汽車(chē)CAN總線技術(shù)及其檢測(cè)維修探討

龍超

（湖南三一工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 4101290）

電子技術(shù)的快速發(fā)展，汽車(chē)上應(yīng)用電控系統(tǒng)的數(shù)量也逐漸增多，為了確保各個(gè)電控系統(tǒng)之間能夠有效共享信息，減少導(dǎo)線和傳感器使用數(shù)量，則需要在汽車(chē)當(dāng)中應(yīng)用CAN總線技術(shù)。在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)和傳動(dòng)系統(tǒng)控制當(dāng)中為了全面提升駕駛舒適感需要進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，設(shè)計(jì)CAN總線需要全面分析和研究汽車(chē)的工作狀況，并且顯著提升行駛安全性。因此，在大量現(xiàn)場(chǎng)總線當(dāng)中CAN總線具有顯著優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于汽車(chē)當(dāng)中。

1 CAN總線技術(shù)

CAN總線技術(shù)組成主要包括控制器，收發(fā)器，終端電阻和線路等。控制器局域網(wǎng)控制器的功能主要表現(xiàn)在接收控制單元當(dāng)中微處理器發(fā)出的數(shù)據(jù)信息資源，并且全面處理該類(lèi)信息數(shù)據(jù)，之后將其發(fā)送給控制器局域網(wǎng)收發(fā)器。在此期間CAN控制器也能夠處理收發(fā)器接收的數(shù)據(jù)信息資源，在處理完成之后將其發(fā)送給微處理器。控制器局域網(wǎng)收發(fā)器結(jié)合了接收器和發(fā)送器，可以將CAN控制器下發(fā)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)，并且利用數(shù)據(jù)總線將信號(hào)發(fā)送出去，在此期間其還可以接收總線數(shù)據(jù)信息，并且將數(shù)據(jù)信息發(fā)送到CAN控制器。從某種程度上講，終端電阻屬于數(shù)據(jù)傳輸終端，其功能主要表現(xiàn)在防止數(shù)據(jù)信息傳輸完成反射回來(lái)，所產(chǎn)生的反射波會(huì)破壞數(shù)據(jù)信息。

CAN數(shù)據(jù)總線主要是一種雙向數(shù)據(jù)線完成數(shù)據(jù)傳輸，主要包括CAN控制器、CAN收發(fā)器和數(shù)據(jù)線。數(shù)據(jù)在缺乏指定接收器時(shí)，會(huì)默認(rèn)通過(guò)數(shù)據(jù)總線將數(shù)據(jù)發(fā)送給各控制單元，控制單元在接收數(shù)據(jù)信息之后會(huì)開(kāi)始進(jìn)行計(jì)算，為了避免外界電磁場(chǎng)干擾和外向輻射，CAN總線會(huì)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(hù)控制器局域網(wǎng)，并且不會(huì)受到外界電磁場(chǎng)干擾。

2 汽車(chē)CAN總線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)系統(tǒng)構(gòu)成

在現(xiàn)代汽車(chē)的電控單元當(dāng)中包括ASR控制系統(tǒng)，牽引力控制系統(tǒng)，懸架控制系統(tǒng)，儀表管理系統(tǒng)，車(chē)燈控制系統(tǒng)以及中央門(mén)鎖系統(tǒng)等。當(dāng)結(jié)合以上所有系統(tǒng)之后就能夠形成實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)。在發(fā)出指令之后需要確保在規(guī)定時(shí)間內(nèi)能夠接收到響應(yīng)，避免出現(xiàn)嚴(yán)重安全事故。要求汽車(chē)CAN通信網(wǎng)絡(luò)波特率比較高。汽車(chē)在實(shí)際運(yùn)營(yíng)期間各個(gè)節(jié)點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生數(shù)據(jù)交換，如果汽車(chē)的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)均設(shè)置在相同CAN網(wǎng)絡(luò)上，并且通過(guò)1個(gè)CAN網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)通信，當(dāng)信息管理配置出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)將會(huì)顯著加大總線負(fù)荷，降低系統(tǒng)實(shí)時(shí)響應(yīng)速度。該種情況在實(shí)時(shí)系統(tǒng)不合理，所以在分析汽車(chē)節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)性之后，需要按照實(shí)際要求設(shè)置三個(gè)不同速率的CAN通信網(wǎng)絡(luò)，并且按照嚴(yán)格程度將其組成高速CAN通信網(wǎng)絡(luò)和中速CAN通信網(wǎng)絡(luò)以及低速CAN通信網(wǎng)絡(luò)，并且利用網(wǎng)關(guān)將不同速率的CAN通信網(wǎng)絡(luò)連接為一個(gè)整體，使每一個(gè)節(jié)點(diǎn)之間都能夠共享信息。

