2019 款比亚迪E5 电动汽车CAN 网络系统结构及故障诊断

汪 俊

（广州城市职业学院 机电工程系， 广东 广州 510405）

1 CAN网络系统主要结构

从图1上看比亚迪E5电动汽车CAN网络系统主要包括动力网、舒适网、ESC网，三者通过网关连接到一起，实现节点 （控制器）的相互通信。

图1 CAN网络系统主要结构

动力网的主总线直接连接两个120Ω的终端电阻，终端电阻在网关和BMS （电池管理器）中，其他与该动力网主总线相连的线束是动力网支总线，动力网支总线有若干组，每组动力网支总线上挂载着一个控制器，分别有BCM （车身控制器）、诊断口（DLC3）、充配电总成、电机控制器、整车控制器、挡位传感器 （或称换挡机构、挡位控制器）等。

舒适网的主总线直接连接两个120Ω的终端电阻，终端电阻一个集成在网关中，另一个未被控制器集成，其他与该舒适网主总线相连的线束是舒适网支总线，舒适网支总线有若干组，每组舒适网支总线上挂载着一个控制器，分别有BCM （车身控制器）、诊断口 （DLC3）、组合开关、组合仪表、SRS、空调控制器等。

ESC网的主总线直接连接两个120Ω的终端电阻，终端电阻一个集成在网关中，另一个未被控制器集成，其他与该ESC网主总线相连的线束是ESC网支总线，ESC网支总线有若干组，每组ESC网支总线上挂载着一个控制器，分别有ABS、诊断口 （DLC3）、EPB（电子驻车）、转向角传感器等。

比亚迪E5 还有启动网、电池子网等。如图2启动网连接BCM和KEY-ECU。电池子网连接动力电池和BMS。

图2 启动网

2 实车故障1

2.1 故障现象

踩下制动踏板，一键启动后：①组合仪表动力电池电量显示0%，P挡位指示灯闪烁，见图3。②几秒钟之后，组合仪表动力系统故障警告灯点亮；充电系统故障警告灯点亮；动力电池电量显示-%；动力电池过热警告灯点亮；动力电池故障警告灯点亮；电机冷却液温度过高警告灯点亮；多功能屏显示“请检查动力系统”，“请及时充电”；挡位指示灯不亮；OK指示灯未点亮；不能挂挡行车；启动按钮指示灯为橙色。组合仪表故障现象 （2）见图4。

图3 组合仪表故障现象 （1）

图4 组合仪表故障现象 （2）

图5为组合仪表正常情况，供参考，图5中有4个与本故障无关红色警告灯点亮，是因为拆卸了乘客侧气囊导致SRS故障警告灯点亮，驾驶员安全带未系导致安全带未系警告灯点亮，电子驻车实施导致电子驻车状态指示灯点亮，拆卸了驻车开关导致驻车系统故障警告灯点亮。

图5 组合仪表正常情况

2.2 故障原因分析

组合仪表故障现象多种多样，但全部与动力网相关，可初步推测为动力网相关故障。由于故障现象多，可先使用解码器读取故障码和数据流为下一步的分析指出参考方向。

2.3 故障排除过程

1）通过解码器读取故障码

连接解码器X431到DLC3，选择比亚迪E5→出行版→系统选择→网关模块→网关→读取故障码。如图6故障代码B12EC00，此故障代码意思是网关与动力网失去通信。从故障码B12EC00分析故障可能范围：动力网故障和网关故障。

图6 读取相关故障代码 （1）

如图7所示，从舒适网的组合仪表读取故障U011087——与电机控制器失去通信；U029687——与动力电池管理模块失去通信。显然，动力网主总线故障或网关故障都会导致动力网上电机控制器和电池管理模块 动力网 网关 舒适网 组合仪表之间无法通信，这样也印证了故障范围是正确的，也能排除动力网支总线故障。

图7 读取相关故障代码（2）

2）通过解码器读取数据流

进一步读取动力网的数据流，见图8动力网中全部模块都无法进入，说明网关与动力网上全部控制器无法通信，也印证了故障可能范围是网关、动力网。动力网的支总线故障仅仅导致对应的模块与网关失去通信，所以也能排除动力网支总线故障。

图8 数据流

综合以上组合仪表现象、故障码、数据流的分析，可知故障可能范围是：动力网主总线、网关。另外，网关电源电路是正常的，假如网关电源电路故障，动力网、舒适网和ESC网都会失去通信。

3）先检查动力网主总线

参考图9，检测在网关侧G19-9端子到G19-10端子之间的电阻，结果：120Ω，异常 （正常为60Ω左右），说明动力网主总线存在断路。

图9 动力网电路图

拔网关插头，对插头外观进行检查，无异常。检查网关G19-9端子到G19-10端子之间电阻，结果：120Ω，正常，说明网关内部的终端电阻正常。

拔BMS （电池管理模块）插头，检查网关侧插头G19-9端子到BMS侧插座BK45 （B）-16端子之间的电阻，结果：0Ω，异常 （正常为导通）。说明动力网主总线的CANH线断路。

