现代汽车CAN总线系统故障诊断方法

邵明朝+徐雪萍+颜传武

摘 要：该文主要论述了现代汽车CAN总线信息传输技术在汽车发展中的应用，具体介绍它的组成、结构和数据传输原理，总结了CAN总线网络系统故障的类型，然后通过实际的故障案例分析，进一步提出了现代汽车CAN总线系统故障诊断的一般方法与步骤。

关键词：汽车检测与维修 CAN总线系统 故障诊断与维修

中图分类号：TP273.5 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）05（c）-0037-03

人们对汽车的经济性、环保性和安全舒适性提出来更高的要求，在现代计算机电子应用技术快速发展的基础上，汽车上的控制单元以及相关电子装置的越来越多。目前在汽车行业中，电控单元ECM与其他汽车系统的电控单元进行数据的共享，他们之间普遍采用一种CAN-BUS总线技术，组成汽车电子装置网络系统，这是一种可靠性强，经济性又强的做法[1]。

随着汽车电子技术的快速发展，CAN總线技术在现代汽车得到了广泛应用，作为一名汽车维修人员必须理解现代汽车CAN总线的组成、结构和数据传输的原理，掌握CAN总线的故障类型及分析、检修方法。

1 汽车CAN数据总线的组成、结构和数据传输原理

1.1 CAN数据总线的组成与结构

CAN数据总线由一个控制器、一个收发器、两个数据传输终端以及两条数据传输线组成，如图1所示。

CAN控制器是主要负责数据的分析与处理，并将数据与指令传给CAN收发器，CAN收发器主要负责接收汽车CAN网络系统中其他控制单元向其发送的信息数据，以及将该控制单元发出的数据发送至CAN网络系统中[2]。数据传输终端是一个电阻器，它的作用是防止数据在CAN总线终端被反射，从而干扰其数据的传输[3]。CAN总线的两条线是一对双绞线分别是CAN-H高线和CAN-L低线，将这两条线相互缠绕在一起，目的是为了防止外界电磁波的干扰和向外辐射。

1.2 CAN总线的传输原理与过程

CAN总线的数据传输原理主要是汽车控制单元之间的数据信息的共享。汽车的控制单元1向汽车CAN网络系统中发送数据，而其他控制单元接收这些数据，如果数据对汽车某一部分的控制单元有作用，就会被接收和处理并做出相应指令，其余的控制单元对这些数据不会理会，则忽略这些数据[4]。因此，CAN网络总线中所用传输的数据并没有指定的接收者，汽车所有控制单元都会接收及处理，数据的具体传输过程可以分为以下五步[3]。

（1）提供数据：各控制单元向CAN网络中其他的控制单元发送信息数据。

（2）发出数据：CAN收发器从CAN控制器处接收数据，将其转化为电信号发出。

（3）接收数据：所有与CAN数据总线一起构成网络的控制单元都成为接收器。

（4）检查数据：控制单元对接收到的数据进行检查，是否是该系统功能所需要的。

（5）认可数据：如果所接收的数据是正确的，该系统需要的，就被接收并处理，反之不予理会。

2 汽车CAN总线系统故障经典类型及诊断方法

目前大多数汽车都采用CAN-BUS总线技术，如果出现故障，维修人员必须先检测汽车CAN总线网络系统是否存在故障，因为如果驱动CAN不正常，则汽车的动力系统的统控制单元将无法进行数据的传输，汽车将无法正常工作，给维修带来很多困难。对于汽车CAN总线系统故障的维修，应根据实际车辆CAN总线的具体网络结构和控制理论具体分析。一般来说，引起汽车CAN总线系统故障的原因可以分为3种类型：一是汽车供电系统故障；二是汽车CAN总线系统的节点控制单元故障；三是汽车CAN总线网络系统的线路故障[5]。

2.1 汽车电源系统故障引起的汽车多路信息传输系统故障

汽车CAN总线系统的各个电控单元ECM的正常工作电压在10.5～15.0 V的之间，如果汽车的供电系统的电压低于该区间，电控单元ECM就会出现短暂的停止工作，导致整个汽车CAN网络系统出现短暂的无法通信，各控制系统都会出现故障，汽车将无法正常工作。修复方法是给汽车供电系统充电，使电压保持在10.5 V以上。

