◆文/吉林 景疆輝 趙云堂

目前，總線(LIN總線、CAN總線、FlexRay總線和MOST總線等)在汽車上的應(yīng)用范圍越來越廣，越來越多的開關(guān)及傳感器信號通過總線進行傳輸。這使汽車電子線路變得簡單，但對不熟悉總線的汽車故障診斷人員來說排除總線時就會遇到困難。本文以CAN總線為例，對其故障診斷方法進行了介紹，希望對相關(guān)人員有所幫助。

一、CAN總線簡介

CAN(Controller Area Network)是指控制單元通過網(wǎng)絡(luò)交換數(shù)據(jù)。CAN數(shù)據(jù)總線是一種雙線式數(shù)據(jù)總線，相關(guān)控制單元都并聯(lián)在CAN數(shù)據(jù)總線上，這兩條線分別叫CAN-High線(CAN高位數(shù)據(jù)線)和CAN-Low線(CAN低位數(shù)據(jù)線)，并且扭絞在一起，所以也稱為雙絞線，如圖1所示。

圖1 雙絞線

通過這種數(shù)據(jù)傳遞形式，不管控制單元信息容量的大小，所有的信息都可以通過這兩條數(shù)據(jù)線進行傳遞。因此，如果控制單元間進行大量的信息交換，CAN數(shù)據(jù)總線也能完全勝任。

對于大眾(Volkswagen)車型，CAN導(dǎo)線的基色是橘黃色。通常，不同類型的CAN總線，CAN-Low線的顏色均為橘黃棕，而CAN-High線的顏色會有所不同。例如，驅(qū)動CAN顏色為橘黃黑；舒適CAN顏色為橘黃綠；底盤CAN顏色為橘黃藍；擴展CAN顏色為橘黃灰；診斷CAN顏色為橘黃紅；信息娛樂CAN顏色為橘黃紫。

二、CAN總線的信號波形和終端電阻

下面以高爾夫嘉旅1.2T車型的驅(qū)動CAN總線為例，介紹一下信號波形和終端電阻。

1.信號波形

CAN數(shù)據(jù)總線在工作時，CAN線的電壓在顯性狀態(tài)和隱性狀態(tài)之間進行轉(zhuǎn)換。隱性狀態(tài)時的電壓稱為靜電平，它是作用在CAN兩條導(dǎo)線上的預(yù)先設(shè)定值，驅(qū)動CAN的預(yù)定值大約為2.5V。在顯性狀態(tài)時，CAN-High線上的電壓值會升高1V，而CAN-Low線上的電壓值會降低1V。于是在驅(qū)動CAN數(shù)據(jù)總線上，CAN-High線的電壓為3.5V(2.5V+1V=3.5V)，而CAN-Low線的電壓為1.5V(2.5V-1V=1.5V)。點火開關(guān)為“on”時測得的高爾夫嘉旅車驅(qū)動CAN的信號波形如圖2所示。此時用萬用表測量CANHigh線的電壓為2.7V，測量CAN-Low線的電壓為2.3V。

圖2 點火開關(guān)為“on”時驅(qū)動CAN的信號波形

在給車輛斷電后，信號波形如圖3所示。此時測量CANHigh線和CAN-Low線的電壓均為0。

圖3 點火開關(guān)關(guān)閉后驅(qū)動CAN的信號波形

2.終端電阻

接下來介紹數(shù)據(jù)傳輸終端。在CAN總線系統(tǒng)中，有兩個數(shù)據(jù)傳輸終端(電阻器，所以也稱為終端電阻)，作用是防止數(shù)據(jù)在傳輸線終端被反射回來并產(chǎn)生反射波，這將影響數(shù)據(jù)的正常傳輸。例如，驅(qū)動CAN的兩個終端電阻分別位于發(fā)動機控制單元和網(wǎng)關(guān)中，底盤CAN的兩個終端電阻分別位于制動系統(tǒng)控制單元和網(wǎng)關(guān)中，舒適CAN的兩個終端電阻分別位于BCM(車身控制模塊)和網(wǎng)關(guān)中。終端電阻R的分布如圖4所示。

圖4 終端電阻R的分布圖

對于驅(qū)動CAN、底盤CAN和舒適CAN，每個終端電阻的值為120Ω。這兩個終端電阻并聯(lián)，構(gòu)成一個60Ω的等效電阻，關(guān)閉點火開關(guān)后可以在兩條CAN線之間測量這個等效電阻。

同樣以高爾夫嘉旅的驅(qū)動CAN為例，在發(fā)動機控制單元的插頭上找到CAN-High線和CAN-Low線，如圖5所示。

圖5 連接發(fā)動機控制單元的CAN線

在車輛斷電后，將萬用表跨接到CAN-High線和CAN-Low線上，測量的電阻值為62.3Ω(與60Ω存在一定誤差，在可接受范圍內(nèi))。拔下發(fā)動機控制單元的插頭，在插頭端測量CANHigh線與CAN-Low線的電阻為122.3Ω(此電阻即網(wǎng)關(guān)內(nèi)的終端電阻值)。測量發(fā)動機控制單元內(nèi)的終端電阻，為125Ω。

