汽車 CAN—BUS總線故障及波形分析

逯海燕

摘 要：目前，隨著電子科技及先進技術的逐步提高，汽車已不只是交通工具，同時承擔著更多的功能。現代科技已將信息娛樂、個人通信電子裝置、多媒體、網絡、無線連接等功能整合到汽車內部，為乘客提供了前所未有的舒適和便利，這一切都有賴于汽車網絡信息通信技術。本文介紹了汽車 CAN-Bus總線的基本情況，對典

型車輛常見的車載網絡系統出現的故障做了詳細的分析。關鍵詞：CAN-Bus系統；車載網絡系統；故障

1 前言 [1-2]

當前汽車技術已經發展到第四代，即計算機技術、電子技術、綜合控制技術、智能傳感器技術等先進汽車電子技術。現代汽車的電子結構是通過幾種通信系統將微控制器、傳感器和執行器連接起來的，汽車電控單元已不再是線束連接，而是網絡系統連接起來的。因此，網絡信息通信技術的引入是汽車電子技術發展的里程碑。

現代汽車中電子設備比比皆是，涉及汽車的主要部件，基本上可分為三類：動力電子系統、底盤電子系統、車上電子系統。而車用信息通信系統，即Telematics也將會成為汽車電子系統的重要組成部分。

2 CAN總線基本知識 [3-4]

CAN（Controller Area Network）是控制單元（ECU）通過網絡進行數據交換的一種通信方式，即控制器局域網絡。是國際上應用最廣泛的現場總線之一。

2.1 CAN總線在汽車上應用的原因

隨著汽車工業的發展，現代汽車使用的電子控制系統和通信系統越來越多，如安全氣囊（SRS）、發動機電控系統、防抱死制動系統（ABS）、自動變速器控制系統、自動巡航系統（ACC）舒適系統和信息娛樂系統等。各個系統、系統和組合儀表、系統和診斷接口之間均需要進行數據交換，如此巨大的數據交換量，如仍采用導線進行點對點的連接傳輸方式將會面臨各種困難。因此，用網絡信息通信傳輸系統取而代之就成為必然的選擇。主要表現為：

（1）人們對車輛安全性和舒適性要求的逐步提高，以及各國對排放的限制和對環保的重視；

（2）現代車輛上都安裝了越來越多的電器部件（控制單元/傳感器/執行元件）；

（3）電控單元 /電子元部件間需要進行適時高速大量的信息交換，同時要保證數據傳輸時較高的安全性及可靠性；

（4）此外，數據總線技術在車上的應用，減少連接插頭尺寸即減小控制單元尺寸，增大安裝空間；可以降低車輛自重：減少線束數量從而減輕了重量，降低成本及故障診斷時的復雜程度。

因此，CAN總線傳輸系統將是今后很長一段時間內車載網絡系統的主要協議標準。圖1-1為CAN總線結構示意圖。

2.2 CAN總線的特點

（1）控制單元之間的信息交換共享都是在同一平臺（協議）上進行。

（2）CAN總線系統的數據傳輸相當于高速公路的作用；

（3）CAN總線系統可同時通過多個控制單元進行系統診斷；

（4）CAN總線系統方便加裝選裝裝置；

（5）CAN總線系統方便用控制單元對系統進行控制；

（6）CAN總線是一個開放的系統，它可以和各種傳輸媒質進行適配，如銅線和光纖導線。

3 CAN總線故障分析 [5-6]

3.1 故障類型

汽車CAN總線系統常見的故障主要有以下幾種情況：

3.1.1 電源系統引起的故障

汽車CAN總線數據信息傳輸系統的核心是含有通信IC集成電路的電控ECU，其工作電壓在10.5～15.0 V的范圍內。如果電源系統提供的工作電壓低于該值，某些電控單元停止工作，從而使整個 CAN總線數據傳輸系統無法通訊。

3.1.2 節點故障

節點故障就是電控模塊的故障，一般有硬件故障和軟件故障兩種。

硬件故障是由于集成電路故障造成CAN總線信息傳輸系統無法正常工作。

軟件故障是軟件程序或傳輸協議有缺陷或沖突，從而使 CAN總線信息傳輸系統通訊出現混亂或無法工作，這種故障一般成批出現，且無法維修。

對于采用低版本信息傳輸協議或點到點信息傳輸協議的 CAN總線信息傳輸系統，如果有節點故障，將使整個CAN無法工作。

3.1.3 鏈路故障

當CAN總線信息傳輸系統的鏈路（或通訊線路）出現故障時，如：通訊線路的短路、斷路以及線路物理性質引起的通訊信號衰減或失真，都會引起多個電控單元無法工作或電控系統錯誤等故障。