2.2 节点故障

节点是指在汽车CAN总线传输系统中的各个电控单元，因此，节点故障就是汽车各控制单元的故障，也是CAN网络系统最常见的故障，该类型的故障一般只影响个别的系统无法正常工作，它包括软件故障和硬件故障，这种故障一般采用更换电控单元并重新自适应匹配的方式修复。

故障案例如下。

一辆一汽大众速腾轿车经维修后，右后门车窗升降不工作，用VAS 6150B专用诊断仪对舒适系统进行诊断时，发现所有的舒适系统均与诊断仪无法通信。左前门不能控制其他车门，4个车门门控开关仅能在几秒钟内对各自车门进行控制，断开右后门控制单元J389后，诊断仪与各系统（除J389外）能正确通信，此车是更换右后门控单元后出现问题。

查看原来汽车的维修记录，发现跟换的右后门控单元零件号不同，分别采用的是CAN总线和LIN线数据传输，控制单元的针脚好的含义功能不同如表1所示。

如果将LIN的控制单元装入CAN的舒适系统中：

T18c/11的接脚CAN-H：因为J389的LIN应得到12 V（相当于此针脚断路状态），所以，CAN-H能正常传递信号；T18c/12的接脚CAN-L：LIN发出的信号与CAN-L波形冲突，使CAN-L产生错误的波形。结果：由于CAN-H传递正常的波形与CAN-L产生异常的波形同时传输给各控制单元（包括J533），各控制单元无法区别哪根线是正常，哪根线异常，只能全部停止工作。故障排除方法：更换原来零件号相同的控制单元。

节点故障的诊断方法是段节点法，逐一断开网络中的控制单元，同时观察CAN总线的波形，如果波形恢复正常就是该控制单元存在故障。

2.3 线路故障

当汽车CAN总线传输系统的线路出现故障时，如CAN线路的短路、断路，都会引起CAN总线系统多个电控单元无法工作。判断是否为线路故障时，一般采用汽车专用示波器来观察通信数据信号波形是否与正确标准波形是否相符。

故障案例如下。

一辆大众高尔夫轿车，偶尔无法启动，仪表上的警报灯全部点亮。用VAS 6150B专用诊断仪对舒适系统进行诊断时，发现汽车许多控制单元都存在故障，读取各个控制单元故障码，发现都是有关动力总线无信息的故障码，所以，怀疑是网关出现问题，通过检测J533的供电和接地，都没有发现异常，怀疑网关出现故障，更换网关后汽车正常。过来几天，该车的故障再现，因为该故障为偶发性的，维修人员怀疑是动力总线在某个地方短路，导致汽车的动力系统无法正常工作，通过示波器发现汽车动力CAN的波形对地短路，维修人员逐步检查动力系统的各个控制单元的線束，发现发动机控制单元的连接线和雨刮臂有干涉，动力CAN-H线的绝缘皮磨损与车身接触导致对地短路。维修处理：修复破损的线束并且固定好。

排除链路故障的方法：首先通过示波器观察CAN网络的波形，确定传输线路的故障原因，是CAN-L与CAN-H短路还是段路，然后在网路的节点处逐一断开各个节点，同时观察波形是否恢复正常，如果恢复正常则该点到控制单元的线路存在故障，通过逐一排除的方法，找到故障原因。

3 结语

该文首先简述了汽车CAN总线传输系统的组成和工作原理，将汽车CAN网络系统的故障类型进行了分类，并且结合实际案例阐述各类故障的诊断思路和维修方法，最后总结出CAN网络系统一般诊断方法如下。

（1）首先通过故障现象和初步诊断，确认故障障范围。

（2）通过分析CAN网络的结构特点，制定检测计划。

（3）检查汽车CAN信息网络传输系统的线路是否存在短路和段路的故障，采用逐一替换法进行检测。

（4）如果是节点故障，可以采用切断法进行检测，通过逐一切断某一个节点，检查网络系统是否恢复正常。

参考文献

[1] 罗峰，苏剑，袁大宏.汽车网络与总线标准[J].汽车工程，2003，25（4）：372-376.

[2] 丁世伟.波罗的CAN数据总线与车载网络系统（上）[J].汽车维修技师，2002（11）：10-13.

[3] 黄鹏，李万兴，宋学瑞.汽车车载网络系统的分析与检测[J].汽车电器，2009（2）：34-36.

[4] 窦在学.大众车系CAN-BUS的原理与检修[J].汽车电器， 2005（10）：29-32.

[5] 李伟军.如何在中技汽车维修专业中开展车载数据总线教学[J].考试周刊，2015（28）：165-166.