汽車CAN低速網故障特征波形分析

魏顯坤 鄧長勇 張甲瑞 佘家富

（1.重慶工商職業學院，重慶 401520；2.重慶廣播電視大學，重慶 401520）

車載網絡是汽車電控技術的核心內容，波形檢測與分析是車載網絡架構學習中的重點內容，網絡信號波形的檢測分析是分析故障原因的重要依據。目前，國內汽車故障排除是根據解碼儀上的故障碼，結合經驗試探排除，有一定的盲目性，基本不分析信號波形，故障排除效率低。因此，掌握故障波形特征，對于理解CAN線的原理、提高故障排除效率有重要意義。

1 低速CAN總線波形特征

CAN線網絡即控制器局域網，是Controller Area Network的縮寫。CAN總線是汽車各個控制器ECU之間交換、傳遞信息的數據總線。為減小電磁干擾對信號傳輸的影響，采用雙絞線形式和差分方式傳輸數據。低速CAN網用在汽車車身及舒適系統，連接中控門鎖、玻璃升降、智能雨刮、自動空調等電控系統。根據SAE的分類，低速CAN網的傳輸速度是40～125kb/s。低速CAN網信號波形如圖1所示。在顯性位，VCAN-L=1V，VCAN-H=4V，VCAN-H-VCAN-L=3V；在隱性位，VCAN-L=5V，VCAN-H=0V，VCAN-H-VCAN-L= -5V。低速CAN總線波形特征是“CAN-H不高，CAN-L不低”。同高速CAN一樣，CAN高線與CAN低線信號電壓之和恒定為5V，即VCAN-L+VCAN-H=5V。低速CAN總線信號以差分方式傳輸減小干擾，差分信號如圖2所示。CAN-L和CAN-H信號在傳輸中受到電磁干擾產生毛刺雜波，但信號電壓差不變。在隱性位，CAN高與CAN低的信號電壓差值為3V；在顯性位，CAN高與CAN低的信號電壓差值為-5V。差值恒定，保證電磁干擾對信息傳遞沒有影響。

圖1 低速CAN總線信息傳輸標準波形

圖2 低速CAN總線信號抗干擾原理

2 低速CAN總線7種故障特征的波形分析

使用BOSCH740發動機故障綜合診斷儀采集CAN線波形信號。示波器兩個通道分別測量CAN高和CAN低信號。通道CH1接CAN-H線，通道CH2接CAN-L線，低速CAN總線標準波形如圖3所示，7種故障特征波形如圖4～圖10所示。

圖3 低速CAN總線標準波形

圖4 故障特征波形一

CAN-H與電源負極短路，信號電壓為0V，CAN-L信號波形基本正常，局部有尖銳的峰值，可推測線路受到干擾。CAN-L正常工作。

圖5 故障特征波形二

圖6 故障特征波形三

圖7 故障特征波形四

圖8 故障特征波形五

圖9 故障特征波形六

圖10 故障特征波形七

CAN-L線和電源正極端短路，電壓V=12.6V，CAN-H信號電壓正常，CAN-H正常工作。關閉車上所有的用電設備，熄火后等待一段時間車輛會進入休眠模式。睡眠模式下，CAN低速網的信號電壓分別為CAN-H=0.5V、CAN-L=12.8V。睡眠模式下，CAN高速網的信號電壓分別為CAN-H=0.1V、CAN-L=0.2V，均接近于0V。

3 結論

（1）CAN-H和電源的正極端短路、CAN-H線路斷路、CAN-H和電源負極端短路、CAN-H和CAN-L之間短路、CAN-L和電源的負極端短路、CAN-L和電源的正極端短路、CAN-L線路斷路7種故障下，CAN低速網可以正常工作，有些車型會以降級模式運行。

（2）熟悉故障波形特征，可提高故障排除效率。本文對CAN低速網故障波形的總結為汽車電器電控的初學者理解CAN線信息傳遞及CAN線故障診斷提供參考。

（3）以北汽幻速為例，舒適系統采用低速CAN，低速CAN出現上述7種故障，車輛可以啟動，儀表指示燈全亮。如果車輛可以工作，但儀表指示燈全亮，就可對低速CAN進行波形檢測，確定故障類型，進一步縮小故障范圍，提高診斷效率。