检查网关侧插头G19-9端子到插头GJB04-19端子之间电阻，结果：0Ω，异常 （正常为导通）。

可判断故障为：动力网主总线的CANH线中网关侧插座G19-9端子到插座GJB04-19端子之间断路。

2.4 故障结论

动力网主总线的CANH线断路导致动力网上的所有模块都无法与网关进行通信，网关会存储故障码B12EC00——动力网络通信故障，解码器也无法通过网关进入动力网所有模块，组合仪表与电机控制器和BMS的通信中断，其储存相应的故障码U011087和故障码U029687。

组合仪表故障现象分析：动力网主总线断路导致动力网的动力电池电量、动力电池温度、P挡信号、电机冷却液温度、动力电池充放等信息无法通过网关提供给舒适网上的组合仪表，组合仪表会点亮相应的故障警告灯以及多功能屏进行故障提醒。

OK指示灯点亮说明车辆已准备就绪可以挂挡行车。上OK电要经历4个阶段：①电子防盗的解除，组合仪表上的防盗指示灯从闪烁到熄灭说明电子防盗的解除；②BCM控制接通IG1继电器、IG3继电器、IG4继电器给相关控制器通电；③通电后的控制器开始自检；④相关控制器通过CAN网络发布和接收相关信息 （包括自检后的故障信息），整车控制器正常接收到相关信息会发出点亮OK指示灯的指令，组合仪表点亮OK。OK指示灯未点亮，说明上述的某一工作阶段有故障，本故障是在第4阶段整车控制器无法在动力网接收和发布信息，导致OK指示灯不点亮。

3 实车故障2

3.1 故障现象

踩下制动踏板，一键启动后。

1）组合仪表动力电池电量显示0%，多功能屏显示“请及时充电”，P挡位指示灯闪烁。组合仪表故障现象 （1）见图10。

图10 组合仪表故障现象 （1）

2）几秒钟之后，驻车系统故障警告灯闪烁，电子驻车状态指示灯未点亮，多功能屏显示“请检查电子驻车系统”。 组合仪表故障现象 （2）见图11。

图11 组合仪表故障现象 （2）

3）十几秒钟之后，组合仪表动力系统故障警告灯点亮；充电系统故障警告灯点亮；动力电池电量显示-%；动力电池过热警告灯点亮；动力电池故障警告灯点亮；电机冷却液温度过高警告灯点亮；驻车系统故障警告灯由闪烁变为点亮；ABS故障警告灯点亮后未熄灭；转向系统故障警告灯点亮后未熄灭；多功能屏显示“请检查动力系统”，“请及时充电”，“请检查ABS系统”，“请检查转向系统”；挡位指示灯不亮；OK指示灯未点亮；不能挂挡行车，启动按钮指示灯为橙色。

3.2 故障原因分析

组合仪表故障现象主要与动力网和ESC网相关。

1）与动力网相关的：组合仪表动力电池电量显示0%，多功能屏显示“请及时充电”，“请检查动力系统”，P挡位指示灯闪烁，动力系统故障警告灯点亮；充电系统故障警告灯点亮；动力电池电量显示-%；动力电池过热警告灯点亮；动力电池故障警告灯点亮；电机冷却液温度过高警告灯点亮；挡位指示灯不亮。

2）与ESC网相关的：驻车系统故障警告灯闪烁，电子驻车状态指示灯未点亮，多功能屏显示“请检查电子驻车系统”，组合仪表驻车系统故障警告灯由闪烁变为点亮；ABS故障警告灯点亮后未熄灭；转向系统故障警告灯点亮后未熄灭；多功能屏显示，“请检查ABS系统”，“请检查转向系统”。

分析：仅仅是动力网相关故障或仅仅是ESC网相关故障，不会同时出现上述故障现象，可排除动力网和ESC网相关故障。组合仪表挂载在舒适网上，如果舒适网故障，动力网和ESC网同时无法与组合仪表通信，可推测为舒适网相关故障，但仅仅舒适网支总线及节点的故障组合仪表也只会显示单一的故障警告，所以可推测为舒适网主总线故障、网关相关部分故障。

3.3 故障排除过程

1）通过解码器读取故障码

见图12故障代码B12ED00，此故障代码意思是网关与舒适网失去通信，印证了上述推测的故障范围。

图12 读取相关故障代码

2）通过解码器读取数据流

进一步选择读取舒适网的数据流，舒适网中所有模块都无法进入，从此故障现象可也分析故障范围：舒适网主总线故障、网关相关部分故障。舒适网主总线故障会导致网关与舒适网上所有模块失去通信，舒适网的支总线故障仅仅导致对应的模块与网关失去通信；网关相关部分故障也会导致网关与舒适网上所有模块失去通信。