3 汽車(chē)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(duì)輸入線路檢查：第一，正確定位輸入管腳，不同的汽車(chē)具有不同的管腳定義；第二，斷開(kāi)輸入管腳與模塊；第三，全面檢查線路信號(hào)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(kāi)模塊與管腳之后實(shí)施測(cè)量；第三，測(cè)量線路的輸出情況；第四，連接管腳和模塊之后實(shí)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(duì)于電源線檢查來(lái)說(shuō)，由于模塊電源線數(shù)量在4根左右，因此模塊運(yùn)行正常情況下，每一個(gè)電源的電壓都需要滿(mǎn)足24V；對(duì)于地線檢查來(lái)說(shuō)，模塊地線的數(shù)量通常在3根左右，因此模塊在運(yùn)行工作狀態(tài)下，所有地線都與整個(gè)汽車(chē)的地線良好連接；對(duì)于喚醒線檢查，每個(gè)模塊的喚醒線數(shù)量都是1根，因此模塊運(yùn)行正常情況下，電壓都需要滿(mǎn)足24V；對(duì)于CAN線檢查來(lái)說(shuō)，在工作狀態(tài)下，CAN線的電壓均滿(mǎn)足24V。

4 汽車(chē)CAN總線技術(shù)故障

4.1 CAN總線控制系統(tǒng)故障

1輛2017款寶馬X5轎車(chē)，在開(kāi)啟自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)的制冷功能之后，僅產(chǎn)生自然風(fēng)，無(wú)冷風(fēng)吹出。即鼓風(fēng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，但空調(diào)制冷系統(tǒng)不工作。

通過(guò)解碼器獲取該轎車(chē)空調(diào)系統(tǒng)故障碼和發(fā)動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)故障碼，無(wú)故障碼出現(xiàn)，因此懷疑壓縮機(jī)或空調(diào)管路出現(xiàn)問(wèn)題，在全面檢查空調(diào)壓縮機(jī)和管路之后，結(jié)果顯示該空調(diào)壓縮機(jī)的電磁離合器未吸合，懷疑壓縮機(jī)電磁線圈或者電磁離合器控制線路損壞，在測(cè)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(shí)對(duì)空調(diào)的電腦控制單元進(jìn)行檢查，使用解碼器測(cè)試空調(diào)控制單元的數(shù)據(jù)流，結(jié)果顯示數(shù)據(jù)流當(dāng)中的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速數(shù)值顯示“0”。由于發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行正常，所以認(rèn)為空調(diào)控制單元與發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元之間連接通信線路發(fā)生故障，造成發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)無(wú)法傳輸?shù)狡?chē)空調(diào)控制單元當(dāng)中，此時(shí)空調(diào)控制單元認(rèn)為發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)運(yùn)轉(zhuǎn)而不發(fā)出控制電磁離合器吸合的控制單元。在全面排查檢測(cè)之后，空調(diào)控制單元與發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元之間連接通信線路接頭接腳出現(xiàn)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(cuò)誤致發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法啟動(dòng)故障

1輛2016款大眾朗逸轎車(chē)，在高速行駛期間發(fā)生交通事故，整個(gè)事故處理時(shí)間長(zhǎng)達(dá)兩個(gè)月，在處理完成之后將事故車(chē)運(yùn)送至汽車(chē)修理廠進(jìn)行修復(fù)。在修復(fù)之后發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行異常，在啟動(dòng)2min之后就自動(dòng)熄火，與防盜報(bào)警系統(tǒng)啟動(dòng)相似，但是防盜報(bào)警系統(tǒng)指示燈未亮，也沒(méi)有重新匹配防盜報(bào)警系統(tǒng)指示燈，駕駛員反映事故發(fā)生之后能夠啟動(dòng)運(yùn)行，在維修之后發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法啟動(dòng)。

