邵明朝+徐雪萍+顏傳武

摘 要：該文主要論述了現(xiàn)代汽車CAN總線信息傳輸技術(shù)在汽車發(fā)展中的應(yīng)用，具體介紹它的組成、結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)傳輸原理，總結(jié)了CAN總線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)故障的類型，然后通過實際的故障案例分析，進一步提出了現(xiàn)代汽車CAN總線系統(tǒng)故障診斷的一般方法與步驟。

關(guān)鍵詞：汽車檢測與維修 CAN總線系統(tǒng) 故障診斷與維修

中圖分類號：TP273.5 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）05（c）-0037-03

人們對汽車的經(jīng)濟性、環(huán)保性和安全舒適性提出來更高的要求，在現(xiàn)代計算機電子應(yīng)用技術(shù)快速發(fā)展的基礎(chǔ)上，汽車上的控制單元以及相關(guān)電子裝置的越來越多。目前在汽車行業(yè)中，電控單元ECM與其他汽車系統(tǒng)的電控單元進行數(shù)據(jù)的共享，他們之間普遍采用一種CAN-BUS總線技術(shù)，組成汽車電子裝置網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，這是一種可靠性強，經(jīng)濟性又強的做法[1]。

隨著汽車電子技術(shù)的快速發(fā)展，CAN總線技術(shù)在現(xiàn)代汽車得到了廣泛應(yīng)用，作為一名汽車維修人員必須理解現(xiàn)代汽車CAN總線的組成、結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑?，掌握CAN總線的故障類型及分析、檢修方法。

1 汽車CAN數(shù)據(jù)總線的組成、結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)傳輸原理

1.1 CAN數(shù)據(jù)總線的組成與結(jié)構(gòu)

CAN數(shù)據(jù)總線由一個控制器、一個收發(fā)器、兩個數(shù)據(jù)傳輸終端以及兩條數(shù)據(jù)傳輸線組成，如圖1所示。

CAN控制器是主要負責(zé)數(shù)據(jù)的分析與處理，并將數(shù)據(jù)與指令傳給CAN收發(fā)器，CAN收發(fā)器主要負責(zé)接收汽車CAN網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中其他控制單元向其發(fā)送的信息數(shù)據(jù)，以及將該控制單元發(fā)出的數(shù)據(jù)發(fā)送至CAN網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中[2]。數(shù)據(jù)傳輸終端是一個電阻器，它的作用是防止數(shù)據(jù)在CAN總線終端被反射，從而干擾其數(shù)據(jù)的傳輸[3]。CAN總線的兩條線是一對雙絞線分別是CAN-H高線和CAN-L低線，將這兩條線相互纏繞在一起，目的是為了防止外界電磁波的干擾和向外輻射。

1.2 CAN總線的傳輸原理與過程

CAN總線的數(shù)據(jù)傳輸原理主要是汽車控制單元之間的數(shù)據(jù)信息的共享。汽車的控制單元1向汽車CAN網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中發(fā)送數(shù)據(jù)，而其他控制單元接收這些數(shù)據(jù)，如果數(shù)據(jù)對汽車某一部分的控制單元有作用，就會被接收和處理并做出相應(yīng)指令，其余的控制單元對這些數(shù)據(jù)不會理會，則忽略這些數(shù)據(jù)[4]。因此，CAN網(wǎng)絡(luò)總線中所用傳輸?shù)臄?shù)據(jù)并沒有指定的接收者，汽車所有控制單元都會接收及處理，數(shù)據(jù)的具體傳輸過程可以分為以下五步[3]。

（1）提供數(shù)據(jù)：各控制單元向CAN網(wǎng)絡(luò)中其他的控制單元發(fā)送信息數(shù)據(jù)。

（2）發(fā)出數(shù)據(jù)：CAN收發(fā)器從CAN控制器處接收數(shù)據(jù)，將其轉(zhuǎn)化為電信號發(fā)出。

（3）接收數(shù)據(jù)：所有與CAN數(shù)據(jù)總線一起構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)的控制單元都成為接收器。

（4）檢查數(shù)據(jù)：控制單元對接收到的數(shù)據(jù)進行檢查，是否是該系統(tǒng)功能所需要的。

（5）認可數(shù)據(jù)：如果所接收的數(shù)據(jù)是正確的，該系統(tǒng)需要的，就被接收并處理，反之不予理會。

2 汽車CAN總線系統(tǒng)故障經(jīng)典類型及診斷方法

目前大多數(shù)汽車都采用CAN-BUS總線技術(shù)，如果出現(xiàn)故障，維修人員必須先檢測汽車CAN總線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是否存在故障，因為如果驅(qū)動CAN不正常，則汽車的動力系統(tǒng)的統(tǒng)控制單元將無法進行數(shù)據(jù)的傳輸，汽車將無法正常工作，給維修帶來很多困難。對于汽車CAN總線系統(tǒng)故障的維修，應(yīng)根據(jù)實際車輛CAN總線的具體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和控制理論具體分析。一般來說，引起汽車CAN總線系統(tǒng)故障的原因可以分為3種類型：一是汽車供電系統(tǒng)故障；二是汽車CAN總線系統(tǒng)的節(jié)點控制單元故障；三是汽車CAN總線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的線路故障[5]。

2.1 汽車電源系統(tǒng)故障引起的汽車多路信息傳輸系統(tǒng)故障

汽車CAN總線系統(tǒng)的各個電控單元ECM的正常工作電壓在10.5～15.0 V的之間，如果汽車的供電系統(tǒng)的電壓低于該區(qū)間，電控單元ECM就會出現(xiàn)短暫的停止工作，導(dǎo)致整個汽車CAN網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)出現(xiàn)短暫的無法通信，各控制系統(tǒng)都會出現(xiàn)故障，汽車將無法正常工作。修復(fù)方法是給汽車供電系統(tǒng)充電，使電壓保持在10.5 V以上。

