現代汽車CAN總線系統故障診斷方法

邵明朝+徐雪萍+顏傳武

摘 要：該文主要論述了現代汽車CAN總線信息傳輸技術在汽車發展中的應用，具體介紹它的組成、結構和數據傳輸原理，總結了CAN總線網絡系統故障的類型，然后通過實際的故障案例分析，進一步提出了現代汽車CAN總線系統故障診斷的一般方法與步驟。

關鍵詞：汽車檢測與維修 CAN總線系統 故障診斷與維修

中圖分類號：TP273.5 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）05（c）-0037-03

人們對汽車的經濟性、環保性和安全舒適性提出來更高的要求，在現代計算機電子應用技術快速發展的基礎上，汽車上的控制單元以及相關電子裝置的越來越多。目前在汽車行業中，電控單元ECM與其他汽車系統的電控單元進行數據的共享，他們之間普遍采用一種CAN-BUS總線技術，組成汽車電子裝置網絡系統，這是一種可靠性強，經濟性又強的做法[1]。

隨著汽車電子技術的快速發展，CAN總線技術在現代汽車得到了廣泛應用，作為一名汽車維修人員必須理解現代汽車CAN總線的組成、結構和數據傳輸的原理，掌握CAN總線的故障類型及分析、檢修方法。

1 汽車CAN數據總線的組成、結構和數據傳輸原理

1.1 CAN數據總線的組成與結構

CAN數據總線由一個控制器、一個收發器、兩個數據傳輸終端以及兩條數據傳輸線組成，如圖1所示。

CAN控制器是主要負責數據的分析與處理，并將數據與指令傳給CAN收發器，CAN收發器主要負責接收汽車CAN網絡系統中其他控制單元向其發送的信息數據，以及將該控制單元發出的數據發送至CAN網絡系統中[2]。數據傳輸終端是一個電阻器，它的作用是防止數據在CAN總線終端被反射，從而干擾其數據的傳輸[3]。CAN總線的兩條線是一對雙絞線分別是CAN-H高線和CAN-L低線，將這兩條線相互纏繞在一起，目的是為了防止外界電磁波的干擾和向外輻射。

1.2 CAN總線的傳輸原理與過程

CAN總線的數據傳輸原理主要是汽車控制單元之間的數據信息的共享。汽車的控制單元1向汽車CAN網絡系統中發送數據，而其他控制單元接收這些數據，如果數據對汽車某一部分的控制單元有作用，就會被接收和處理并做出相應指令，其余的控制單元對這些數據不會理會，則忽略這些數據[4]。因此，CAN網絡總線中所用傳輸的數據并沒有指定的接收者，汽車所有控制單元都會接收及處理，數據的具體傳輸過程可以分為以下五步[3]。

（1）提供數據：各控制單元向CAN網絡中其他的控制單元發送信息數據。

（2）發出數據：CAN收發器從CAN控制器處接收數據，將其轉化為電信號發出。

（3）接收數據：所有與CAN數據總線一起構成網絡的控制單元都成為接收器。

（4）檢查數據：控制單元對接收到的數據進行檢查，是否是該系統功能所需要的。

（5）認可數據：如果所接收的數據是正確的，該系統需要的，就被接收并處理，反之不予理會。

2 汽車CAN總線系統故障經典類型及診斷方法

目前大多數汽車都采用CAN-BUS總線技術，如果出現故障，維修人員必須先檢測汽車CAN總線網絡系統是否存在故障，因為如果驅動CAN不正常，則汽車的動力系統的統控制單元將無法進行數據的傳輸，汽車將無法正常工作，給維修帶來很多困難。對于汽車CAN總線系統故障的維修，應根據實際車輛CAN總線的具體網絡結構和控制理論具體分析。一般來說，引起汽車CAN總線系統故障的原因可以分為3種類型：一是汽車供電系統故障；二是汽車CAN總線系統的節點控制單元故障；三是汽車CAN總線網絡系統的線路故障[5]。

2.1 汽車電源系統故障引起的汽車多路信息傳輸系統故障

汽車CAN總線系統的各個電控單元ECM的正常工作電壓在10.5～15.0 V的之間，如果汽車的供電系統的電壓低于該區間，電控單元ECM就會出現短暫的停止工作，導致整個汽車CAN網絡系統出現短暫的無法通信，各控制系統都會出現故障，汽車將無法正常工作。修復方法是給汽車供電系統充電，使電壓保持在10.5 V以上。

