卡車制造端的CAN總線故障分析與排除(2)

王鵬理 高恩壯 杜金凱 劉從萍

【摘? 要】本文是《卡車制造端的CAN總線故障分析與排除》的第2篇。由于車輛CAN總線故障形式的復雜多變，加之不同車輛電控系統的差異配置，很難通過幾篇文章概括，因此本文承接上篇內容，繼續選取一些典型的卡車制造階段的CAN總線故障加以探討和學習。

【關鍵詞】CAN總線;電氣故障;分析方法

中圖分類號：U463.6? ? 文獻標志碼：B? ? 文章編號：1003-8639（ 2023 ）05-0089-03

【Abstract】This paper is the second part of the“CAN-bus fault analysis and disposal in truck manufacturing”，due to the complex and changeable fault forms of CAN-bus and the different configurations of electronic control systems on vehicles，it is difficult to summarize through several articles. Therefore，this paper continues the previous content and select some typical CAN-bus faults in the truck manufacturing stage for discussion and learning.

【Key words】CAN-bus;electrical fault;analytical method

作者簡介

王鵬理（1987—），男，工程師，主要從事汽車電氣工藝及檢測工作。

1? 前言

上篇文章中已對整車下線檢測作了簡單介紹，并列舉了少量通過電檢結果分析車輛CAN總線故障的案例。鑒于電檢在卡車制造過程中的重要作用，本文重點列舉這方面的案例加以分析和探討。

同時本文作為上篇內容的延續，依然沿用上篇的3個默認設定，即車輛采用標準OBD-Ⅱ診斷接口、關于電檢的各類控制器與診斷設備的通信路徑以及各組CAN總線的電壓等方面的設定，在此不再贅述。

2? 案例分析與故障排除

2.1? 案例1：電控數據的干擾

某車的儀表提示ABS故障燈，診斷設備連接ABS控制器讀取到的故障信息如圖1所示。查看電檢記錄發現ABS檢測通過，但發動機控制單元EMS未通過。從讀取的ABS故障信息難以識別出排查方向，EMS無故障。

先根據ABS控制器管腳定義測量其供電、搭鐵及CAN線電壓，均未見異常，因此初步判斷是控制器本體故障。更換一新控制器后故障仍然存在，應當從整車方向繼續排查。通過與其他同類型車輛的對比，發現該車故障現象屬于個例，由于沒有清晰的排查思路，嘗試對發動機控制單元EMS重新電檢。

EMS電檢時仍無法通過，原因是在基本信息校對環節未能識別到發動機電控數據零件號。讀取EMS基本信息發現該車電控數據未完成刷寫，重新寫入電控數據后，電檢通過，ABS故障排除。

2.2? 案例2：診斷CAN搭鐵

某車各控制器除儀表外均無法通過電檢，產線電檢設備正常且操作規范。對于這類故障應當查看OBD診斷接口處的診斷CAN管腳，如檢查接線端子是否完好或者測量其電壓是否正常。

檢查發現OBD診斷接口處診斷CAN接線正常，測得其CANH和CANL分別為0.16V和0V，表明CAN線可能搭鐵，阻斷了診斷CAN的通信功能。根據網絡拓撲確定排查方向，其拓撲結構如圖2所示。

首先斷開儀表板線束與左底盤線束的對接，再次測量OBD診斷接口處的診斷CAN電壓，其仍為0.16V和0V，表明搭鐵點在儀表板線束端。然后依次拔下儀表板線束端診斷CAN上的節點，逐個排除節點的故障。將網關、車身控制器及車隊均拔下后，測得電壓均為0，但其中一路仍然搭鐵，表明故障不在節點而是在線束本身。最終發現線束一處表皮破損，導致搭鐵，如圖3所示。

2.3? 案例3：診斷CAN互連

某車各控制器除儀表外均無法通過電檢，產線電檢設備正常且操作規范。測得OBD診斷接口的診斷CAN電壓均為2.53V，僅從電壓來看似乎并無問題，其診斷CAN網絡拓撲結構如圖2所示。此時可在車輛下電狀態測量發動機端的終端電阻，測量發現該電阻為0，表明CANH和CANL之間可能存在短路，正常阻值應約為120Ω。

排除方法仍然是斷開儀表板線束與左底盤線束對接處，分別測量兩端的電阻。測得儀表板端的CANH和CANL呈導通狀態，檢查發現該處的CANH和CANL接線被焊絲搭接在一起導致互連。

清除焊絲后，故障排除。

2.4? 案例4：診斷CAN線序反接

某車的各控制器僅發動機控制單元EMS無法通過電檢，診斷設備連接其他控制器時未讀取到故障信息，該車診斷CAN拓撲結構如圖2所示。由于發動機控制單元EMS是診斷CAN上的終端節點，可檢查插接器的插接是否牢靠。

