2019 款比亞迪E5 電動汽車CAN 網絡系統結構及故障診斷

汪 俊

（廣州城市職業學院 機電工程系， 廣東 廣州 510405）

1 CAN網絡系統主要結構

從圖1上看比亞迪E5電動汽車CAN網絡系統主要包括動力網、舒適網、ESC網，三者通過網關連接到一起，實現節點 （控制器）的相互通信。

圖1 CAN網絡系統主要結構

動力網的主總線直接連接兩個120Ω的終端電阻，終端電阻在網關和BMS （電池管理器）中，其他與該動力網主總線相連的線束是動力網支總線，動力網支總線有若干組，每組動力網支總線上掛載著一個控制器，分別有BCM （車身控制器）、診斷口（DLC3）、充配電總成、電機控制器、整車控制器、擋位傳感器 （或稱換擋機構、擋位控制器）等。

舒適網的主總線直接連接兩個120Ω的終端電阻，終端電阻一個集成在網關中，另一個未被控制器集成，其他與該舒適網主總線相連的線束是舒適網支總線，舒適網支總線有若干組，每組舒適網支總線上掛載著一個控制器，分別有BCM （車身控制器）、診斷口 （DLC3）、組合開關、組合儀表、SRS、空調控制器等。

ESC網的主總線直接連接兩個120Ω的終端電阻，終端電阻一個集成在網關中，另一個未被控制器集成，其他與該ESC網主總線相連的線束是ESC網支總線，ESC網支總線有若干組，每組ESC網支總線上掛載著一個控制器，分別有ABS、診斷口 （DLC3）、EPB（電子駐車）、轉向角傳感器等。

比亞迪E5 還有啟動網、電池子網等。如圖2啟動網連接BCM和KEY-ECU。電池子網連接動力電池和BMS。

圖2 啟動網

2 實車故障1

2.1 故障現象

踩下制動踏板，一鍵啟動后：①組合儀表動力電池電量顯示0%，P擋位指示燈閃爍，見圖3。②幾秒鐘之后，組合儀表動力系統故障警告燈點亮；充電系統故障警告燈點亮；動力電池電量顯示-%；動力電池過熱警告燈點亮；動力電池故障警告燈點亮；電機冷卻液溫度過高警告燈點亮；多功能屏顯示“請檢查動力系統”，“請及時充電”；擋位指示燈不亮；OK指示燈未點亮；不能掛擋行車；啟動按鈕指示燈為橙色。組合儀表故障現象 （2）見圖4。

圖3 組合儀表故障現象 （1）

圖4 組合儀表故障現象 （2）

圖5為組合儀表正常情況，供參考，圖5中有4個與本故障無關紅色警告燈點亮，是因為拆卸了乘客側氣囊導致SRS故障警告燈點亮，駕駛員安全帶未系導致安全帶未系警告燈點亮，電子駐車實施導致電子駐車狀態指示燈點亮，拆卸了駐車開關導致駐車系統故障警告燈點亮。

圖5 組合儀表正常情況

2.2 故障原因分析

組合儀表故障現象多種多樣，但全部與動力網相關，可初步推測為動力網相關故障。由于故障現象多，可先使用解碼器讀取故障碼和數據流為下一步的分析指出參考方向。

2.3 故障排除過程

1）通過解碼器讀取故障碼

連接解碼器X431到DLC3，選擇比亞迪E5→出行版→系統選擇→網關模塊→網關→讀取故障碼。如圖6故障代碼B12EC00，此故障代碼意思是網關與動力網失去通信。從故障碼B12EC00分析故障可能范圍：動力網故障和網關故障。

圖6 讀取相關故障代碼 （1）

如圖7所示，從舒適網的組合儀表讀取故障U011087——與電機控制器失去通信；U029687——與動力電池管理模塊失去通信。顯然，動力網主總線故障或網關故障都會導致動力網上電機控制器和電池管理模塊 動力網 網關 舒適網 組合儀表之間無法通信，這樣也印證了故障范圍是正確的，也能排除動力網支總線故障。

圖7 讀取相關故障代碼（2）

2）通過解碼器讀取數據流

進一步讀取動力網的數據流，見圖8動力網中全部模塊都無法進入，說明網關與動力網上全部控制器無法通信，也印證了故障可能范圍是網關、動力網。動力網的支總線故障僅僅導致對應的模塊與網關失去通信，所以也能排除動力網支總線故障。

圖8 數據流

綜合以上組合儀表現象、故障碼、數據流的分析，可知故障可能范圍是：動力網主總線、網關。另外，網關電源電路是正常的，假如網關電源電路故障，動力網、舒適網和ESC網都會失去通信。

3）先檢查動力網主總線

參考圖9，檢測在網關側G19-9端子到G19-10端子之間的電阻，結果：120Ω，異常 （正常為60Ω左右），說明動力網主總線存在斷路。

圖9 動力網電路圖

拔網關插頭，對插頭外觀進行檢查，無異常。檢查網關G19-9端子到G19-10端子之間電阻，結果：120Ω，正常，說明網關內部的終端電阻正常。

拔BMS （電池管理模塊）插頭，檢查網關側插頭G19-9端子到BMS側插座BK45 （B）-16端子之間的電阻，結果：0Ω，異常 （正常為導通）。說明動力網主總線的CANH線斷路。

