重型汽车辆动力CAN网络结构及故障排查

马宇，杨辉，周宁波



重型汽车辆动力CAN网络结构及故障排查

马宇，杨辉，周宁波

（陕西重型汽车有限公司，陕西 西安 710200）

文章主要介绍了某企业重型卡车动力CAN 网络的基本结构，通过笔者长时间在生产制造源头至使用过程中对重型卡车CAN网络故障问题的处理，在此将故障类型进行归纳和整理，可根据各种情况对CAN网络故障类型进行分析和判断，从而迅速准确的处理CAN网络故障问题。

重型汽车；动力CAN网络；水温表

1 绪论

随着车辆电器结构的不断发展，汽车电子系统网络化，重卡汽车的控制器不断增多，汽车CAN网络变得越来越复杂，随之而来的是更多的CAN网络故障，同时CAN网络故障影响的车辆功能也逐渐增多，最常见的为不启动、锁车、部分控制器失效等，直接影响了整车的正常使用，也给用户带来了很多困扰，本文主要针对此类问题加以阐述。

2 重型汽车的CAN网络结构

2.1 动力CAN网络组成

以某企业重型汽车为例，其采SAE-1939通讯协议，通讯速率250kb/s，传输介质：双绞屏蔽线，因其CAN_H定义线色为黄色，CAN_L定义线色为绿色，因此也简称其为黄绿线。下图所示为某重型汽车动力CAN网络基本结构，用更加形象的方式来比拟的话，整个动力CAN网络就像是一群跳皮筋的孩子，仪表和发动机ECU（康明斯为ECM），两者的关系如两端撑皮筋的那两个人，CAN总线则像是皮筋，而中间的各类控制器则像是皮筋上的舞者。

图1 重型汽车动力CAN网络结构简图

其中的舞者主要指需要与整车进行信息交互的控制器或传感器，对于重卡车型来说常见的控制器有：仪表、发动机ECU、行驶记录仪、ABS或EBS控制器、车身控制器（BCM）、缓速器控制器、ECAS控制器（电控空气悬架）、AMT（自动变速器）控制器、DCU后处理控制器、TPMS（胎压监测系统）控制器、NOx传感器，液位变送器等。

2.2 控制器及预留接口节点结构

在整个网络中，常常需要接入控制器或预留相关的CAN线束接口，以方便制造商后期增加的新功能配置或用户的改装，我们把这个结构称之为CAN总线节点，节点的结构有以下几种方式：

2.2.1采用插接器分出的三通结构

此种结构预留接口操作较为便捷，但在车辆电器结构越来越复杂、控制器越来越多时候，三通节点就会增多，增多则越容易出现动力CAN总线的各类问题，可靠性较低，并且插接器结构数量过多的话会对动力CAN总线的传输距离和网络可靠性会产生不良的影响，因此目前逐渐被取代。

图2 三通插接器外形及内部结构

2.2.2超声波焊点

此结构驾驶室CAN总线中间不可断开，较三通接头更为可靠，因此正在逐渐取代插接器结构成为主流。

图3 超声波焊及内部结构

2.2.3插接器与焊点相结合

在与整车标配控制器部分采用超声波焊点以提高通用车型可靠性，在非标配控制器和预留部分采用插接器结构。

3 常见故障及排查方法

对于配备CAN仪表的车型来说，CAN网络问题最直观的观察的现象即是仪表的水温表情况，车辆动力CAN出现问题会导致水温表指针指爆表，业内俗称：“水温表飞天”，但注意水温表飞天不一定为CAN网络故障，也可能为仪表或ECU供电故障或本身问题引起。

3.1 仪表显示车辆网络故障，水温表飞天，可能问题为以下情况

3.1.1 CAN_H和CAN_L对地或对电源短路

一般来说CAN线对地短路情况多于对电源短路，CAN_H 的正常电压在2.6V左右，CAN_L的正常电压为2.4V左右，若其电压过高或过低都是不正常的，多数情况为CAN总线电压过高，当仪表检测到CAN线电压超高或搭铁时仪表必定显示车辆网络故障。

3.1.2CAN线电压异常，既非搭铁也非对电源短路

其最可能原因为CAN网络中某个控制器地线虚接或针脚错误所致，通常的方法是采用排除法，依次断开CAN总线网络上的控制器的CAN线接口，直至总线电压恢复正常或者水温表熄灭，例如：某车报车辆网络故障，经测量CAN_LH和CAN_L电压均为11V左右，排除法检查至缓速器控制器，发现其搭铁虚接，重新紧固搭铁点后，问题解决。