檢查發現可以起動發動機，表明發動機控制單元EMS肯定是在工作狀態。測量OBD診斷接口處的診斷CAN電阻，可測得120Ω電阻，表明插接也牢靠。懷疑是其他控制器的干擾，因此將診斷CAN總線上其他節點拔掉，但診斷設備仍無法連接EMS。

測量EMS的診斷CAN接線至OBD診斷接口處的通斷，發現EMS的CANL、CANH分別與OBD診斷接口的CANH、CANL導通，表明EMS端的診斷CAN接線線序顛倒。由于診斷CAN接線還經過儀表板線束與左底盤線束對接處，對比圖紙發現是左底盤線束端接線錯誤。

重新調整線序后，故障排除。

2.5? 案例5：動力CAN搭鐵

某車的儀表、緩速器控制單元RCU及ABS均未通過電檢，儀表上提示發動機冷卻液溫度報警燈、尿素液位報警燈、緩速器故障燈、ABS故障、車道偏離預警故障燈，其診斷和動力CAN網絡拓撲結構分別如圖2、圖4所示。

由于上述3個控制器均為動力CAN上的節點，可在OBD診斷接口處測量動力CAN電壓。測得CANH和CANL電壓分別為0V和0.165V，斷定由CANH接線搭鐵導致。

用診斷設備讀取發動機控制單元EMS故障信息為：車輛動力CAN總線中斷狀態。先斷開儀表板與底盤的線束對接，未見異常，并測量該處的動力CAN線電壓，發現底盤端電壓正常，由此可斷定故障點位于儀表板線束端。根據經驗，地板與儀表板線束對接處存在4條CAN線，出現故障的概率大。檢查該處發現搭鐵線彎曲并與CANH接觸，修復后故障排除。

其實該車儀表上還顯示了多個異常圖標，如無尿素液位數值，因尿素液位信號是先由后處理CAN上的尿素品質傳感器發送到EMS，再由其傳遞至儀表。動力CAN也是各控制器信息傳遞的通道，所以當該組CAN線出故障時會導致儀表提示各種故障。

2.6? 案例6：動力CAN互連

某車的電檢結果、儀表提示故障及CAN網絡拓撲結構同案例5，讀取發動機控制單元EMS和網關的故障信息分別如圖5和圖6所示。由此可知故障信息指向了動力CAN，而電檢未通過的電控也均為動力CAN上的節點。測得OBD診斷接口處的動力CAN電壓均為2.5V，表明CANH和CANL呈等電位，二者可能出現互連。

發現地板線束被螺栓壓住導致CAN線絕緣層破損并接觸，如圖7所示。線束修復后，故障排除。

2.7? 案例7：動力CAN接入高電平

某車電檢結果、儀表提示故障及CAN網絡拓撲同案例5，讀取發動機控制單元EMS和網關的故障信息分別如圖8和圖9所示，同樣將故障出處指向了動力CAN。測量OBD診斷接口處動力CANH電壓竟然高達24V，顯然CAN線可能與其他高電平線搭接在了一起。

該線為后處理系統的尿素進氣閥供電，標準電壓為24V，顯然高電平的接入，對動力CAN的干擾更大。線束修復后，故障排除。

本案例只是論述了CAN線接入高電平的情形，其實車輛還有多種電位的接線，從0V到24V不一而足，且既有穩恒電壓，也有脈動電壓[1]，它們同樣可能與CAN線搭接在一起，本文無法完全列舉，但分析思路和排除方法是基本一致的。

2.8? 案例8：動力CAN斷路

某車電檢結果、儀表提示故障及CAN網絡拓撲結構同案例5，讀取發動機控制單元EMS的故障信息與案例7相同，即如圖8所示，讀取網關的故障信息與案例6相同，即如圖6所示，故障現象和故障信息表明動力CAN存在故障。

測量OBD診斷接口處的動力CANH電壓約為3.3～3.4V，明顯高于正常值。下電狀態測量動力CAN的終端電阻，測得阻值約為120Ω，顯然動力CAN上存在斷點。

根據動力CAN網絡拓撲，可斷開儀表板與左底盤電線束對接處，分別測量兩端的電阻。拔下對接處發現，底盤線束端有一雙絞線縮退（因接線插針的倒刺無法起到鎖止作用，接線被頂出的現象）。接線修復后，故障排除。

2.9? 案例9：電檢均通過

某車電檢時所有控制器都通過檢測，但儀表仍提示故障，其故障形式和CAN網絡拓撲同案例5。

發動機控制單元EMS的故障信息為車輛動力CAN中斷;儀表及網關的故障信息均為發動機控制單元節點丟失。由于電檢均通過，表明診斷CAN正常，根據網絡拓撲和故障信息可知發動機控制單元EMS是動力CAN上的節點，同時儀表和網關都報EMS節點丟失故障，因此懷疑發動機控制單元EMS端的動力CAN存在斷點或者反接。