用以上測量方法可以判斷終端電阻的好壞及CAN線是否存在斷路、短路等。例如，在CAN線不斷開的情況下測得電阻值為60Ω左右，則說明終端電阻正常；如果測得的電阻為120Ω左右，則說明總線存在斷路；如果測得的電阻為零，則說明兩條總線存在彼此短路的情形。

以上重點介紹了CAN總線的信號波形、電壓和終端電阻，然而實際上，在CAN總線的故障診斷中，下面兩種也是需要我們重點檢查的。第一是檢查CAN-High線和CAN-Low線的電壓值。車輛上15號電后，CAN-High線的電壓值為2.7V左右，CANLow線的電壓值為2.3V左右；車輛斷電后，CAN-High線和CAN-Low線的電壓值都為0。通過測量電壓值就可判斷CAN線是否存在對正極短路或者對地短路的情形。第二十檢查終端電阻。測量終端電阻值既可以判別終端電阻本身的好壞，也可以反映出CAN線是否存在斷路或短路。

三、故障案例

1.故障現(xiàn)象

一輛高爾夫嘉旅，配置EA211 1.2T發(fā)動機，行駛里程8 200km，發(fā)動機無法啟動。

2.故障診斷與排除

打開點火開關(guān)后，儀表上多個警告燈點亮，包括OBD警告燈、ESP警告燈和安全氣囊警告燈。此時嘗試啟動發(fā)動機，發(fā)現(xiàn)啟動機沒有任何反應(yīng)。用ODIS進行故障診斷，發(fā)現(xiàn)各個控制單元里儲存有很多故障信息，如圖6所示。

圖6 控制單元中存儲有很多故障信息

通常，這些故障信息都與通訊相關(guān)。例如，0008-空調(diào)/暖風(fēng)電子裝置存儲的故障信息為U112100($7010F/459023)數(shù)據(jù)總線丟失信息；0019-數(shù)據(jù)總線診斷接口存儲的故障信息為U000900($10101/65793)驅(qū)動系數(shù)據(jù)總線單線運行模式/U010000($20276/131702)發(fā)動機控制單元無通信；0042-駕駛員側(cè)車門電子設(shè)備存儲的故障信息為U112100($70033/458803)數(shù)據(jù)總線丟失信息；0076-泊車輔助系統(tǒng)存儲的故障信息為U112300($D01732/13637426)數(shù)據(jù)總線接收到的故障值。

根據(jù)故障信息，判斷為CAN驅(qū)動總線出現(xiàn)問題。尤其是根據(jù)“U000900($10101/65793)驅(qū)動系數(shù)據(jù)總線單線運行模式”與“U010000($20276/131702)發(fā)動機控制單元無通信”，初步判斷為發(fā)動機控制單元連接的兩條CAN線有一條出現(xiàn)了斷路。

然后，測量終端電阻。在發(fā)動機控制單元的插頭處找到CAN驅(qū)動總線的CAN-High線和CAN-Low線，關(guān)閉點火開關(guān)，用萬用表測量兩條線之間的電阻(注意不拔下插頭，用破線方式測量)，為122.3Ω，不正常，正常值應(yīng)為60Ω左右。這就確定了在驅(qū)動CAN的某處存在斷路。

接下來拔下發(fā)動機控制單元的插頭，在插頭端測量CAN兩條線之間的電阻為123.1Ω，正常。測量發(fā)動機控制單元內(nèi)的終端電阻為122.3Ω，也正常。將插頭插回發(fā)動機控制單元，再次測量CAN兩條線之間的電阻，仍為122.3Ω。至此就可以基本判斷出是發(fā)動機控制單元與插頭的CAN線針腳接觸不良。經(jīng)過仔細檢查，發(fā)現(xiàn)是發(fā)動機控制單元插頭處的CAN-High線的插孔端子變形、松曠。

處理插頭，之后插回發(fā)動機控制單元，測量兩條CAN線之間的電阻為62Ω，正常。嘗試用ODIS清除故障碼，發(fā)現(xiàn)之前與CAN通信有關(guān)的故障碼都可以清除。發(fā)動機能正常啟動，故障排除。

3.維修小結(jié)

該故障的原因是CAN驅(qū)動總線的CAN-High線斷路，導(dǎo)致驅(qū)動CAN處于單線運行模式，因此發(fā)動機不能啟動。而何處斷路是通過測量終端電阻的方法確定的。另外還需注意，以U字母開頭的故障碼，都屬于網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)方面的故障。