重型汽車輛動(dòng)力CAN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及故障排查

馬宇，楊輝，周寧波

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重型汽車輛動(dòng)力CAN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及故障排查

馬宇，楊輝，周寧波

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

文章主要介紹了某企業(yè)重型卡車動(dòng)力CAN 網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)，通過筆者長(zhǎng)時(shí)間在生產(chǎn)制造源頭至使用過程中對(duì)重型卡車CAN網(wǎng)絡(luò)故障問題的處理，在此將故障類型進(jìn)行歸納和整理，可根據(jù)各種情況對(duì)CAN網(wǎng)絡(luò)故障類型進(jìn)行分析和判斷，從而迅速準(zhǔn)確的處理CAN網(wǎng)絡(luò)故障問題。

重型汽車；動(dòng)力CAN網(wǎng)絡(luò)；水溫表

1 緒論

隨著車輛電器結(jié)構(gòu)的不斷發(fā)展，汽車電子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化，重卡汽車的控制器不斷增多，汽車CAN網(wǎng)絡(luò)變得越來越復(fù)雜，隨之而來的是更多的CAN網(wǎng)絡(luò)故障，同時(shí)CAN網(wǎng)絡(luò)故障影響的車輛功能也逐漸增多，最常見的為不啟動(dòng)、鎖車、部分控制器失效等，直接影響了整車的正常使用，也給用戶帶來了很多困擾，本文主要針對(duì)此類問題加以闡述。

2 重型汽車的CAN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

2.1 動(dòng)力CAN網(wǎng)絡(luò)組成

以某企業(yè)重型汽車為例，其采SAE-1939通訊協(xié)議，通訊速率250kb/s，傳輸介質(zhì)：雙絞屏蔽線，因其CAN_H定義線色為黃色，CAN_L定義線色為綠色，因此也簡(jiǎn)稱其為黃綠線。下圖所示為某重型汽車動(dòng)力CAN網(wǎng)絡(luò)基本結(jié)構(gòu)，用更加形象的方式來比擬的話，整個(gè)動(dòng)力CAN網(wǎng)絡(luò)就像是一群跳皮筋的孩子，儀表和發(fā)動(dòng)機(jī)ECU（康明斯為ECM），兩者的關(guān)系如兩端撐皮筋的那兩個(gè)人，CAN總線則像是皮筋，而中間的各類控制器則像是皮筋上的舞者。

圖1 重型汽車動(dòng)力CAN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

其中的舞者主要指需要與整車進(jìn)行信息交互的控制器或傳感器，對(duì)于重卡車型來說常見的控制器有：儀表、發(fā)動(dòng)機(jī)ECU、行駛記錄儀、ABS或EBS控制器、車身控制器（BCM）、緩速器控制器、ECAS控制器（電控空氣懸架）、AMT（自動(dòng)變速器）控制器、DCU后處理控制器、TPMS（胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)）控制器、NOx傳感器，液位變送器等。

2.2 控制器及預(yù)留接口節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)

在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，常常需要接入控制器或預(yù)留相關(guān)的CAN線束接口，以方便制造商后期增加的新功能配置或用戶的改裝，我們把這個(gè)結(jié)構(gòu)稱之為CAN總線節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)有以下幾種方式：

2.2.1采用插接器分出的三通結(jié)構(gòu)

此種結(jié)構(gòu)預(yù)留接口操作較為便捷，但在車輛電器結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜、控制器越來越多時(shí)候，三通節(jié)點(diǎn)就會(huì)增多，增多則越容易出現(xiàn)動(dòng)力CAN總線的各類問題，可靠性較低，并且插接器結(jié)構(gòu)數(shù)量過多的話會(huì)對(duì)動(dòng)力CAN總線的傳輸距離和網(wǎng)絡(luò)可靠性會(huì)產(chǎn)生不良的影響，因此目前逐漸被取代。

圖2 三通插接器外形及內(nèi)部結(jié)構(gòu)

2.2.2超聲波焊點(diǎn)

此結(jié)構(gòu)駕駛室CAN總線中間不可斷開，較三通接頭更為可靠，因此正在逐漸取代插接器結(jié)構(gòu)成為主流。

圖3 超聲波焊及內(nèi)部結(jié)構(gòu)

2.2.3插接器與焊點(diǎn)相結(jié)合

在與整車標(biāo)配控制器部分采用超聲波焊點(diǎn)以提高通用車型可靠性，在非標(biāo)配控制器和預(yù)留部分采用插接器結(jié)構(gòu)。