综合组合仪表故障现象、故障码B12EC00和解码器无法进入舒适网中所有模块，可知故障可能范围为：舒适网主总线故障、网关本身相关部分故障。

3）先检查舒适网主总线

参考图13，检测在网关侧G19-8端子到G19-7端子之间的电阻，结果：0Ω，异常 （正常为60Ω左右）。说明舒适主总线CANH与CANL之间短路。

图13 舒适网电路图

3.4 故障结论

舒适主总线CANH与CANL之间短路导致舒适网上的所有模块都无法与网关进行通信，网关会存储故障码B12ED00，解码器也无法通过网关进入舒适网所有模块。

组合仪表故障现象分析：舒适主总线CANH与CANL之间短路导致动力网和ESC网上的信息都无法通过网关传递给组合仪表，组合仪表会点亮相应的故障警告灯以及多功能屏进行故障提醒。

4 实车故障3

4.1 故障现象

踩制动一键启动后，组合仪表OK指示灯未点亮；操作换挡杆挡位指示灯一直停留在P挡，无法行车。相关故障代码见图14。

图14 读取相关故障代码

4.2 故障原因分析

从上OK电的过程来看，防盗指示灯熄灭说明防盗已解除，组合仪表正常通电和没有警告灯点亮，可初步推测为整车控制器接收了故障信息，导致OK指示灯不点亮。

4.3 故障排除过程

1）通过解码器读取故障码

见图15故障代码B1C1D02，因为此时车辆是P挡状况，说明BCM认为P挡信号故障。

图15 读取相关故障代码

从CAN网络的结构上看BCM同时挂载在动力网、舒适网、启动网上。P挡信号有两种可能的来源：挡位传感器、整车控制器，可能原因是挡位传感器和整车控制器的数据流中有P挡数据流 （图16）；可以肯定的是这两种来源都在动力网上，所以BCM从动力网上接收P挡信号。

图16 整车控制器和档位传感器中P挡数据流

综合故障代码B1C1D02和以上分析，可知BCM接收P挡信号故障，可能的故障范围：BCM、动力网、挡位传感器或整车控制器 （要看P挡信号来源挡位传感器还是整车控制器）。

解码器能进入挡位传感器和整车控制器读取数据流，说明动力网的挡位传感器和整车控制器侧的动力网支总线都正常；动力网主总线故障会导致动力网的信息都无法通信，组合仪表将显示多种故障现象，故动力网主总线正常；解码器能进入挡位传感器和整车控制器读取P挡数据流说明挡位传感器或整车控制器能获取P挡信号。另外，组合仪表的P挡指示灯显示正常，说明组合仪表接收到了正确的P挡信号，组合仪表的P挡信号传递途径是挡位传感器或整车控制器→动力网→网关→舒适网→组合仪表，显然以上过程是正常，那么也说明动力网的挡位传感器或整车控制器侧的支总线和动力网的主总线是正常的，以及挡位传感器和整车控制器工作正常。所以可能故障范围是：BCM、BCM侧的动力网支总线。

图15所示故障代码U014000也印证了故障可能发生在CAN总线，但挡位传感器如何记录该故障码的仍需思考。

3）先检查BCM侧的支动力CAN总线

参考图9，拔下BCM插头，检查插头外观，无异常。检测在BCM侧G2K-6端子到G2K-7端子之间的电阻，结果：0Ω，异常 （正常为60Ω左右）。说明BCM侧的支动力CAN主总线存在断路。

检查G2K-7端子到G19-9端子之间电阻，结果：0Ω，异常。说明BCM侧的支动力CAN总线的CANH断路。

修复以上故障后，试车车辆恢复正常。

提示：故障排除后，进行如下测试，单独拔下挡位传感器插座，OK指示灯也能点亮，说明BCM不是接收挡位传感器P挡信号，也就是BCM接收P挡信号的来源是整车控制器。

4.4 故障结论

BCM侧的动力网支总线的CANH断路，导致整车控制器的P挡信号不能通过动力网传递给BCM，BCM判断为挡位信号故障，记录故障码B1C1D02。整车控制器在动力网上接收到此故障信息，不能点亮OK指示灯。

5 结论

CAN网络系统故障分主总线故障和支总线故障。主总线故障时，影响众多节点的通信，组合仪表的故障现象多，有故障码，解码器无法进入相应网络全部控制器。支总线故障仅仅影响单一节点的通信。要完整理解所有故障现象的产生原因，需要理解各节点通信的信息和控制原理。本文提供的3个故障案例的分析能让读者更深入地理解CAN网络的节点传递哪些信息以及节点如何来控制，也能让读者掌握基本的CAN网络的检修方法。