecen al CAN H y CAN L de cada uno de los veh�culos utilizados en la investigaci�n como se aprecia en la siguiente tabla 10.

De esta manera podemos determinar que los canales de comunicaci�n de la red CAN se encuentran en correcto funcionamiento mediante el valor de 60 ohm entre los canales como lo propone el fabricante Toyota.

 

Tabla 10: Resistencias entre la red CAN H y CAN L en los veh�culos

Fuente: Barrera E., Tiuquinga L., 2023

 

La resistencia entre los canales CAN H y CAN L en los tres veh�culos se encuentra dentro del rango permitido por la marca, as� podemos corroborar que la resistencia de la red de cada uno de los veh�culos se encuentra en perfecto estado y funcionamiento. As� podemos descartar todo tipo de anomal�a en el cableado o m�dulos que integra la red multiplexada de los veh�culos, de otra forma si existiera alg�n problema la resistencia entre las redes aumentar�a o disminuir�a su valor de resistencia.

 

Conclusiones �

�         El enfoque principal de la investigaci�n es el an�lisis y comportamiento de las redes multiplexadas en los veh�culos mediante el uso de equipos de diagn�stico automotriz e informaci�n bibliogr�fica de cada uno de los veh�culos con la finalidad de profundizar el conocimiento sobre las redes de comunicaci�n en los veh�culos.

�         El an�lisis de informaci�n proveniente de estudios y art�culos cient�ficos detalla la importante intervenci�n de los sistemas multiplexados de los autom�viles, lo cual evidencia su innovaci�n tecnol�gica significativa conlleva a mejorar la funcionalidad y eficiencia de los sistemas electr�nicos en el parque automotor, una integraci�n m�s efectiva y una comunicaci�n instant�nea entre los diversos m�dulos existentes dentro del veh�culo, lo cual enriquece la experiencia de conducci�n, aumenta los niveles de confort y la seguridad para los ocupantes.

�         Mediante el c�lculo de la velocidad de transmisi�n de datos podemos determinar qu� tipo de red multiplexada est� asociada a los m�dulos con exactitud, esta velocidad no se la puede comparar debido a que depende de muchos factores externos como el n�mero de m�dulos asociados a la red, calidad de la se�al, carga de tr�fico de datos, la longitud del cable, estado del cableado interno del veh�culo y materiales utilizados.

�         Uno de los m�todos m�s r�pidos para comprobar alguna aver�a de las redes CAN, es medir su resistencia con la ayuda de un mult�metro automotriz teniendo en cuenta el valor nominal de resistencia brindado por el fabricante, en el caso de la marca Toyota la resistencia es 60 Ω y se lo puede valorar mediante el puerto DLC3 y una caja de desconexi�n, los tres veh�culos se encuentran dentro del rango permitido por el fabricante.

�         En este estudio, se compar� los protocolos de comunicaci�n obtenidos de los tres veh�culos mencionados. Los resultados nos indican que, pese a ser estos veh�culos de diferente l�nea de fabricaci�n la marca Toyota todos trabajan con el protocolo CAN Bus, debido a la eficacia y costo los cuales est�n sujetos en la industria automotriz. Por lo tanto, se evidencia que los pines 6 y 14 del DLC es la opci�n tomada por Toyota para acceder a sus diferentes computadoras.

 

Referencias

      1.            �Bus de CAN Controller Area Network.�

      2.            A. Donado Cantillo, �Identificaci�n de Redes Multiplexadas CAN en un Autom�vil,� AutoSoporte. Accessed: Aug. 22, 2023. [Online]. Available: https://autosoporte.com/identificacion-de-redes-multiplexadas-can-en-un-automovil/

      3.            L�pez Diguay Jenny Alexandra, �ESTUDIO Y AN�LISIS DEL SISTEMA MULTIPLEXADO DE UN VEH�CULO AUDI Q5,� Escuela Superior Polit�cnica de Chimborazo, Riobamba, 2021.

      4.            S. M. Cede�o Delgado, �Revisi�n sistem�tica de Comunicaciones Unificadas de VoIP en redes CAN,� Inform�tica y Sistemas: Revista de Tecnolog�as de la Inform�tica y las Comunicaciones, vol. 5, no. 1, p. 17, Sep. 2021, doi: 10.33936/isrtic.v5i1.3569.

      5.            �CAN COMMUNICATION SYSTEM,� 2018.

      6.            �Sistema de Comunicaci�n Multiplexado Prius,� 2541.

      7.            E. Fernandez Palomeque, �Estudio de la Red CAN y sus Diversas Evoluciones en Veh�culos Convencionales eH�bridos, con el Prop�sito de Realizar un Diagn�stico Acertado Tomando ComoBase sus Protocolos de Comunicaci�n,� ResearchGate, pp. 1�10, May 2014.

      8.            Toyota Manual de Taller, �MULTIPLEX COMMUNICATION SYSTEM,� 2010.

      9.            AUTEL, �Autel Maxisys Ultra,� Software de Diagnostico.

 

 

 

 

 

 

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