3 常見故障及排查方法

對(duì)于配備CAN儀表的車型來說，CAN網(wǎng)絡(luò)問題最直觀的觀察的現(xiàn)象即是儀表的水溫表情況，車輛動(dòng)力CAN出現(xiàn)問題會(huì)導(dǎo)致水溫表指針指爆表，業(yè)內(nèi)俗稱：“水溫表飛天”，但注意水溫表飛天不一定為CAN網(wǎng)絡(luò)故障，也可能為儀表或ECU供電故障或本身問題引起。

3.1 儀表顯示車輛網(wǎng)絡(luò)故障，水溫表飛天，可能問題為以下情況

3.1.1 CAN_H和CAN_L對(duì)地或?qū)﹄娫炊搪?/p>

一般來說CAN線對(duì)地短路情況多于對(duì)電源短路，CAN_H 的正常電壓在2.6V左右，CAN_L的正常電壓為2.4V左右，若其電壓過高或過低都是不正常的，多數(shù)情況為CAN總線電壓過高，當(dāng)儀表檢測(cè)到CAN線電壓超高或搭鐵時(shí)儀表必定顯示車輛網(wǎng)絡(luò)故障。

3.1.2CAN線電壓異常，既非搭鐵也非對(duì)電源短路

其最可能原因?yàn)镃AN網(wǎng)絡(luò)中某個(gè)控制器地線虛接或針腳錯(cuò)誤所致，通常的方法是采用排除法，依次斷開CAN總線網(wǎng)絡(luò)上的控制器的CAN線接口，直至總線電壓恢復(fù)正常或者水溫表熄滅，例如：某車報(bào)車輛網(wǎng)絡(luò)故障，經(jīng)測(cè)量CAN_LH和CAN_L電壓均為11V左右，排除法檢查至緩速器控制器，發(fā)現(xiàn)其搭鐵虛接，重新緊固搭鐵點(diǎn)后，問題解決。

3.1.3 CAN_H和CAN_L導(dǎo)通

此類情況一般出現(xiàn)在駕駛室，因駕駛室CAN接口較多，其原因可能為一下幾種：

（1）動(dòng)力CAN預(yù)留線束在駕駛室某處夾線導(dǎo)致CAN_H和CAN_L絕緣層破損相互導(dǎo)通；

（2） CAN_H和CAN_L的超聲波焊點(diǎn)未錯(cuò)開焊接且熱縮管套接不規(guī)范導(dǎo)致相互導(dǎo)通；

（3）一般CAN線在控制器插接器部分成對(duì)相鄰出現(xiàn)，若CAN線針腳壓接不規(guī)范，則可能導(dǎo)致銅絲在相鄰針腳串電，引起CAN_H和CAN_L相互導(dǎo)通。

例：經(jīng)查某車動(dòng)力CAN網(wǎng)路CAN_H和CAN_L相互導(dǎo)通且各個(gè)控制器正常，經(jīng)分段排查為儀表處CAN線針腳壓接不規(guī)范，其中CAN_L有銅絲漏出串入相鄰CAN_H導(dǎo)致。

3.2 儀表不顯示車輛網(wǎng)絡(luò)故障，但水溫表飛天，主要由以下幾種方式引起

3.2.1 CAN線中CAN_H或者CAN_L某一根在某處斷開

斷開駕駛室及底盤線束，在切斷整車電源的情況下分別測(cè)量駕駛室與底盤CAN_H和CAN_L之間的電阻，若底盤與駕駛室均為120Ω左右，則說明CAN線導(dǎo)通正常，CAN線問題考慮其他因素。通常情況下，因重型卡車控制器一般都安裝與駕駛室內(nèi)，CAN線不通的主要問題出在駕駛室，則根據(jù)駕駛室的線束結(jié)構(gòu)進(jìn)行判斷，如：檢查駕駛室CAN線預(yù)留接口是否有松脫的情況，超聲波焊點(diǎn)結(jié)構(gòu)雖然較為可靠，但仍不能排除焊點(diǎn)松脫的可能。

同時(shí)要注意，對(duì)于一些特殊的ECU系統(tǒng)，例如：Woodward_OH2.0天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU的120電阻一般集成在駕駛室線束中，因此斷開底盤與駕駛室后，駕駛室CAN線之間電阻為60Ω左右。