判斷是否為鏈路故障，一般采用專用診斷儀或示波器讀取通訊數據信號并與標準通訊數據信號相對比。

3.2 故障部位

CAN總線常見的故障部位主要有：

（1）車用電源系統中的故障；

（2）CAN-H或CAN-L短路或斷路；

（3）控制單元的供電故障；

（4）插接器接觸不良（端子臟污、銹蝕、損壞）；

（5）控制單元故障。

3.3 故障診斷步驟

CAN總線故障診斷的步驟主要有：

1.檢測汽車電源系統是否存在故障，如交流發電機的輸出波形是否正常。

2.了解車輛CAN總線信息傳輸系統的特點：

（1）信息傳輸方式：CAN總線、LAN總線等；

（2）傳輸介質：同軸電纜、雙絞線、光纖等；

（3）網絡通訊協議的類型：CAN-Bus協議、A-BUS協議、VAN協議、PALMENT協議、CCD協議、HBCC、DLCS協議等。

3.了解車輛

CAN總線信息傳輸系統的各種功能，如有無喚醒功能、休眠功能等。

4.檢查節點，只能采用替換法進行檢測。

5.檢查車輛

CAN總線信息傳輸系統的鏈路是否存在故障，采用替換法或采用跨線法進行檢測。

4 車輛典型 CAN總線故障分析

4.1

一輛奧迪 A6L轎車的后尾燈、頂燈不亮，電子駐車制動發出警告，駐車輔助失效，前、后右側玻璃無法升降，如何進行故障診斷？

該車生產日期為2006年，行駛里程為 6000km，出現的故障現象是：后尾燈、頂燈不亮，電子駐車制動報警，駐車輔助失效，前、后右側玻璃無法升降。診斷步驟如下：

（1）連接VAS5052讀取故障碼，舒適控制單元J393、電動駐車和手制動器控制器 J540、泊車輔助控制器J446均顯示無法達到，網關有J393無法通信故障。

（2）分析可能為CAN總線通信出現問題，先檢查各個相關控制單元的供電、搭鐵。首先檢查J393的15號線、31號線均正常，檢查30號線發現僅有 3.4V電壓，應為蓄電池電壓，不正常。

A-蓄電池； J234-安全氣囊控制器； J644-電源管理系統控制器；N253-蓄電池斷路器； S131-熔斷熔絲1；S132熔斷熔絲2；S133-熔斷熔絲3；SF6-熔絲架F上的熔絲6；

-發動機艙內右側接地點；

-發動機缸體上的接地點；

B272-正極連接（30），在主導線束中； B300-正極連接4（30），在主導線束中； B301-正極連接 5（ 30），在主導線束中；B397-（舒適/便捷功能高速CAN總線），在主導線束中；

B406-連接1（舒適/便捷功能低速CAN總線），在主導線束中。

（3）查ELSA電路圖（見圖3-1），發現供電是由蓄電池正極 -S132熔絲 -B300 （正極連接 4，在主導線束中）-ST1-J393。 ST1是右后尾箱飾板內黑色熔絲架，ST1上的熔絲均由B300供電，ST1上有舒適控制單元J393、電動駐車和手制動器控制器J540、泊車輔助控制器 J446、右后車門控制器J389、前排乘客側車門控制器J387。

（4）檢查ST1上的所有熔絲電壓，均為

3.

4V。由此分析為ST1前方供電或連接問題。檢查發現蓄電池正極到B300連接松動，有虛接現象，重新緊固螺釘，故障排除。

4.2

一輛奧迪 Q7組合儀表黑屏，無法啟動，如何進行故障診斷？

接地點該車生產日期為2010年，行駛里程為 3500km，出現的故障現象是：把鑰匙插入點火鎖內，轉向柱能解鎖，但儀表燈不亮，組合儀表黑屏；起動時防盜報警，無法起動；右前車門、后蓋無法打開。診斷步驟如下：

（1）連接VAS5052診斷儀檢測，由于沒有15號線供電，所有控制單元無法進入；進入引導性故障查尋，整個驅動 CAN系統顯示故障，整個舒適CAN系統均無法到達。

（2）根據故障現象分析可能為進入及起動許可控制器J518或數據總線診斷接口 J533故障，更換后故障依舊。

（3）由于故障涉及驅動CAN和舒適CAN系統，分析可能為舒適 CAN總線網絡故障，其故障信息引起驅動 CAN系統故障。聯系到車門和后蓋無法打開的故障現象有可能導致驅動 CAN防盜系統故障，重點檢查車門、后蓋控制器及其相關線路。

（4）拆下后頂燈，發現后蓋電動機線束被壓在電動機下面，造成后蓋控制器J605兩根舒適CAN線短路。

（5）如圖3-2、圖3-3所示，分析電路圖得知，這兩條舒適 CAN線短路將造成整個舒適CAN系統癱瘓，進而影響驅動CAN系統無法收到車門、后蓋等信息，導致防盜系統報警，車輛無法起動。

（6）拆下后蓋電動機取出短路的兩條舒適CAN數據線，將線束包扎處理，故障消失。

5 結論與展望

車載網絡技術是現代汽車電子技術的重要組成部分，是現代車輛信息傳輸與控制的基礎。隨著電子技術的發展，一些車輛的電控裝置越來越多，技術越來越先進，電控程度越來越復雜，使得車輛上的電控單元也越來越多，傳感器數量逐步增加，更加加速了汽車總線系統的運用和發展。由于總線系統采用的是網絡技術，因此在信息傳輸方面與傳統的電控系統有著很大的差異，在故障診斷方面也大不相同。本文分析總結了CAN總線技術存在的故障類型，并通過對奧迪兩款不同類型車輛CAN總線故障的詳實分析，表明了汽車網絡總線技術在車輛上的運用，尤其是故障診斷分析中有著極其重要的地位。

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