常见CAN线路故障的排查方法

2020-11-24项彬

客车技术与研究 2020年6期

项彬

(厦门金龙联合汽车工业有限公司，福建厦门 361023)

现在客车的仪表和控制器都是基于CAN总线通讯。当CAN线路出现断路、短路、交错相接故障时，会造成仪表显示和控制器工作不正常，导致车辆不能正常行驶。对于电动客车，除了这些故障外，由于使用了B级电压[1]和三相交流电路，EMI对CAN总线信号干扰会增加[2]，会发生通信干扰故障。另外，电动客车上的CAN总线数量也有所增加(如混合动力CAN总线HCAN等)，因此，CAN线路的故障排查非常重要。

1 CAN线路常见故障及排查顺序

1.1 CAN线路常见故障

1) 24 V供电故障。由于CAN控制器的用电功率较低，通常一路2～5 A电源保险供电范围不止一个控制器。当这路24 V供电线路不正常时，会造成作为其用电负载的控制器不能正常通讯[3]。

2) CAN线路断路。包括CAN分支和干线线路断路：分支断路指CAN分支与主干线的连接插件松动或脱落；干线断路指主干线路连接断开。

3) CAN线路的CANH与CANL短接。

4) CAN线路交错。包括CAN分支和干线线路交错：分支交错指CAN分支线路的CANH与CANL交错相接；干线交错指主干线路的CANH与CANL交错相接。

5) 电磁辐射对CAN线路的信号干扰。

6) CAN分支线路故障。该故障是CAN分支断路和交错的汇总，出现其中任一个故障，只会影响一个分支或控制器。

7) CAN干线线路故障。该故障是CAN线路短路，CAN干线断路、交错和CAN信号干扰的汇总，出现其中任何故障，会影响整条CAN线路的通讯。

1.2 故障的排查顺序

按照先易后难顺序，先排查CAN分支通讯故障，再排查CAN干线通讯故障。

1) CAN分支通讯故障排查顺序。出现这类故障时，仪表有具体的故障信息提示，依此信息首先找到有故障的控制器，再按24 V供电故障→CAN分支线路故障的顺序进行排查。

2) CAN干线通讯故障排查顺序。出现这类故障时，仪表无故障信息，但仪表显示会缺少全部或部分数据。排查顺序是首先根据仪表显示缺少的数据类别来确定故障CAN线路，例如当显示缺少全车数据时，可能是传统CAN出现了问题；当显示只是缺少与高压用电设备，如电池、电机和配电箱等相关数据时，可能是HCAN出现了故障；再依次测量车载OBD接口上故障CAN线路的电阻值→检查该CAN干线线路故障→检查该CAN信号电磁干扰→检查该CAN分支线连接线路(按1.2中的1)进行)。

2 故障排查方法及应用

2.1 CAN分支线路故障的排查方法

1) 确定故障控制器。根据仪表显示的故障代码或故障信息确定故障控制器。

2) 24 V控制器供电故障排查。排查步骤如下：

①按客车厂电气线束图实车确定对接CAN控制器插件位置。

②先拔出该插件，再上24 V电源，测量其上24 V端子与地线间的实际电压值。

③如果没有测到电压，需排查24 V供电线路的断路或短路故障，并作相应处理。

④如果测量的实际电压值<20 V，为欠压，需检查车载24 V蓄电池是否亏电，并作相应处理，结束检查。

3) 排查CAN分支线路故障。只有断路和交错两种线路故障，排查步骤如下：

①找到线束上对接控制器插件，断电测量该插件上CANH和CANL端子之间的电阻值。

②如果其值为∞ Ω，表示分支线路断路，首先检查分支线束制作，重点查看线束插件上是否存在CANH与CANL端子短接问题；如果存在短接，表示断路故障点就在该点插件上，需要更换插件、压接线束，整改完成后，再测量这个电阻值，正确的为60 Ω，接下一步。如果其值仍为∞ Ω，表示故障点在CAN设备插件与干线对接插件之间的线路上，需要重新铺设一条CAN线路替换；在完成替换后，一定要重新测试这两个端子间的电阻值，其值应为60 Ω。

