汽車動力CAN總線系統故障檢測與研究

楊滿鵬

摘 要：隨著汽車電子控制系統進入智能化和網絡化的時代，為了控制更多汽車運行的參數，應用的電子控制單元以及通訊系統非常多。因為不斷增加的單元數量，使得信息之間的交換非常頻繁，使用以往導線點對點的方式，完成連接和傳輸，已經不能對當前的交換數據量給予滿足。所以，需要應用全新的方式，如串行數據傳輸系統。本文針對汽車動力CAN總線系統故障檢測做出了相應的探究。

關鍵詞：汽車動力;CAN總線系統;故障檢測

CAN總線可以使汽車內部，傳統點對點互聯形式進行轉變，使其成為總線式的系統連接，以至于電子系統的布線降低了復雜程度。CAN總線，有著非常高的可靠性，控制十分便捷，且數據密度比較大，傳輸數據的速度非常快[1]。本文針對大眾轎車作為案例實施探究，詳細分析了汽車動力CAN系統的故障檢測。

1 汽車動力CAN總線系統結構原理分析

1.1 結構分析

該車的動力CAN數據總線連接6塊控制單元。包括J285-儀表、J217-變速器電腦、J220-發動機電腦、J104-ABS控制模塊、G85-轉向柱模塊、J234-安全氣囊。J220和J104控制模塊當中設置的終端電阻為120Ω，監控CAN的實現，需要借助OBD接口。

1.2 傳輸信號原理分析

動力CAN總線，屬于非常典型的雙絞差分總線，串行數據總線H以及串行數據總線L，從靜止或者處于閑置的電平驅動到相反的極限。2.5V左右的閑置電平，將其確定成隱性傳輸數據并解釋為邏輯1;在線路驅動到達極限之后，會升高1V的動力CAN總線串行數據總線H，這時也會降低1V的動力CAN總線串行數據總線L。極限電壓之間存在的差，具體為2V，將其確定為顯性傳輸數據，并解釋為邏輯0。

2 汽車動力CAN總線系統故障類型

汽車動力CAN總線系統，在出現故障時，一般包括兩種：1）短路;2）斷路。

2.1 動力CAN-H出現對地短路故障

動力CAN-H發生對地短路故障之后，CAN-H的電壓為0V，CAN-L的電壓也接近0V，但在CAN-L上還有一個很小的電壓。

2.2 動力CAN-H出現電源正極短路

動力CAN-H出現電源正極短路的具體波形，如圖1所示。

CAN-H對蓄電池正極短路時。CAN-H的電壓為12V，等于電源正極電壓，CAN-L電壓產生的波形，其范圍在2.5V～12V。這是由于在控制單元的收發器內的CAN-H和CAN-L的內部連接關系引起的。

2.3 動力CAN-H出現斷路

CAN-H波形變化范圍很大而且雜亂無章，即可能有其他控制單元的信號竄入。在發生CAN-H導線出現斷路故障時，驅動CAN總線無法正常工作。由于電流無法再流向中央終端電阻通過CAN-L線，兩條導線電壓均接近1V。如果還有其他控制單元在工作，那么CAN-L線上的電平就會與CAN-H線上的正常電壓一同在變化。

2.4 動力CAN-L出現斷路

動力CAN-L一旦有斷路發生，波形會一直保持空閑模式，電流無法再流向中央終端電阻通過CAN-H線，兩條導線電壓均接近5V。如果還有其他控制單元在工作，那么示波器顯示的電平就會與CAN-L線上的正常電壓一同在變化。故障類型包括：數據總線出現CAN-L斷路故障，其他模塊當中的CAN-L發生斷路和控制單元插頭內針腳之間的連接是否斷路。

3 動力CAN總線系統故障分析

動力CAN總線網絡，對于信號的串行差分傳輸，可利用CAN-H和CAN-L實現，保障了模塊和模塊之間的信息交互。其中針對各類故障詳細總結和分析之后，具體的結論為：

（1）CAN-L出現對地短路故障，由于控制單元針對邏輯狀態的比較運算不會有問題產生，車輛會處于正常的狀態。發生的其他短路故障，會因為動力CAN總線系統出現嚴重的信號異常，使得大部分控制模塊都無法正常通訊，提示故障碼[2]。

（2）電子控制單元在有斷路故障發生之后，因為網關問題，大部分控制模塊都無法完成通訊工作，提示故障碼。另外一些控制模塊，在有斷路故障發生之后，會使該模塊與CAN總線發生分離，只對該模塊給出故障碼。

4 結束語

總之，針對某汽車的動力CAN總線系統進行了細致的分析，其中剖析了故障出現的波形和CAN系統故障、機理等，對于CAN系統的進一步了解和檢測維修，起到了很大的幫助作用。

參考文獻：

[1]趙良.基于CAN總線的車載鉆機遠程故障診斷研究[J].煤礦機械，2019（08）：158-160.

[2]詹永富.汽車CAN總線系統故障診斷[J].汽車工程師，2019，000（002）：58-59.