汽車CAN總線系統故障檢測淺析

曹向紅

天津交通職業學院 天津市 300110

1 CAN總線在汽車中的應用

汽車上電子控制單元越來越多，為減少汽車線束，同時降低整車成本，CAN總線技術應用越來越廣泛。汽車CAN總線大致有兩種連接方式，一是高速CAN總線，速率可達到500kb/s。另一種是用于車身系統的低速CAN總線，速率為100kb/s。

目前，CAN總線技術已被國內外汽車企業廣泛應用。結合信號重復率等情況，CAN數據總線系統共有五種類型：

第一類驅動CAN數據總線。數據傳輸速率是500kb/s，屬于典型的高速CAN總線，利用驅動系統內控制單元中的應用來建立網絡。

第二類是舒適CAN數據總線。數據傳輸速率是100kb/s，屬于低速CAN總線，利用舒適系統控制單元中應用來建立網絡。

第三類是信息娛樂CAN數據總線。傳輸速率是100kb/s，屬于典型的低速CAN總線，利用導航系統中應用來建立網絡。

第四類是組合儀表CAN總線。它也是低速CAN總線之一，傳輸速率是100kb/s。

第五類是診斷CAN總線。它是高速CAN總線之一，傳輸速率是500kb/s。

2 CAN總線的組成與特點

2.1 CAN總線系統的組成

對于CAN數據總線來說，它主要有三個方面，一是ECU，即電控單元，二是傳輸介質雙絞線，三是終端電阻。

1.電控單元

CAN總線連接的電控單元，就是我們所說的CAN總線節點，從理論來看，這一總線能夠與很多節點相連。對于電控單元來說，它包括很多方面，例如CAN控制器以及收發器等。

（1）輸入電路：用來接收傳感器和控制開關的輸入信號，并將其轉化為單片機能夠識別的數字信號。

（2）輸出電路：這一電路能夠令控制信號向功率信號轉化，從而對執行器有效驅動，所以輸出電路包括放大驅動電路。

（3）單片機：當前，汽車電控單元內單片機以增強型單片機為主，主要就是結合高溫、振動等情況而開發的。

圖1 CAN總線的應用

（4）CAN控制器：單獨的CAN控制器是以單片機為依托，主要是獨立數字集成電路芯片。

2.CAN數據傳輸線

在汽車中，使用的CAN數據線以雙絞線為主，它有兩類，一類是CAN高電平數據線，也就是CAN-High，一類是低電平數據線，也就是CAN-Low線。這一結構可以對總線進行共同讀寫。數據傳輸以差分電壓為主，這樣就算在1條數據線斷開的情況下，CAN數據總線也可以運行。

3.CAN終端電阻

對于CAN來說，它的兩端與120歐電阻器相連，也就是與雙絞線兩側相連，對于終端電阻來說，能夠對傳輸線終端不受到反射的影響，從而返回方式以回波為主，不會對數據傳輸產生不良影響。

2.2 CAN總線的特點

CAN總線是一種將CAN物理層與數據鏈路層功能有效集合的串行數據通信協議，能夠處理數據幀，它包括很多方面，例如數據塊編碼等。CAN總線具體特點如下：

1.可以多主方式工作。

2.采用雙線差分信號。

3.廣播傳輸報文。

4.全部節點均能夠獲取報文。

5.在協議中，無節點數據的約束，在總線中，能夠動態改變節點數量。

6.對于信息來說，它的內容以標識符標識為主，在網絡內，這一標識符只有一個。

7.根據需要可以進行相關性過濾。

8.想要使系統數據一致性得以保證，就要有兩大功能，一是差錯檢測機制，二是差錯處理機制，例如接口抗電磁干擾能力等。

9.位編碼形式以MRZ位填充為主。

3 CAN總線系統故障案例分析

3.1 案例1：大眾CC 2.0TSI 至尊型打不著車

1.故障現象

起動車輛時起動機沒有反應，發動機無法起動，偶爾起動后隨即熄滅；組合儀表上多個故障燈點亮；組合儀表檔位沒有顯示。

2.故障診斷過程

分析故障現象： 制動器電子系統、電子助力轉向系統 、電子駐車系統等多個故障燈點亮，選檔桿單元E313指示燈閃爍。

使用診斷儀VAS5052A 掃描車輛，VIN碼無法識別！

圖2 診斷儀掃描車輛電腦

（1）不顯示VIN碼，車輛發動機電腦無通訊，動力CAN總線上的控制單元都無法通訊，其他系統可正常讀取J533故障碼數據流。

圖3 讀取網關故障碼與數據流

（2）根據故障碼提示和數據流的顯示為動力總線故障，大眾cc轎車動力CAN總線網絡圖4所示，可能故障原因為：

圖4 大眾cc轎車動力CAN總線網絡圖

①CAN總線故障；

②控制單元故障。

分析故障碼：01771 大燈控制單元無通信，故障可能為大燈控制單元內部損壞導致動力總線失效，拔下大燈控制單元插頭，故障依舊。

（3）使用 VAS5051測試工具DSO測試動力總線狀態，動力總線 CAN-L 不正常。

（4）根據故障波形分析：CAN-L對地短路或虛接情況，檢測總線電阻，數據正常。當拔下發動機電腦的插頭時，數據恢復正常。

（5）故障原因分析：J623發動機模塊內部故障，導致整個動力總線癱瘓。

（6）故障處理方法：更換發動機電腦。

（7） 專 用 工 具 /設 備：VAS5051、5052a、1526。

3.案例分析

本案例是因為發動機電腦內部CAN總線終端電阻故障，導致動力總線癱瘓，經測量發動機電腦終端電阻：T94/68 、T94/67，得出故障電阻為0.078千歐，正常終端電阻為0.067千歐。