拔下發動機控制單元EMS的插接器，測量其動力CAN的CANH和CANL電壓分別為2.34V和2.63V，顯然與正常值相反。發現儀表板與底盤線束對接處EMS端動力CAN接線線序顛倒，重新調整接線順序后，故障排除。

車輛動力CAN方面的故障案例介紹到這里，值得關注的是，如果車輛配置有AMT，而自動變速器控制器TCU也是動力CAN總線上的節點，若動力CAN發生如案例5～9的故障時很可能會導致發動機無法起動。因為起動所需的TCU擋位信號無法通過動力CAN發送至發動機控制單元EMS，儀表也會提示相應的變速器故障燈。

2.10? 案例10：舒適CAN方面的故障

某車型的診斷、動力CAN網絡拓撲同案例5，舒適CAN網絡拓撲如圖11所示。結合上述案例的分析和排除方法，舒適CAN方面的故障也與其大同小異，在此作簡單探討，其中行車記錄儀TCO和車載信息服務終端VIST不參與電檢。由于車輛OBD診斷接口處無舒適CAN接線，因此測量舒適CAN電壓時需在線束對接處或節點處。

2.10.1? 儀表板與右底盤線束對接處（BCM端或網關端）的CANH、CANL互連

某車電檢時僅胎壓監測控制器TPMS、攝像頭LDW無法通過，儀表提示車道偏離預警故障燈，開啟危險報警開關，左右雙閃指示異常。讀取車身控制器和網關的故障信息均為舒適CAN-bus off。由于網關、車隊和車身控制器BCM是診斷CAN上的節點，因此可通過電檢。

測量儀表板與底盤線束對接處的舒適CAN電壓，發現其均為2.52V，顯然呈等電位，查找搭接點即可。

2.10.2? 舒適CAN與其他電源線互連

某車的舒適CANH與倒車視頻電源線互連在一起，該電源線的正常電壓為12V，測量舒適CAN的CANH和CANL電壓分別約為12.7V和13.2V。電檢時TMPS、LDW均未通過，讀取網關和車身控制器的故障信息均為舒適CAN-bus off，讀取的儀表故障信息如圖12所示。由于舒適CAN的電壓異常，通信功能阻斷，因此儀表會報這些故障，而網關和車隊還是動力CAN上的節點，還可通過動力CAN與儀表通信，因此儀表未報此二節點丟失。

2.10.3? 舒適CAN斷路

某車電檢時所有電控均通過，但儀表提示的故障現象與2.10.1中相同，讀取的網關故障信息如圖13所示，讀取的儀表故障信息為車身控制器節點丟失。

由電檢結果可斷定車身控制器是處于工作狀態的，只是舒適CAN存在故障導致無法與網關、儀表通信，可測量車身控制器端的舒適CAN電壓是否正常。測得電壓分別為2.2V和1.7V，故障原因是儀表板與底盤線束對接處BCM端的CANL線縮退所致。

當該車的儀表板與底盤線束對接處網關端的CANL線縮退時，TPMS將無法通過電檢，讀取的儀表故障信息為：車身控制器節點丟失和胎壓監測系統節點丟失;車身控制器的故障信息為網關節點丟失;網關的故障信息則為車身控制器節點丟失、胎壓監測系統節點丟失以及舒適CAN limphome。

2.11? 案例11：私有CAN簡介

車輛除了上述介紹的幾組CAN總線，在一些電控系統內部還會設置私有CAN，用于控制器與其子模塊或傳感器的通信。

例如上文提到的攝像頭和雷達，其功能分別為車輛偏離預警功能LDW和前防碰撞預警功能FCW，此二功能目前被列為牽引車的標配[2]。攝像頭也是雷達的控制器，二者通過一組私有CAN通信，攝像頭還是車輛舒適CAN上的節點。

私有CAN的故障分析和排除較為簡單，只要熟悉控制器及子模塊的接線原理，通過讀取控制器的故障信息幾乎就能識別故障出處，在此不再贅述。

3? 總結

本文重點列舉了結合電檢結果分析CAN總線故障的應用案例，尤其是對動力CAN和舒適CAN故障的分析思路和排除方法作了探討，希望讀者閱讀本文時能對比二者的區別。

參考文獻：

[1] 孫駿. 汽車電子工程學[M]. 合肥：合肥工業大學出版社，2010.

[2] GB 7258—2017，機動車運行安全技術條件[S].

（編輯? 楊? 景）