檢查網關側插頭G19-9端子到插頭GJB04-19端子之間電阻，結果：0Ω，異常 （正常為導通）。

可判斷故障為：動力網主總線的CANH線中網關側插座G19-9端子到插座GJB04-19端子之間斷路。

2.4 故障結論

動力網主總線的CANH線斷路導致動力網上的所有模塊都無法與網關進行通信，網關會存儲故障碼B12EC00——動力網絡通信故障，解碼器也無法通過網關進入動力網所有模塊，組合儀表與電機控制器和BMS的通信中斷，其儲存相應的故障碼U011087和故障碼U029687。

組合儀表故障現象分析：動力網主總線斷路導致動力網的動力電池電量、動力電池溫度、P擋信號、電機冷卻液溫度、動力電池充放等信息無法通過網關提供給舒適網上的組合儀表，組合儀表會點亮相應的故障警告燈以及多功能屏進行故障提醒。

OK指示燈點亮說明車輛已準備就緒可以掛擋行車。上OK電要經歷4個階段：①電子防盜的解除，組合儀表上的防盜指示燈從閃爍到熄滅說明電子防盜的解除；②BCM控制接通IG1繼電器、IG3繼電器、IG4繼電器給相關控制器通電；③通電后的控制器開始自檢；④相關控制器通過CAN網絡發布和接收相關信息 （包括自檢后的故障信息），整車控制器正常接收到相關信息會發出點亮OK指示燈的指令，組合儀表點亮OK。OK指示燈未點亮，說明上述的某一工作階段有故障，本故障是在第4階段整車控制器無法在動力網接收和發布信息，導致OK指示燈不點亮。

3 實車故障2

3.1 故障現象

踩下制動踏板，一鍵啟動后。

1）組合儀表動力電池電量顯示0%，多功能屏顯示“請及時充電”，P擋位指示燈閃爍。組合儀表故障現象 （1）見圖10。

圖10 組合儀表故障現象 （1）

2）幾秒鐘之后，駐車系統故障警告燈閃爍，電子駐車狀態指示燈未點亮，多功能屏顯示“請檢查電子駐車系統”。 組合儀表故障現象 （2）見圖11。

圖11 組合儀表故障現象 （2）

3）十幾秒鐘之后，組合儀表動力系統故障警告燈點亮；充電系統故障警告燈點亮；動力電池電量顯示-%；動力電池過熱警告燈點亮；動力電池故障警告燈點亮；電機冷卻液溫度過高警告燈點亮；駐車系統故障警告燈由閃爍變為點亮；ABS故障警告燈點亮后未熄滅；轉向系統故障警告燈點亮后未熄滅；多功能屏顯示“請檢查動力系統”，“請及時充電”，“請檢查ABS系統”，“請檢查轉向系統”；擋位指示燈不亮；OK指示燈未點亮；不能掛擋行車，啟動按鈕指示燈為橙色。

3.2 故障原因分析

組合儀表故障現象主要與動力網和ESC網相關。

1）與動力網相關的：組合儀表動力電池電量顯示0%，多功能屏顯示“請及時充電”，“請檢查動力系統”，P擋位指示燈閃爍，動力系統故障警告燈點亮；充電系統故障警告燈點亮；動力電池電量顯示-%；動力電池過熱警告燈點亮；動力電池故障警告燈點亮；電機冷卻液溫度過高警告燈點亮；擋位指示燈不亮。

2）與ESC網相關的：駐車系統故障警告燈閃爍，電子駐車狀態指示燈未點亮，多功能屏顯示“請檢查電子駐車系統”，組合儀表駐車系統故障警告燈由閃爍變為點亮；ABS故障警告燈點亮后未熄滅；轉向系統故障警告燈點亮后未熄滅；多功能屏顯示，“請檢查ABS系統”，“請檢查轉向系統”。

分析：僅僅是動力網相關故障或僅僅是ESC網相關故障，不會同時出現上述故障現象，可排除動力網和ESC網相關故障。組合儀表掛載在舒適網上，如果舒適網故障，動力網和ESC網同時無法與組合儀表通信，可推測為舒適網相關故障，但僅僅舒適網支總線及節點的故障組合儀表也只會顯示單一的故障警告，所以可推測為舒適網主總線故障、網關相關部分故障。

3.3 故障排除過程

1）通過解碼器讀取故障碼

見圖12故障代碼B12ED00，此故障代碼意思是網關與舒適網失去通信，印證了上述推測的故障范圍。

圖12 讀取相關故障代碼

2）通過解碼器讀取數據流

進一步選擇讀取舒適網的數據流，舒適網中所有模塊都無法進入，從此故障現象可也分析故障范圍：舒適網主總線故障、網關相關部分故障。舒適網主總線故障會導致網關與舒適網上所有模塊失去通信，舒適網的支總線故障僅僅導致對應的模塊與網關失去通信；網關相關部分故障也會導致網關與舒適網上所有模塊失去通信。

