汽車CAN總線技術及其檢測維修探討

龍超

（湖南三一工業職業技術學院，湖南 長沙 4101290）

電子技術的快速發展，汽車上應用電控系統的數量也逐漸增多，為了確保各個電控系統之間能夠有效共享信息，減少導線和傳感器使用數量，則需要在汽車當中應用CAN總線技術。在汽車發動機控制系統和傳動系統控制當中為了全面提升駕駛舒適感需要進行優化調整，設計CAN總線需要全面分析和研究汽車的工作狀況，并且顯著提升行駛安全性。因此，在大量現場總線當中CAN總線具有顯著優勢，已經廣泛應用于汽車當中。

1 CAN總線技術

CAN總線技術組成主要包括控制器，收發器，終端電阻和線路等。控制器局域網控制器的功能主要表現在接收控制單元當中微處理器發出的數據信息資源，并且全面處理該類信息數據，之后將其發送給控制器局域網收發器。在此期間CAN控制器也能夠處理收發器接收的數據信息資源，在處理完成之后將其發送給微處理器。控制器局域網收發器結合了接收器和發送器，可以將CAN控制器下發的數據轉發信號，并且利用數據總線將信號發送出去，在此期間其還可以接收總線數據信息，并且將數據信息發送到CAN控制器。從某種程度上講，終端電阻屬于數據傳輸終端，其功能主要表現在防止數據信息傳輸完成反射回來，所產生的反射波會破壞數據信息。

CAN數據總線主要是一種雙向數據線完成數據傳輸，主要包括CAN控制器、CAN收發器和數據線。數據在缺乏指定接收器時，會默認通過數據總線將數據發送給各控制單元，控制單元在接收數據信息之后會開始進行計算，為了避免外界電磁場干擾和外向輻射，CAN總線會分為兩條線纏繞在一起，兩條線充電為相反，利用該種方式能夠有效保護控制器局域網，并且不會受到外界電磁場干擾。

2 汽車CAN總線數據傳輸系統系統構成

在現代汽車的電控單元當中包括ASR控制系統，牽引力控制系統，懸架控制系統，儀表管理系統，車燈控制系統以及中央門鎖系統等。當結合以上所有系統之后就能夠形成實時控制系統。在發出指令之后需要確保在規定時間內能夠接收到響應，避免出現嚴重安全事故。要求汽車CAN通信網絡波特率比較高。汽車在實際運營期間各個節點會產生數據交換，如果汽車的每一個節點均設置在相同CAN網絡上，并且通過1個CAN網絡實現節點通信，當信息管理配置出現問題時將會顯著加大總線負荷，降低系統實時響應速度。該種情況在實時系統不合理，所以在分析汽車節點實時性之后，需要按照實際要求設置三個不同速率的CAN通信網絡，并且按照嚴格程度將其組成高速CAN通信網絡和中速CAN通信網絡以及低速CAN通信網絡，并且利用網關將不同速率的CAN通信網絡連接為一個整體，使每一個節點之間都能夠共享信息。

3 汽車CAN總線線路和模塊的基本檢查

3.1 線路的基本檢查

CAN總線線路檢查主要包括輸出線路和輸入檢查，其中對輸入線路檢查：第一，正確定位輸入管腳，不同的汽車具有不同的管腳定義；第二，斷開輸入管腳與模塊；第三，全面檢查線路信號輸入情況。

輸出線路的檢查：第一，明確輸出線路搭鐵和斷線情況；第二，在斷開模塊與管腳之后實施測量；第三，測量線路的輸出情況；第四，連接管腳和模塊之后實施檢查。

3.2 模塊的基本檢查

模塊基本檢查主要是檢查喚醒線、電源線、CAN線和地線等。對于電源線檢查來說，由于模塊電源線數量在4根左右，因此模塊運行正常情況下，每一個電源的電壓都需要滿足24V；對于地線檢查來說，模塊地線的數量通常在3根左右，因此模塊在運行工作狀態下，所有地線都與整個汽車的地線良好連接；對于喚醒線檢查，每個模塊的喚醒線數量都是1根，因此模塊運行正常情況下，電壓都需要滿足24V；對于CAN線檢查來說，在工作狀態下，CAN線的電壓均滿足24V。