2.2 節(jié)點故障

節(jié)點是指在汽車CAN總線傳輸系統(tǒng)中的各個電控單元，因此，節(jié)點故障就是汽車各控制單元的故障，也是CAN網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)最常見的故障，該類型的故障一般只影響個別的系統(tǒng)無法正常工作，它包括軟件故障和硬件故障，這種故障一般采用更換電控單元并重新自適應(yīng)匹配的方式修復(fù)。

故障案例如下。

一輛一汽大眾速騰轎車經(jīng)維修后，右后門車窗升降不工作，用VAS 6150B專用診斷儀對舒適系統(tǒng)進行診斷時，發(fā)現(xiàn)所有的舒適系統(tǒng)均與診斷儀無法通信。左前門不能控制其他車門，4個車門門控開關(guān)僅能在幾秒鐘內(nèi)對各自車門進行控制，斷開右后門控制單元J389后，診斷儀與各系統(tǒng)（除J389外）能正確通信，此車是更換右后門控單元后出現(xiàn)問題。

查看原來汽車的維修記錄，發(fā)現(xiàn)跟換的右后門控單元零件號不同，分別采用的是CAN總線和LIN線數(shù)據(jù)傳輸，控制單元的針腳好的含義功能不同如表1所示。

如果將LIN的控制單元裝入CAN的舒適系統(tǒng)中：

T18c/11的接腳CAN-H：因為J389的LIN應(yīng)得到12 V（相當于此針腳斷路狀態(tài)），所以，CAN-H能正常傳遞信號；T18c/12的接腳CAN-L：LIN發(fā)出的信號與CAN-L波形沖突，使CAN-L產(chǎn)生錯誤的波形。結(jié)果：由于CAN-H傳遞正常的波形與CAN-L產(chǎn)生異常的波形同時傳輸給各控制單元（包括J533），各控制單元無法區(qū)別哪根線是正常，哪根線異常，只能全部停止工作。故障排除方法：更換原來零件號相同的控制單元。

節(jié)點故障的診斷方法是段節(jié)點法，逐一斷開網(wǎng)絡(luò)中的控制單元，同時觀察CAN總線的波形，如果波形恢復(fù)正常就是該控制單元存在故障。

2.3 線路故障

當汽車CAN總線傳輸系統(tǒng)的線路出現(xiàn)故障時，如CAN線路的短路、斷路，都會引起CAN總線系統(tǒng)多個電控單元無法工作。判斷是否為線路故障時，一般采用汽車專用示波器來觀察通信數(shù)據(jù)信號波形是否與正確標準波形是否相符。

故障案例如下。

一輛大眾高爾夫轎車，偶爾無法啟動，儀表上的警報燈全部點亮。用VAS 6150B專用診斷儀對舒適系統(tǒng)進行診斷時，發(fā)現(xiàn)汽車許多控制單元都存在故障，讀取各個控制單元故障碼，發(fā)現(xiàn)都是有關(guān)動力總線無信息的故障碼，所以，懷疑是網(wǎng)關(guān)出現(xiàn)問題，通過檢測J533的供電和接地，都沒有發(fā)現(xiàn)異常，懷疑網(wǎng)關(guān)出現(xiàn)故障，更換網(wǎng)關(guān)后汽車正常。過來幾天，該車的故障再現(xiàn)，因為該故障為偶發(fā)性的，維修人員懷疑是動力總線在某個地方短路，導(dǎo)致汽車的動力系統(tǒng)無法正常工作，通過示波器發(fā)現(xiàn)汽車動力CAN的波形對地短路，維修人員逐步檢查動力系統(tǒng)的各個控制單元的線束，發(fā)現(xiàn)發(fā)動機控制單元的連接線和雨刮臂有干涉，動力CAN-H線的絕緣皮磨損與車身接觸導(dǎo)致對地短路。維修處理：修復(fù)破損的線束并且固定好。

排除鏈路故障的方法：首先通過示波器觀察CAN網(wǎng)絡(luò)的波形，確定傳輸線路的故障原因，是CAN-L與CAN-H短路還是段路，然后在網(wǎng)路的節(jié)點處逐一斷開各個節(jié)點，同時觀察波形是否恢復(fù)正常，如果恢復(fù)正常則該點到控制單元的線路存在故障，通過逐一排除的方法，找到故障原因。

3 結(jié)語

該文首先簡述了汽車CAN總線傳輸系統(tǒng)的組成和工作原理，將汽車CAN網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的故障類型進行了分類，并且結(jié)合實際案例闡述各類故障的診斷思路和維修方法，最后總結(jié)出CAN網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)一般診斷方法如下。

（1）首先通過故障現(xiàn)象和初步診斷，確認故障障范圍。

（2）通過分析CAN網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)特點，制定檢測計劃。

（3）檢查汽車CAN信息網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)的線路是否存在短路和段路的故障，采用逐一替換法進行檢測。

（4）如果是節(jié)點故障，可以采用切斷法進行檢測，通過逐一切斷某一個節(jié)點，檢查網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是否恢復(fù)正常。

參考文獻

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[3] 黃鵬，李萬興，宋學(xué)瑞.汽車車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的分析與檢測[J].汽車電器，2009（2）：34-36.

[4] 竇在學(xué).大眾車系CAN-BUS的原理與檢修[J].汽車電器， 2005（10）：29-32.

[5] 李偉軍.如何在中技汽車維修專業(yè)中開展車載數(shù)據(jù)總線教學(xué)[J].考試周刊，2015（28）：165-166.