2.2 節點故障

節點是指在汽車CAN總線傳輸系統中的各個電控單元，因此，節點故障就是汽車各控制單元的故障，也是CAN網絡系統最常見的故障，該類型的故障一般只影響個別的系統無法正常工作，它包括軟件故障和硬件故障，這種故障一般采用更換電控單元并重新自適應匹配的方式修復。

故障案例如下。

一輛一汽大眾速騰轎車經維修后，右后門車窗升降不工作，用VAS 6150B專用診斷儀對舒適系統進行診斷時，發現所有的舒適系統均與診斷儀無法通信。左前門不能控制其他車門，4個車門門控開關僅能在幾秒鐘內對各自車門進行控制，斷開右后門控制單元J389后，診斷儀與各系統（除J389外）能正確通信，此車是更換右后門控單元后出現問題。

查看原來汽車的維修記錄，發現跟換的右后門控單元零件號不同，分別采用的是CAN總線和LIN線數據傳輸，控制單元的針腳好的含義功能不同如表1所示。

如果將LIN的控制單元裝入CAN的舒適系統中：

T18c/11的接腳CAN-H：因為J389的LIN應得到12 V（相當于此針腳斷路狀態），所以，CAN-H能正常傳遞信號；T18c/12的接腳CAN-L：LIN發出的信號與CAN-L波形沖突，使CAN-L產生錯誤的波形。結果：由于CAN-H傳遞正常的波形與CAN-L產生異常的波形同時傳輸給各控制單元（包括J533），各控制單元無法區別哪根線是正常，哪根線異常，只能全部停止工作。故障排除方法：更換原來零件號相同的控制單元。

節點故障的診斷方法是段節點法，逐一斷開網絡中的控制單元，同時觀察CAN總線的波形，如果波形恢復正常就是該控制單元存在故障。

2.3 線路故障

當汽車CAN總線傳輸系統的線路出現故障時，如CAN線路的短路、斷路，都會引起CAN總線系統多個電控單元無法工作。判斷是否為線路故障時，一般采用汽車專用示波器來觀察通信數據信號波形是否與正確標準波形是否相符。

故障案例如下。

一輛大眾高爾夫轎車，偶爾無法啟動，儀表上的警報燈全部點亮。用VAS 6150B專用診斷儀對舒適系統進行診斷時，發現汽車許多控制單元都存在故障，讀取各個控制單元故障碼，發現都是有關動力總線無信息的故障碼，所以，懷疑是網關出現問題，通過檢測J533的供電和接地，都沒有發現異常，懷疑網關出現故障，更換網關后汽車正常。過來幾天，該車的故障再現，因為該故障為偶發性的，維修人員懷疑是動力總線在某個地方短路，導致汽車的動力系統無法正常工作，通過示波器發現汽車動力CAN的波形對地短路，維修人員逐步檢查動力系統的各個控制單元的線束，發現發動機控制單元的連接線和雨刮臂有干涉，動力CAN-H線的絕緣皮磨損與車身接觸導致對地短路。維修處理：修復破損的線束并且固定好。

排除鏈路故障的方法：首先通過示波器觀察CAN網絡的波形，確定傳輸線路的故障原因，是CAN-L與CAN-H短路還是段路，然后在網路的節點處逐一斷開各個節點，同時觀察波形是否恢復正常，如果恢復正常則該點到控制單元的線路存在故障，通過逐一排除的方法，找到故障原因。

3 結語

該文首先簡述了汽車CAN總線傳輸系統的組成和工作原理，將汽車CAN網絡系統的故障類型進行了分類，并且結合實際案例闡述各類故障的診斷思路和維修方法，最后總結出CAN網絡系統一般診斷方法如下。

（1）首先通過故障現象和初步診斷，確認故障障范圍。

（2）通過分析CAN網絡的結構特點，制定檢測計劃。

（3）檢查汽車CAN信息網絡傳輸系統的線路是否存在短路和段路的故障，采用逐一替換法進行檢測。

（4）如果是節點故障，可以采用切斷法進行檢測，通過逐一切斷某一個節點，檢查網絡系統是否恢復正常。

參考文獻

[1] 羅峰，蘇劍，袁大宏.汽車網絡與總線標準[J].汽車工程，2003，25（4）：372-376.

[2] 丁世偉.波羅的CAN數據總線與車載網絡系統（上）[J].汽車維修技師，2002（11）：10-13.

[3] 黃鵬，李萬興，宋學瑞.汽車車載網絡系統的分析與檢測[J].汽車電器，2009（2）：34-36.

[4] 竇在學.大眾車系CAN-BUS的原理與檢修[J].汽車電器， 2005（10）：29-32.

[5] 李偉軍.如何在中技汽車維修專業中開展車載數據總線教學[J].考試周刊，2015（28）：165-166.