某型汽車CAN網絡系統故障分析及診斷方法

摘要：通過參與企業技術服務，發現當前服務站在汽車通信網絡故障方面存在檢測及診斷困難等問題，很多問題所需將故障反饋企業后臺并需要得到專業通信工程師的指導。為了能夠更好地順應汽車企業，對汽車的通信網絡構架進行了闡述，并對其故障并進行了分析和排除。

關鍵詞：通信網絡；故障；診斷；排除

中圖分類號：U4632? 收稿日期：2024-01-22

DOI：1019999/jcnki1004-0226202405030

1 前言

汽車通信的主要方式有K線通信、LIN線通信、CAN網絡通信以及光纖通信等，通信的目的是為了能夠實現模塊與模塊之間的信息交流及共享。一般情況下，車輛會用到其中的一種或者多種通信方式，這主要是基于這些通信線之間的傳輸速度及傳輸方式來決定，所以不同通信方式出現的故障及其診斷排除方法是不一樣的。

2 CAN網絡通信故障診斷困難情況

汽車企業技術服務的內容包含新車型的產品介紹和汽車技術等級的培訓。通過培訓能夠讓各個服務站快速地理解產品的特點，能夠更高效地實現產品的技術服務。

新產品培訓需要對新車型的通信網絡進行一次詳細的理論學習以及整體網絡的實操。汽車通信網絡的故障診斷在整個汽車故障診斷中是相對困難的，當前各服務站的通常做法首先是連接汽車診斷儀，通過診斷儀查出故障，如果是非網絡通信故障，則可以通過特定的指向和數據流來排除，但是如果出現診斷儀無法正常進入系統，或者讀取到的是模塊之間出現數據丟失的故障信息時，維修技師就只能反饋各企業后臺，在工程師指導下進行故障排除。

實際上，CAN網絡通信故障并不難解決，首先需要了解該車型CAN網絡的組成，明白它是單個網絡，還是多個網絡，它們之間的連接都跟網關相通，網關在整個系統中起橋梁的作用，它是解決故障的一個突破口。通過網關可以判斷是單個網絡通信故障還是多個網絡通信故障。將網關看成故障范圍的一個節點，這將使故障的診斷與排除變得相對簡單。只要了解到哪個網絡通信出現故障，就去查相對應的網絡系統，那么一般的故障都能夠得到解決［1］。

有些車型使用單個網絡通信，那么其排查故障就會相對變得簡單；有些車型使用的是多個網絡通信，那么排查故障就會相對難一些，因為牽涉多個網絡通信，它們使用相同的數據，一旦數據缺失就會導致多個網絡通信通報故障。如果通報相同的故障代碼或者出現相同的故障數據，那么處理起來則相對簡單。若是通信故障代碼不一樣，則需把復雜的問題簡單化，把多個網絡通信系統拆分開來，看成單個的網絡逐一診斷。

單個網絡通信系統或者多個網絡通信系統之間能夠實現通信，都離不開網絡的終端電阻的存在，也離不開它們之間雙絞線的連接。

模塊之間的通信會有兩個終端，每個終端的電阻值為120 Ω，這兩個終端電阻是并聯的關系，所以使用萬用表測量的電阻值為60 Ω左右（圖1）。兩終端之間的通信是通過雙絞線來傳輸的，雙絞線是兩個相互纏繞在一起的兩根線，是普通的多股銅線。一根是CAN高通信線，其通信電壓一般在25～35 V之間；另外一根是CAN低通信線，其通信電壓一般在15～25 V之間。通過萬用表測量出來的電壓并不是真正的穩定電壓，該電壓一直在變化。通過示波器可以看到電壓波形是一個方波，如圖2所示。CAN高線與CAN低線之間的電壓之和等于5 V，這就是CAN網絡通信中高低通信線的特點。了解這些特點，就能幫助測量這些相關的CAN網絡數據，從而容易判斷出是哪個系統或者模塊出現故障［2］。

3 故障診斷與排除案例

3.1 案例一：模塊不休眠

故障現象：2022年五菱宏光mini（高配車型），續航里程170 km，行駛里程5 000 km，偶發性無法起動，儀表不亮，且需要搭電才能起動，起動后一切正常，在服務站更換過小電池后故障依舊存在。