4 汽車CAN總線技術故障

4.1 CAN總線控制系統故障

1輛2017款寶馬X5轎車，在開啟自動空調系統的制冷功能之后，僅產生自然風，無冷風吹出。即鼓風機正常運轉，但空調制冷系統不工作。

通過解碼器獲取該轎車空調系統故障碼和發動機的控制系統故障碼，無故障碼出現，因此懷疑壓縮機或空調管路出現問題，在全面檢查空調壓縮機和管路之后，結果顯示該空調壓縮機的電磁離合器未吸合，懷疑壓縮機電磁線圈或者電磁離合器控制線路損壞，在測量電磁離合器線圈電阻之后，顯示正常，直接給電之后電磁離合器吸合。在返回時對空調的電腦控制單元進行檢查，使用解碼器測試空調控制單元的數據流，結果顯示數據流當中的發動機轉速數值顯示“0”。由于發動機運行正常，所以認為空調控制單元與發動機控制單元之間連接通信線路發生故障，造成發動機轉速信號無法傳輸到汽車空調控制單元當中，此時空調控制單元認為發動機無運轉而不發出控制電磁離合器吸合的控制單元。在全面排查檢測之后，空調控制單元與發動機控制單元之間連接通信線路接頭接腳出現畸形而造成鏈路短路，在處理之后排除故障。

4.2 CAN總線通信錯誤致發動機無法啟動故障

1輛2016款大眾朗逸轎車，在高速行駛期間發生交通事故，整個事故處理時間長達兩個月，在處理完成之后將事故車運送至汽車修理廠進行修復。在修復之后發動機運行異常，在啟動2min之后就自動熄火，與防盜報警系統啟動相似，但是防盜報警系統指示燈未亮，也沒有重新匹配防盜報警系統指示燈，駕駛員反映事故發生之后能夠啟動運行，在維修之后發動機無法啟動。

由于發動機控制單元安裝在擋風玻璃下，靠近儀表總成，在將儀表臺外殼拆除之后，沿著儀表總成連接線束向下查找，發現高位網線表皮在駕駛倉和發動機倉的連接防火墻線孔處出現摩擦并與車身搭鐵。將高速網線表皮磨損部位使用膠帶纏繞之后，將橡膠圈安裝在線孔處，在將控制器當中存儲的故障代碼清除之后，不再出現故障碼。故障排除成功，發動機正常啟動。該汽車在線孔處設有橡膠圈防塵，防水和隔音，還能夠避免線束與車身出現磨蹭。由于大眾系列汽車的橡膠圈與線束連接在一起，因此車輛在事故之后，左前輪向后移動，橡膠圈遭受擠壓產生破損，但沒有損傷線束，所以此時發動機還是能夠啟動。在修復事故之后需要將儀表臺和所有線束全部拆除，在修復之后再重新將線束裝回去，由于橡膠圈安裝不便就直接去除了。在對汽車事故進行分析之后發現，在出現事故之后，高位網線表皮無破損，在將線束重新裝回去之后，由于對高位網線反復拉扯，導致表皮磨損搭鐵，對總線數據傳輸質量造成影響，導致防盜報警系統將發動機閉鎖而無法正常啟動。

4.3 指示燈無法熄滅，發動機抖動故障

1輛2015款帝豪優雅版1.4T轎車，按照駕駛員自訴，在發動機啟動之后，該汽車發動機故障指示燈、動力轉向故障指示燈ABS故障指示燈均不熄滅，在著機后發動機怠速抖動比較明顯，并且出現加速不順暢情況。

在使用故障檢測儀讀取故障碼時，發現故障檢測儀不能進入到發動機電控系統。對于汽車發動機啟動之后大部分故障指示燈同時亮起，故障檢測儀無法進入發動機電控系統的故障現象，懷疑是由于汽車發動機通信系統故障。汽車發動機怠速抖動、加速不暢等故障能夠判斷出明顯的單缸“缺火”問題。由于該故障問題屬于難度系數較大的雙重故障，首先需要將通信網絡故障排除，才能使發動機自診系統恢復正常，再借助自診系統排除發動機的故障。使用故障檢測儀檢測發動機系統，其能夠與ECM實現通信連絡，故障碼讀取顯示“P0353”，即點火線圈C初級次級電路。由于該汽車使用單缸獨立點火系統，ECM明確點火正時并向氣缸點火線圈發送點火指令，之后按照IGT信號關閉或者接通點火器內功率晶體管電源，進一步斷開或接通流向初級繞組的電流，次級繞組中產生高壓，一旦ECM切斷初級繞組電流，點火器會將點火反饋信號發送回ECM，用于各氣缸點火。在將汽車第3缸點火線圈更換并清除故障碼后，點火反饋波形信號和點火指令信號恢復正常，發動機怠速運轉平穩，加速順暢，故障排除。

5 結語

綜上所述，此次研究主要分析了CAN總線技術及其檢測維修，通過三個實際案例全面介紹了CAN總線故障的排除措施。因此故障檢修人員需要全面了解和掌握汽車CAN總線技術工作原理和結構組成，這樣才能夠快速有效地排除故障。