3.1.3 CAN_H和CAN_L导通

此类情况一般出现在驾驶室，因驾驶室CAN接口较多，其原因可能为一下几种：

（1）动力CAN预留线束在驾驶室某处夹线导致CAN_H和CAN_L绝缘层破损相互导通；

（2） CAN_H和CAN_L的超声波焊点未错开焊接且热缩管套接不规范导致相互导通；

（3）一般CAN线在控制器插接器部分成对相邻出现，若CAN线针脚压接不规范，则可能导致铜丝在相邻针脚串电，引起CAN_H和CAN_L相互导通。

例：经查某车动力CAN网路CAN_H和CAN_L相互导通且各个控制器正常，经分段排查为仪表处CAN线针脚压接不规范，其中CAN_L有铜丝漏出串入相邻CAN_H导致。

3.2 仪表不显示车辆网络故障，但水温表飞天，主要由以下几种方式引起

3.2.1 CAN线中CAN_H或者CAN_L某一根在某处断开

断开驾驶室及底盘线束，在切断整车电源的情况下分别测量驾驶室与底盘CAN_H和CAN_L之间的电阻，若底盘与驾驶室均为120Ω左右，则说明CAN线导通正常，CAN线问题考虑其他因素。通常情况下，因重型卡车控制器一般都安装与驾驶室内，CAN线不通的主要问题出在驾驶室，则根据驾驶室的线束结构进行判断，如：检查驾驶室CAN线预留接口是否有松脱的情况，超声波焊点结构虽然较为可靠，但仍不能排除焊点松脱的可能。

同时要注意，对于一些特殊的ECU系统，例如：Woodward_OH2.0天然气发动机系统中，发动机ECU的120电阻一般集成在驾驶室线束中，因此断开底盘与驾驶室后，驾驶室CAN线之间电阻为60Ω左右。

3.2.2 CAN_H或CAN_L 在某处做反

驾驶室或底盘黄绿线做反，或驾驶室某处控制器节点黄绿线做反，并且某些控制器上黄绿线做反可能出现整车网络时好时坏的情况，此类问题在生产制造中可能产生，车辆使用中一般不会出现此类情况。

3.2.3仪表类型选错

机械发动机接收水温、机油等信号为硬线电压信号，带ECU发动机接收水温为CAN报文信号，在仪表类型设置错误的情况下，也会导致水温表飞天，机油压力显示不正常。解决办法为按住仪表左键，打开ON档电源，查看和设置发动机类型（不同仪表厂家可能操作方法不同）。

3.3 其他问题

3.3.1总线网络上的控制器故障

在排除线束导通及其他问题后，问题仍得不到解决，则可能为部分控制器问题，仍采用排除法，逐一断开与总线连接的控制器，查看仪表水温灯情况。

例：某车CAN网络故障导致水温表飞天，经查线束正常，电压正常，断开DCU后处理控制器后车辆恢复正常，为DCU故障导致。

3.3.2总线网络上控制器相互不匹配，信号异常

如法士特AMT自动挡车型，其AMT手柄采用WOBCO控制器，若ABS采用非WOBCO控制器，则可能由于CAN总线报文内容匹配问题而导致AMT不能正常工作。

3.3.3 CAN总线被干扰

此类情况多为高压周期性电路影响，如整车的逆变电源、点火线圈等，在CAN网络布置时应尽量避开相关结构。

4 结语

本文主要介绍了比较常见的重型卡车的动力CAN网络结构和故障排查，随着汽车电器的不断发展，CAN网络逐渐也由单路CAN向多路CAN 发展，例如根据不同控制器功能的区分，将CAN 网络划分为动力CAN 、车身CAN、信息CAN等，不同区域的CAN回路通信速率根据重要程度和需求可能不同，根据此类需求又把CAN总线又可分为高速CAN和低速CAN，低速用于远程通信、诊断及通用信息传送，高速CAN 主要用于实时音频视频通信，不同通信速率的CAN总线，就需要通过网关的结构实现不同CAN总线间的信息交互，除过采用光纤为传输介质的CAN总线外，其物理层结构都是类似的。

[1] 吴非,耿春明,凌忠奇,夏继强.CAN总线网桥设计及分析[J],仪表技术与传感器,2016,第10期;41-44.

[2] 黄志明,客车CAN 总线优设计[J],客车技术与研究,2017,第1期: 26-29.

[3] 罗峰,孙泽昌,汽车CAN总线系统原理.设计与应用[M],电子工业出版社2010.

Power_CAN bus network structure and fault analysis of the heavy truck

Ma Yu, Yang Hui , Zhou Ningbo

（Shaanxi Heavy-duty Automobie Co. Ltd, Shaanxi Xi’an 710200）

This paper mainly introduces the Power_ CAN bus network structure and fault analysis of the heavy truck, by means of problems solving of the Power_ CAN bus during heavy-duty automobile’s manufacture till service life, the writer of this paper summarized and processed the fault types, it can quick and accurate solving Power_ CAN problem according to various circumstances of the fault type.

heavy-duty vehicle; power CAN network; water temperature gauge

B

1671-7988(2018)16-243-03

U462.1

B

1671-7988(2018)16-243-03

CLC NO.: U462.1

马宇，就职于陕西重型汽车有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.16.088