故障分析：根據“儀表不亮，且需要搭電才能起動，起動后一切正常”，初步判斷是小電池的電用完，各模塊之間無法達到工作電壓，從而導致無法正常起動。而搭電后車子能夠正常，表明當DCDC模塊工作后能給整車提供12 V低壓，滿足各個模塊的工作，于是判斷小電池損壞。但是更換電池后故障依舊存在，由此判斷并不是小電池損壞的原因，而應該是車輛的模塊存在鎖車狀態，使得該車依然處于通信狀態，無法進入休眠。這類故障可以通過網絡拓撲圖（圖3）進行分析。

網絡不休眠導致車輛虧電，其故障檢測及排除過程（表1）如下：

a.關閉點火開關，對車輛進行上鎖，使用兩個萬用表測量CAN高與CAN低分別對地的電壓，測得CAN高為27 V，CAN低為23 V；等待3 min，所測得CAN高還是27 V，CAN低還是23 V，判斷車輛沒有進入休眠；繼續等待10 min，所測電壓還是沒變。正常五菱宏光mini車型30 s后進入休眠，網絡電壓為0 V。然而通過測量時長10 min后CAN網絡高低電壓沒有變化，即可判斷為網絡不休眠，處于通信狀態。

b.對車輛進行暗電流測量，連接好萬用表后，對車輛進行上鎖，發現電流由35 A下降到35 mA，等待10 min后電流依舊為35 mA，而正常情況下休眠后的暗電流應該小于20 mA。

c.根據該車配置的SDM、EBCM、BMS、OBC、MCU、VSP、EPS、IPC、VCU、信息娛樂控制觸控板、方向盤轉角傳感器、車輛性能數據記錄儀等模塊，找到相對應的工作保險，在拔出SDM、EBCM、OBC、MCU、VSP、EPS等模塊保險時電流數值沒有發生變化，但是當拔掉BMS模塊工作保險時萬用表電流數值瞬間下降為0 mA，由此判斷為BMS模塊沒有休眠，需更換新的BMS，按要求刷寫程序及匹配，完成后鎖車再次測量暗電流，30 s后電流為0 mA。

故障排除方法：更換新的BMS并按要求刷寫程序及匹配。

3.2 案例二：網絡通信關閉

故障現象：2017年寶駿730，發動機正常起動，儀表多個故障指示燈點亮，日間行車燈閃爍，讀取故障碼時在發動機模塊、ABS模塊、安全氣囊模塊，均讀到同一個歷史故障U007300CAN總線關閉（bus off）。

故障分析：根據“發動機可以起動，多個模塊讀取到歷史故障碼U007300CAN總線關閉（bus off）”，判斷為網絡故障。引起CAN總線關閉的可能因素有CAN高、CAN低通信線存在互相短路、對電源或者接地短路和斷路，或者模塊芯片內部故障，這類故障需要借助網絡原理圖（圖4）進行分析。

CAN總線關閉的故障檢測及排除過程（表2）如下：

a.多次斷開負極后再接好負極，同時使用診斷儀讀取故障碼，有時候讀到CAN總線關閉為當前故障，有時候讀到為歷史故障。

b.斷開蓄電池負極，從診斷接口出測量CAN網絡電阻為599 Ω，正常；斷開ECM或者BCM模塊還可以測量到119 Ω，正常。

c.接好蓄電池負極，使用萬用表測量CAN高對地電壓為265 V，CAN低對地電壓235 V。

d.分別更換ABS、GM、IC、SDM、ECM、ESP、BCM，發現故障還是偶發性存在，再更換相關模塊相關線束，發現故障消失，再次讀取故障碼，顯示系統正常（經檢查線束，發現在IC網絡CAN高線與總線節點處接觸不良導致的故障）。

故障排除方法：更換儀表線束。

4 結語

CAN網絡通信類的故障其實并不算太難診斷和解決，該項工作需要了解CAN通信的組成和工作特點。對于多個網絡組成的系統一旦產生故障，就需要將其分解成單個網絡通信故障進行分析，檢查過程更應仔細。本文方法對于其他汽車CAN網絡故障的判斷及排除都是通用的。

參考文獻：

[1]李杰基于CAN總線的汽車遠程故障診斷及駕駛行為的研究[J]電子技術與軟件工程，2015（24）：251-252

[2]高雪車載CAN網絡汽車控制故障診斷系統的設計[J]信息技術，2012（2）：141-144

作者簡介：

曾慶超，男，1986年生，實驗師，研究方向為實訓室管理、汽車發動機檢修、汽車電器檢修。