③如果其值为60 Ω，先查看该插件与CAN设备对接处是否存在CANH与CANL对接错误的问题，再查看分支线束与干线对接处插件是否也存在对接错误的问题，如果存在对接错误，建议优先调整分支线束插件端子，将一个插件上*CH和*CL端子的插孔相互对调，就能解决分支交错故障。

2.2 CAN干线线路故障的排查方法

1) 确定有故障的CAN线路。可具体按仪表显示缺少的数据类别来确定出现故障的CAN线路。

2) 查找OBD插件的位置及插件定义。我司车辆主要安装在仪表台右侧，有部分车辆安装在中门后电器舱内。我司OBD插件的端子定义：TCAN高和TCAN低为6号和14号端子，HCAN高和HCAN低为3号和11号端子。

3) 测量车载OBD接口上故障CAN总线的电阻值[4]。如果判断故障出现在TCAN，需断电测量6号与14号端子之间的电阻值R；如果故障出现在HCAN，需断电测3号与11号端子之间的电阻值R。根据测得的R值，可以初步判断干线故障类型。

4) 检查CAN干线线路故障。

①CAN主干线路断路、短路故障。当仪表显示数据异常并在上述3)中测得R=120 Ω或无穷大或0 Ω时，表示干线存在断路或短路故障。故障排查需要从TCAN或HCAN的左、右两个终端电阻的任一个开始。为了方便叙述，约定先从左终端电阻开始，然后逐步向右排查，具体步骤如下：

第一步：判断左终端电阻故障。从实车线束上拔下左侧终端电阻并测量其电阻值，如果为120 Ω，表示终端电阻值正常；如为∞ Ω或0 Ω，则判为故障，终端电阻需更换为正常的120 Ω电阻。

第二步：判断左终端节点故障。测量左终端插件上CANH与CANL端子间电阻值；如果为120 Ω，表示左终端节点为故障点，插回120 Ω左侧终端电阻，转到第九步；如测量的电阻值为∞ Ω或0 Ω，表示故障点不在左终端节点，还需找下一个紧邻的右CAN节点。为了方便后续排查，用100 Ω检测电阻替代120 Ω插回左终端。

第三步：测量右侧节点电阻值。拔下CAN节点上的设备或右侧终端电阻，测量该插件上CANH与CANL端子间电阻值。

第四步：判断线路故障点。如果为120 Ω或∞ Ω或0 Ω，表示断路故障点就在该CAN节点与前一个CAN节点之间的线路上，转到第十步；如测量值为100 Ω，表示故障点在右侧。

第五步：判断节点分支故障。测量该节点分支插件上CANH与CANL端子间电阻值，如果为0 Ω，表示分支短路，转入第十二步。

第六步：判断节点是否为右侧终端节点。右侧最末节点为右侧终端节点，如果不是，先插回已拔下的CAN设备，找到下一个紧邻的右CAN节点，转入第三步。

第七步：判断右终端电阻故障。直接测量已拔下终端电阻的值，如果为120 Ω，表示终端电阻值正常；如为∞ Ω或0 Ω，则判为故障，终端电阻需更换为正常的120 Ω电阻；插回120 Ω右侧终端电阻。

第八步：插回左侧终端120 Ω电阻。从左终端取拔下100 Ω检测电阻，插回120 Ω左侧终端电阻。

第九步：恢复现场，结束检查。

第十步：故障点的处理。检查干线上该CAN节点的插件及其线束制作，重点查看是否存在CANH与CANL端子短接和CANH端子的*CHi与*CHi+1之间、CANL端子的*CLi与*CLi+1之间压接不实的问题。如果是，表示故障点就在该点插件上，需要更换插件、压接线束，整改完成后，再测量这个电阻值，正确的为54.54 Ω或100 Ω，接下一步；如果其值仍为120 Ω、或∞ Ω、或0 Ω，表示故障点在该CAN节点与前一个CAN节点之间的线路上，需要重新铺设一条CAN线路替换；在完成替换后，一定要重新测试这两个端子间的电阻值，其值应为54.54 Ω或100 Ω，然后接第十一步。