由于發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元安裝在擋風(fēng)玻璃下，靠近儀表總成，在將儀表臺(tái)外殼拆除之后，沿著儀表總成連接線束向下查找，發(fā)現(xiàn)高位網(wǎng)線表皮在駕駛倉(cāng)和發(fā)動(dòng)機(jī)倉(cāng)的連接防火墻線孔處出現(xiàn)摩擦并與車(chē)身搭鐵。將高速網(wǎng)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(dāng)中存儲(chǔ)的故障代碼清除之后，不再出現(xiàn)故障碼。故障排除成功，發(fā)動(dòng)機(jī)正常啟動(dòng)。該汽車(chē)在線孔處設(shè)有橡膠圈防塵，防水和隔音，還能夠避免線束與車(chē)身出現(xiàn)磨蹭。由于大眾系列汽車(chē)的橡膠圈與線束連接在一起，因此車(chē)輛在事故之后，左前輪向后移動(dòng)，橡膠圈遭受擠壓產(chǎn)生破損，但沒(méi)有損傷線束，所以此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)還是能夠啟動(dòng)。在修復(fù)事故之后需要將儀表臺(tái)和所有線束全部拆除，在修復(fù)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(duì)汽車(chē)事故進(jìn)行分析之后發(fā)現(xiàn)，在出現(xiàn)事故之后，高位網(wǎng)線表皮無(wú)破損，在將線束重新裝回去之后，由于對(duì)高位網(wǎng)線反復(fù)拉扯，導(dǎo)致表皮磨損搭鐵，對(duì)總線數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量造成影響，導(dǎo)致防盜報(bào)警系統(tǒng)將發(fā)動(dòng)機(jī)閉鎖而無(wú)法正常啟動(dòng)。

4.3 指示燈無(wú)法熄滅，發(fā)動(dòng)機(jī)抖動(dòng)故障

1輛2015款帝豪優(yōu)雅版1.4T轎車(chē)，按照駕駛員自訴，在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)之后，該汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)故障指示燈、動(dòng)力轉(zhuǎn)向故障指示燈ABS故障指示燈均不熄滅，在著機(jī)后發(fā)動(dòng)機(jī)怠速抖動(dòng)比較明顯，并且出現(xiàn)加速不順暢情況。

在使用故障檢測(cè)儀讀取故障碼時(shí)，發(fā)現(xiàn)故障檢測(cè)儀不能進(jìn)入到發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)。對(duì)于汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)之后大部分故障指示燈同時(shí)亮起，故障檢測(cè)儀無(wú)法進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的故障現(xiàn)象，懷疑是由于汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)通信系統(tǒng)故障。汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)怠速抖動(dòng)、加速不暢等故障能夠判斷出明顯的單缸“缺火”問(wèn)題。由于該故障問(wèn)題屬于難度系數(shù)較大的雙重故障，首先需要將通信網(wǎng)絡(luò)故障排除，才能使發(fā)動(dòng)機(jī)自診系統(tǒng)恢復(fù)正常，再借助自診系統(tǒng)排除發(fā)動(dòng)機(jī)的故障。使用故障檢測(cè)儀檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其能夠與ECM實(shí)現(xiàn)通信連絡(luò)，故障碼讀取顯示“P0353”，即點(diǎn)火線圈C初級(jí)次級(jí)電路。由于該汽車(chē)使用單缸獨(dú)立點(diǎn)火系統(tǒng)，ECM明確點(diǎn)火正時(shí)并向氣缸點(diǎn)火線圈發(fā)送點(diǎn)火指令，之后按照IGT信號(hào)關(guān)閉或者接通點(diǎn)火器內(nèi)功率晶體管電源，進(jìn)一步斷開(kāi)或接通流向初級(jí)繞組的電流，次級(jí)繞組中產(chǎn)生高壓，一旦ECM切斷初級(jí)繞組電流，點(diǎn)火器會(huì)將點(diǎn)火反饋信號(hào)發(fā)送回ECM，用于各氣缸點(diǎn)火。在將汽車(chē)第3缸點(diǎn)火線圈更換并清除故障碼后，點(diǎn)火反饋波形信號(hào)和點(diǎn)火指令信號(hào)恢復(fù)正常，發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，加速順暢，故障排除。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，此次研究主要分析了CAN總線技術(shù)及其檢測(cè)維修，通過(guò)三個(gè)實(shí)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(chē)CAN總線技術(shù)工作原理和結(jié)構(gòu)組成，這樣才能夠快速有效地排除故障。