汽车CAN总线技术及其检测维修探讨

2018-01-28龙超

中国设备工程 2018年19期

龙超

（湖南三一工业职业技术学院，湖南长沙 4101290）

电子技术的快速发展，汽车上应用电控系统的数量也逐渐增多，为了确保各个电控系统之间能够有效共享信息，减少导线和传感器使用数量，则需要在汽车当中应用CAN总线技术。在汽车发动机控制系统和传动系统控制当中为了全面提升驾驶舒适感需要进行优化调整，设计CAN总线需要全面分析和研究汽车的工作状况，并且显著提升行驶安全性。因此，在大量现场总线当中CAN总线具有显著优势，已经广泛应用于汽车当中。

1 CAN总线技术

CAN总线技术组成主要包括控制器，收发器，终端电阻和线路等。控制器局域网控制器的功能主要表现在接收控制单元当中微处理器发出的数据信息资源，并且全面处理该类信息数据，之后将其发送给控制器局域网收发器。在此期间CAN控制器也能够处理收发器接收的数据信息资源，在处理完成之后将其发送给微处理器。控制器局域网收发器结合了接收器和发送器，可以将CAN控制器下发的数据转发信号，并且利用数据总线将信号发送出去，在此期间其还可以接收总线数据信息，并且将数据信息发送到CAN控制器。从某种程度上讲，终端电阻属于数据传输终端，其功能主要表现在防止数据信息传输完成反射回来，所产生的反射波会破坏数据信息。

CAN数据总线主要是一种双向数据线完成数据传输，主要包括CAN控制器、CAN收发器和数据线。数据在缺乏指定接收器时，会默认通过数据总线将数据发送给各控制单元，控制单元在接收数据信息之后会开始进行计算，为了避免外界电磁场干扰和外向辐射，CAN总线会分为两条线缠绕在一起，两条线充电为相反，利用该种方式能够有效保护控制器局域网，并且不会受到外界电磁场干扰。

2 汽车CAN总线数据传输系统系统构成

在现代汽车的电控单元当中包括ASR控制系统，牵引力控制系统，悬架控制系统，仪表管理系统，车灯控制系统以及中央门锁系统等。当结合以上所有系统之后就能够形成实时控制系统。在发出指令之后需要确保在规定时间内能够接收到响应，避免出现严重安全事故。要求汽车CAN通信网络波特率比较高。汽车在实际运营期间各个节点会产生数据交换，如果汽车的每一个节点均设置在相同CAN网络上，并且通过1个CAN网络实现节点通信，当信息管理配置出现问题时将会显著加大总线负荷，降低系统实时响应速度。该种情况在实时系统不合理，所以在分析汽车节点实时性之后，需要按照实际要求设置三个不同速率的CAN通信网络，并且按照严格程度将其组成高速CAN通信网络和中速CAN通信网络以及低速CAN通信网络，并且利用网关将不同速率的CAN通信网络连接为一个整体，使每一个节点之间都能够共享信息。

3 汽车CAN总线线路和模块的基本检查

3.1 线路的基本检查

CAN总线线路检查主要包括输出线路和输入检查，其中对输入线路检查：第一，正确定位输入管脚，不同的汽车具有不同的管脚定义；第二，断开输入管脚与模块；第三，全面检查线路信号输入情况。

输出线路的检查：第一，明确输出线路搭铁和断线情况；第二，在断开模块与管脚之后实施测量；第三，测量线路的输出情况；第四，连接管脚和模块之后实施检查。

3.2 模块的基本检查

模块基本检查主要是检查唤醒线、电源线、CAN线和地线等。对于电源线检查来说，由于模块电源线数量在4根左右，因此模块运行正常情况下，每一个电源的电压都需要满足24V；对于地线检查来说，模块地线的数量通常在3根左右，因此模块在运行工作状态下，所有地线都与整个汽车的地线良好连接；对于唤醒线检查，每个模块的唤醒线数量都是1根，因此模块运行正常情况下，电压都需要满足24V；对于CAN线检查来说，在工作状态下，CAN线的电压均满足24V。