第十一步：判断是否继续向右检查。如果上一步测得的值是100 Ω，表示故障点还在右侧，转入第五步；如果上一步测得的值是54.54 Ω，转入第七步。

第十二步：分支线束短路故障处理。首先检查分支线束制作，重点查看线束插件上是否存在CANH与CANL端子短接问题；如果是，表示断路故障点就在该点插件上，需要更换插件、压接线束，整改完成后，再测量这个电阻值，然后接第十三步。

第十三步：CAN设备短路故障。如果这个电阻值仍为0 Ω，直接测量CAN设备端CANH与CANL端子之间的电阻值；如果仍为0 Ω，表示CAN设备短路故障，需要更换合格CAN设备，转入第六步。

②CAN主干线路交错故障。当仪表显示异常并测得R=60 Ω时，表示干线存在交错故障，排查步骤如下：

第一步：按客车厂电气线束图选择对接插件，并实车查找，逐个落实。

第二步：确定故障对接插件。查看对接插件两边是否存在公插件上的*CH或*CL端子与母插件上的*CL或*CH对接。如果找到这种对接插件，就确定为故障对接插件。

第三步：故障排除。对已确定故障对接插件，将其中一个插件上*CH和*CL端子的插孔进行对调，就能解决干线交错故障。

5) 检查CAN信号电磁干扰。

①CAN信号干扰特征及干扰源检查。当CAN线路受到信号电磁干扰时，其主要特征是线路信息传送负载率过高[3]，通讯受阻不畅，仪表没有故障提示信息。车辆常见的电磁干扰源[5-7]有绝缘故障、B级电压设备金属外壳、电缆屏蔽层接地失效和驱动电机缺相运行等，需要结合仪表显示故障来排查处理。

②CAN线路检查及排查步骤。CAN线路最易受电磁干扰的部位主要有长度较长的分支和CAN线路屏蔽层接地点。根据规范[8]的要求，CAN分支长度≤1 m，如果实车线束上存在CAN分支长度>1 m情况，CAN线路就会存在信号干扰，一定要整改过来；CAN线路屏蔽层接地点一定要与车架可靠连接，其接地电阻值≤0.01 Ω，并要远离电磁干扰源。当CAN信号出现电磁干扰现象时，就需要对干扰源、故障CAN线路进行检查，具体步骤如下：

第一步：测量接地电阻值。检查B级设备金属外壳、电缆屏蔽层和CAN线路屏蔽层接地电阻值，正常值≤0.01 Ω。如不合格，需要整改。

第二步：排除已存在的绝缘和驱动电机缺相故障。

第三步：确定超长分支及其缩短。如果有CAN分支线路长度>1 m，一定要缩短其长度，使之<1 m。

第四步：测量CAN屏蔽层的接地点与距离最近B级电压用电设备接地点之间的间距及其调整。先断电，再测量两个接地点之间的实际连接间距；如果测量值<1 m，表示CAN屏蔽层接地点离强电磁干扰源较近，建议调整接地点的距离，使两接地点的距离≥1 m，结束检查。

2.3 应用案例

有辆10.5 m纯电动客车，仪表显示信息不正常，缺少整车全部数据，无故障信息提示，整车无法上电工作。由于仪表显示缺少整车全部数据,又无故障信息提示，可判为干线故障，故障CAN总线为TCAN；按2.2介绍的干线排查方法，断电测量OBD插件的6号与14号端子之间的电阻值R=60 Ω，判断为CAN主干线路交错故障；根据该车辆线束图，确定TCAN主干线上只有3处有对接插件，并实车找到；通过检查这3处插件的对接，发现其中1处对接存在公插件上TCH2和TCL2端子与母插件上的TCL1和TCH1对接，确定为故障对接插件；拔开插件，将其中公插件上的TCH2和TCL2端子对调，再重新对接，就解决了此主干线交错故障；重新上电后，仪表显示数据正常，车辆恢复运行。