綜合組合儀表故障現象、故障碼B12EC00和解碼器無法進入舒適網中所有模塊，可知故障可能范圍為：舒適網主總線故障、網關本身相關部分故障。

3）先檢查舒適網主總線

參考圖13，檢測在網關側G19-8端子到G19-7端子之間的電阻，結果：0Ω，異常 （正常為60Ω左右）。說明舒適主總線CANH與CANL之間短路。

圖13 舒適網電路圖

3.4 故障結論

舒適主總線CANH與CANL之間短路導致舒適網上的所有模塊都無法與網關進行通信，網關會存儲故障碼B12ED00，解碼器也無法通過網關進入舒適網所有模塊。

組合儀表故障現象分析：舒適主總線CANH與CANL之間短路導致動力網和ESC網上的信息都無法通過網關傳遞給組合儀表，組合儀表會點亮相應的故障警告燈以及多功能屏進行故障提醒。

4 實車故障3

4.1 故障現象

踩制動一鍵啟動后，組合儀表OK指示燈未點亮；操作換擋桿擋位指示燈一直停留在P擋，無法行車。相關故障代碼見圖14。

圖14 讀取相關故障代碼

4.2 故障原因分析

從上OK電的過程來看，防盜指示燈熄滅說明防盜已解除，組合儀表正常通電和沒有警告燈點亮，可初步推測為整車控制器接收了故障信息，導致OK指示燈不點亮。

4.3 故障排除過程

1）通過解碼器讀取故障碼

見圖15故障代碼B1C1D02，因為此時車輛是P擋狀況，說明BCM認為P擋信號故障。

圖15 讀取相關故障代碼

從CAN網絡的結構上看BCM同時掛載在動力網、舒適網、啟動網上。P擋信號有兩種可能的來源：擋位傳感器、整車控制器，可能原因是擋位傳感器和整車控制器的數據流中有P擋數據流 （圖16）；可以肯定的是這兩種來源都在動力網上，所以BCM從動力網上接收P擋信號。

圖16 整車控制器和檔位傳感器中P擋數據流

綜合故障代碼B1C1D02和以上分析，可知BCM接收P擋信號故障，可能的故障范圍：BCM、動力網、擋位傳感器或整車控制器 （要看P擋信號來源擋位傳感器還是整車控制器）。

解碼器能進入擋位傳感器和整車控制器讀取數據流，說明動力網的擋位傳感器和整車控制器側的動力網支總線都正常；動力網主總線故障會導致動力網的信息都無法通信，組合儀表將顯示多種故障現象，故動力網主總線正常；解碼器能進入擋位傳感器和整車控制器讀取P擋數據流說明擋位傳感器或整車控制器能獲取P擋信號。另外，組合儀表的P擋指示燈顯示正常，說明組合儀表接收到了正確的P擋信號，組合儀表的P擋信號傳遞途徑是擋位傳感器或整車控制器→動力網→網關→舒適網→組合儀表，顯然以上過程是正常，那么也說明動力網的擋位傳感器或整車控制器側的支總線和動力網的主總線是正常的，以及擋位傳感器和整車控制器工作正常。所以可能故障范圍是：BCM、BCM側的動力網支總線。

圖15所示故障代碼U014000也印證了故障可能發生在CAN總線，但擋位傳感器如何記錄該故障碼的仍需思考。

3）先檢查BCM側的支動力CAN總線

參考圖9，拔下BCM插頭，檢查插頭外觀，無異常。檢測在BCM側G2K-6端子到G2K-7端子之間的電阻，結果：0Ω，異常 （正常為60Ω左右）。說明BCM側的支動力CAN主總線存在斷路。

檢查G2K-7端子到G19-9端子之間電阻，結果：0Ω，異常。說明BCM側的支動力CAN總線的CANH斷路。

修復以上故障后，試車車輛恢復正常。

提示：故障排除后，進行如下測試，單獨拔下擋位傳感器插座，OK指示燈也能點亮，說明BCM不是接收擋位傳感器P擋信號，也就是BCM接收P擋信號的來源是整車控制器。

4.4 故障結論

BCM側的動力網支總線的CANH斷路，導致整車控制器的P擋信號不能通過動力網傳遞給BCM，BCM判斷為擋位信號故障，記錄故障碼B1C1D02。整車控制器在動力網上接收到此故障信息，不能點亮OK指示燈。

5 結論

CAN網絡系統故障分主總線故障和支總線故障。主總線故障時，影響眾多節點的通信，組合儀表的故障現象多，有故障碼，解碼器無法進入相應網絡全部控制器。支總線故障僅僅影響單一節點的通信。要完整理解所有故障現象的產生原因，需要理解各節點通信的信息和控制原理。本文提供的3個故障案例的分析能讓讀者更深入地理解CAN網絡的節點傳遞哪些信息以及節點如何來控制，也能讓讀者掌握基本的CAN網絡的檢修方法。