4 汽车CAN总线技术故障

4.1 CAN总线控制系统故障

1辆2017款宝马X5轿车，在开启自动空调系统的制冷功能之后，仅产生自然风，无冷风吹出。即鼓风机正常运转，但空调制冷系统不工作。

通过解码器获取该轿车空调系统故障码和发动机的控制系统故障码，无故障码出现，因此怀疑压缩机或空调管路出现问题，在全面检查空调压缩机和管路之后，结果显示该空调压缩机的电磁离合器未吸合，怀疑压缩机电磁线圈或者电磁离合器控制线路损坏，在测量电磁离合器线圈电阻之后，显示正常，直接给电之后电磁离合器吸合。在返回时对空调的电脑控制单元进行检查，使用解码器测试空调控制单元的数据流，结果显示数据流当中的发动机转速数值显示“0”。由于发动机运行正常，所以认为空调控制单元与发动机控制单元之间连接通信线路发生故障，造成发动机转速信号无法传输到汽车空调控制单元当中，此时空调控制单元认为发动机无运转而不发出控制电磁离合器吸合的控制单元。在全面排查检测之后，空调控制单元与发动机控制单元之间连接通信线路接头接脚出现畸形而造成链路短路，在处理之后排除故障。

4.2 CAN总线通信错误致发动机无法启动故障

1辆2016款大众朗逸轿车，在高速行驶期间发生交通事故，整个事故处理时间长达两个月，在处理完成之后将事故车运送至汽车修理厂进行修复。在修复之后发动机运行异常，在启动2min之后就自动熄火，与防盗报警系统启动相似，但是防盗报警系统指示灯未亮，也没有重新匹配防盗报警系统指示灯，驾驶员反映事故发生之后能够启动运行，在维修之后发动机无法启动。

由于发动机控制单元安装在挡风玻璃下，靠近仪表总成，在将仪表台外壳拆除之后，沿着仪表总成连接线束向下查找，发现高位网线表皮在驾驶仓和发动机仓的连接防火墙线孔处出现摩擦并与车身搭铁。将高速网线表皮磨损部位使用胶带缠绕之后，将橡胶圈安装在线孔处，在将控制器当中存储的故障代码清除之后，不再出现故障码。故障排除成功，发动机正常启动。该汽车在线孔处设有橡胶圈防尘，防水和隔音，还能够避免线束与车身出现磨蹭。由于大众系列汽车的橡胶圈与线束连接在一起，因此车辆在事故之后，左前轮向后移动，橡胶圈遭受挤压产生破损，但没有损伤线束，所以此时发动机还是能够启动。在修复事故之后需要将仪表台和所有线束全部拆除，在修复之后再重新将线束装回去，由于橡胶圈安装不便就直接去除了。在对汽车事故进行分析之后发现，在出现事故之后，高位网线表皮无破损，在将线束重新装回去之后，由于对高位网线反复拉扯，导致表皮磨损搭铁，对总线数据传输质量造成影响，导致防盗报警系统将发动机闭锁而无法正常启动。

4.3 指示灯无法熄灭，发动机抖动故障

1辆2015款帝豪优雅版1.4T轿车，按照驾驶员自诉，在发动机启动之后，该汽车发动机故障指示灯、动力转向故障指示灯ABS故障指示灯均不熄灭，在着机后发动机怠速抖动比较明显，并且出现加速不顺畅情况。

在使用故障检测仪读取故障码时，发现故障检测仪不能进入到发动机电控系统。对于汽车发动机启动之后大部分故障指示灯同时亮起，故障检测仪无法进入发动机电控系统的故障现象，怀疑是由于汽车发动机通信系统故障。汽车发动机怠速抖动、加速不畅等故障能够判断出明显的单缸“缺火”问题。由于该故障问题属于难度系数较大的双重故障，首先需要将通信网络故障排除，才能使发动机自诊系统恢复正常，再借助自诊系统排除发动机的故障。使用故障检测仪检测发动机系统，其能够与ECM实现通信连络，故障码读取显示“P0353”，即点火线圈C初级次级电路。由于该汽车使用单缸独立点火系统，ECM明确点火正时并向气缸点火线圈发送点火指令，之后按照IGT信号关闭或者接通点火器内功率晶体管电源，进一步断开或接通流向初级绕组的电流，次级绕组中产生高压，一旦ECM切断初级绕组电流，点火器会将点火反馈信号发送回ECM，用于各气缸点火。在将汽车第3缸点火线圈更换并清除故障码后，点火反馈波形信号和点火指令信号恢复正常，发动机怠速运转平稳，加速顺畅，故障排除。