3.2.2 CAN_H或CAN_L 在某處做反

駕駛室或底盤黃綠線做反，或駕駛室某處控制器節(jié)點(diǎn)黃綠線做反，并且某些控制器上黃綠線做反可能出現(xiàn)整車網(wǎng)絡(luò)時(shí)好時(shí)壞的情況，此類問題在生產(chǎn)制造中可能產(chǎn)生，車輛使用中一般不會(huì)出現(xiàn)此類情況。

3.2.3儀表類型選錯(cuò)

機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)接收水溫、機(jī)油等信號(hào)為硬線電壓信號(hào)，帶ECU發(fā)動(dòng)機(jī)接收水溫為CAN報(bào)文信號(hào)，在儀表類型設(shè)置錯(cuò)誤的情況下，也會(huì)導(dǎo)致水溫表飛天，機(jī)油壓力顯示不正常。解決辦法為按住儀表左鍵，打開ON檔電源，查看和設(shè)置發(fā)動(dòng)機(jī)類型（不同儀表廠家可能操作方法不同）。

3.3 其他問題

3.3.1總線網(wǎng)絡(luò)上的控制器故障

在排除線束導(dǎo)通及其他問題后，問題仍得不到解決，則可能為部分控制器問題，仍采用排除法，逐一斷開與總線連接的控制器，查看儀表水溫?zé)羟闆r。

例：某車CAN網(wǎng)絡(luò)故障導(dǎo)致水溫表飛天，經(jīng)查線束正常，電壓正常，斷開DCU后處理控制器后車輛恢復(fù)正常，為DCU故障導(dǎo)致。

3.3.2總線網(wǎng)絡(luò)上控制器相互不匹配，信號(hào)異常

如法士特AMT自動(dòng)擋車型，其AMT手柄采用WOBCO控制器，若ABS采用非WOBCO控制器，則可能由于CAN總線報(bào)文內(nèi)容匹配問題而導(dǎo)致AMT不能正常工作。

3.3.3 CAN總線被干擾

此類情況多為高壓周期性電路影響，如整車的逆變電源、點(diǎn)火線圈等，在CAN網(wǎng)絡(luò)布置時(shí)應(yīng)盡量避開相關(guān)結(jié)構(gòu)。

4 結(jié)語

本文主要介紹了比較常見的重型卡車的動(dòng)力CAN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和故障排查，隨著汽車電器的不斷發(fā)展，CAN網(wǎng)絡(luò)逐漸也由單路CAN向多路CAN 發(fā)展，例如根據(jù)不同控制器功能的區(qū)分，將CAN 網(wǎng)絡(luò)劃分為動(dòng)力CAN 、車身CAN、信息CAN等，不同區(qū)域的CAN回路通信速率根據(jù)重要程度和需求可能不同，根據(jù)此類需求又把CAN總線又可分為高速CAN和低速CAN，低速用于遠(yuǎn)程通信、診斷及通用信息傳送，高速CAN 主要用于實(shí)時(shí)音頻視頻通信，不同通信速率的CAN總線，就需要通過網(wǎng)關(guān)的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)不同CAN總線間的信息交互，除過采用光纖為傳輸介質(zhì)的CAN總線外，其物理層結(jié)構(gòu)都是類似的。

[1] 吳非,耿春明,凌忠奇,夏繼強(qiáng).CAN總線網(wǎng)橋設(shè)計(jì)及分析[J],儀表技術(shù)與傳感器,2016,第10期;41-44.

[2] 黃志明,客車CAN 總線優(yōu)設(shè)計(jì)[J],客車技術(shù)與研究,2017,第1期: 26-29.

[3] 羅峰,孫澤昌,汽車CAN總線系統(tǒng)原理.設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M],電子工業(yè)出版社2010.

Power_CAN bus network structure and fault analysis of the heavy truck

Ma Yu, Yang Hui , Zhou Ningbo

（Shaanxi Heavy-duty Automobie Co. Ltd, Shaanxi Xi’an 710200）

This paper mainly introduces the Power_ CAN bus network structure and fault analysis of the heavy truck, by means of problems solving of the Power_ CAN bus during heavy-duty automobile’s manufacture till service life, the writer of this paper summarized and processed the fault types, it can quick and accurate solving Power_ CAN problem according to various circumstances of the fault type.

heavy-duty vehicle; power CAN network; water temperature gauge

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1671-7988(2018)16-243-03

U462.1

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1671-7988(2018)16-243-03

CLC NO.: U462.1

馬宇，就職于陜西重型汽車有限公司。

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