4 常見的CAN總線故障檢修方法

4.1 CAN總線線束類故障與檢修方法

CAN總線系統較為常見的故障有：

1.CAN-H和CAN-L的斷路、虛接

（1）在CAN-H斷路情況下，制動踏板指示燈不工作，胎壓警報指示燈工作，儀表盤能夠將不同系統問題體現出來。

（2）在CAN-H虛接情況下，故障情況和前者基本相同。儀表盤能夠將系統問題體現出來，方向盤還可以提供助力，此時開啟發動機，起動機不運行，發動機不能運行。

（3）在CAN-L斷路情況下，故障和第一種情況十分相近。

（4）在CAN-L虛接情況下，故障情況和第一種情況相近。制動踏板指示燈不運行，胎壓警報指示燈運行、EPC燈不工作。

2.CAN-H與CAN-L裝混（互短）

在CAN-H和CAN-L裝混的情況下，制動踏板指示燈不運行，胎壓警報指示燈運行、EPC燈不工作；方向盤存在助力，P檔指示燈閃爍，儀表盤能夠將系統問題體現出來。

3.CAN-H與CAN-L對正極短路、虛接

（1）當CAN-H對正極短路：故障現象不明顯，驅動CAN進入單線運行模式。

（2）在CAN-H對正極虛接情況下，制動踏板指示燈不運行，胎壓警報指示燈運行、EPC燈不工作；方向盤存在助力，P檔指示燈閃爍，儀表盤能夠將系統問題體現出來。

（3）在CAN-L對正極短路情況下，制動踏板指示燈不運行，胎壓警報指示燈運行、EPC燈不工作；方向盤存在助力，P檔指示燈閃爍，儀表盤能夠將系統問題體現出來，發動機不能運行。

（4）在CAN-L對正極虛接情況下，故障情況和上述情況相同。

4.CAN-H與CAN-L對地短路、虛接

（1）在CAN-H對地短路情況下，制動踏板指示燈不運行，胎壓警報指示燈運行、EPC燈不工作；方向盤存在助力，P檔指示燈閃爍，儀表盤能夠將系統問題體現出來，這時開啟發動機，起動機不運行，發動機不能運行。

（2）在CAN-H對地虛接情況下，制動踏板指示燈不運行，胎壓警報指示燈運行、EPC燈不工作；此時啟動發動機，起動機不工作，發動機無法正常啟動。

（3）當CAN-L對地短路：沒有明顯的故障現象。

（4）當CAN-L對地虛接：沒有明顯的故障現象，驅動總線進入單線運行狀態。

4.2 CAN總線控制單元故障與檢修方法

1.對CAN線的終端電阻的檢測

（1）首先將安裝蓄電池的正、負級接線柱上面的導線拆卸。

（2）靜置5分鐘左右，等到蓄電池內的所有電容器都放完電。

（3）用萬用表連接被測量導線，2個表筆分別放在CAN-H與CAN-L上，檢測終端電阻。

（4）拔下發動機控制單元插束，對終端電阻進行測試，其總阻值沒有發生改變。將首個測試的線束插頭再重新安裝，之后將下一步有著終端電阻的控制單元的線束插頭拔下來，進行測試。因為2個終端電阻是被并聯在一起的，所以單個終端電阻的阻值應該是120歐姆，2個終端電阻的阻值是60歐姆。

2.對CAN總線節點的檢測

逐步對每一個ECU進行檢測，檢查是否出現漏電或是短路的情況，可以使用替換的辦法。

（1）針對節點硬件故障：可以嘗試將疑似出現問題的電子控制單元從總線中斷開，倘若斷開，總線系統能夠運行，那么代表著是這一斷開電子控制單元問題。

（2）針對節點軟件故障：一般是更換全新的ECU，并將全新的ECU重新編碼，通過專用的診斷儀器，依據儀器上的屏幕的菜單按操作重新編碼。

3.對CAN總線電源系統的檢測

（1）檢測搭鐵：對發動機和車身接地進行檢測，看其是不是可以搭鐵。

（2）檢測電源供電：對電源電壓進行排查，看其是不是為正常值，同時對和車載系統相關的導線以及接頭是否出現問題。

4.CAN系統的自診斷

（1）讀取故障代碼：結合維修手冊，把診斷儀與故障診斷器相連，獲取故障碼。

（2）結合故障代碼來維修，結合故障代碼體現的內容，對相應位置進行排查。倘若對CAN故障代碼和其它代碼進行共同檢測，那么以CAN系統故障為主，優先檢測。