某型汽车CAN网络系统故障分析及诊断方法

2024-06-01曾庆超

专用汽车 2024年5期

摘要：通过参与企业技术服务，发现当前服务站在汽车通信网络故障方面存在检测及诊断困难等问题，很多问题所需将故障反馈企业后台并需要得到专业通信工程师的指导。为了能够更好地顺应汽车企业，对汽车的通信网络构架进行了阐述，并对其故障并进行了分析和排除。

关键词：通信网络；故障；诊断；排除

中图分类号：U4632 收稿日期：2024-01-22

DOI：1019999/jcnki1004-0226202405030

1 前言

汽车通信的主要方式有K线通信、LIN线通信、CAN网络通信以及光纤通信等，通信的目的是为了能够实现模块与模块之间的信息交流及共享。一般情况下，车辆会用到其中的一种或者多种通信方式，这主要是基于这些通信线之间的传输速度及传输方式来决定，所以不同通信方式出现的故障及其诊断排除方法是不一样的。

2 CAN网络通信故障诊断困难情况

汽车企业技术服务的内容包含新车型的产品介绍和汽车技术等级的培训。通过培训能够让各个服务站快速地理解产品的特点，能够更高效地实现产品的技术服务。

新产品培训需要对新车型的通信网络进行一次详细的理论学习以及整体网络的实操。汽车通信网络的故障诊断在整个汽车故障诊断中是相对困难的，当前各服务站的通常做法首先是连接汽车诊断仪，通过诊断仪查出故障，如果是非网络通信故障，则可以通过特定的指向和数据流来排除，但是如果出现诊断仪无法正常进入系统，或者读取到的是模块之间出现数据丢失的故障信息时，维修技师就只能反馈各企业后台，在工程师指导下进行故障排除。

实际上，CAN网络通信故障并不难解决，首先需要了解该车型CAN网络的组成，明白它是单个网络，还是多个网络，它们之间的连接都跟网关相通，网关在整个系统中起桥梁的作用，它是解决故障的一个突破口。通过网关可以判断是单个网络通信故障还是多个网络通信故障。将网关看成故障范围的一个节点，这将使故障的诊断与排除变得相对简单。只要了解到哪个网络通信出现故障，就去查相对应的网络系统，那么一般的故障都能够得到解决［1］。

有些车型使用单个网络通信，那么其排查故障就会相对变得简单；有些车型使用的是多个网络通信，那么排查故障就会相对难一些，因为牵涉多个网络通信，它们使用相同的数据，一旦数据缺失就会导致多个网络通信通报故障。如果通报相同的故障代码或者出现相同的故障数据，那么处理起来则相对简单。若是通信故障代码不一样，则需把复杂的问题简单化，把多个网络通信系统拆分开来，看成单个的网络逐一诊断。

单个网络通信系统或者多个网络通信系统之间能够实现通信，都离不开网络的终端电阻的存在，也离不开它们之间双绞线的连接。

模块之间的通信会有两个终端，每个终端的电阻值为120 Ω，这两个终端电阻是并联的关系，所以使用万用表测量的电阻值为60 Ω左右（图1）。两终端之间的通信是通过双绞线来传输的，双绞线是两个相互缠绕在一起的两根线，是普通的多股铜线。一根是CAN高通信线，其通信电压一般在25～35 V之间；另外一根是CAN低通信线，其通信电压一般在15～25 V之间。通过万用表测量出来的电压并不是真正的稳定电压，该电压一直在变化。通过示波器可以看到电压波形是一个方波，如图2所示。CAN高线与CAN低线之间的电压之和等于5 V，这就是CAN网络通信中高低通信线的特点。了解这些特点，就能帮助测量这些相关的CAN网络数据，从而容易判断出是哪个系统或者模块出现故障［2］。

3 故障诊断与排除案例

3.1 案例一：模块不休眠

故障现象：2022年五菱宏光mini（高配车型），续航里程170 km，行驶里程5 000 km，偶发性无法起动，仪表不亮，且需要搭电才能起动，起动后一切正常，在服务站更换过小电池后故障依旧存在。

故障分析：根据“仪表不亮，且需要搭电才能起动，起动后一切正常”，初步判断是小电池的电用完，各模块之间无法达到工作电压，从而导致无法正常起动。而搭电后车子能够正常，表明当DCDC模块工作后能给整车提供12 V低压，满足各个模块的工作，于是判断小电池损坏。但是更换电池后故障依旧存在，由此判断并不是小电池损坏的原因，而应该是车辆的模块存在锁车状态，使得该车依然处于通信状态，无法进入休眠。这类故障可以通过网络拓扑图（图3）进行分析。

网络不休眠导致车辆亏电，其故障检测及排除过程（表1）如下：

a.关闭点火开关，对车辆进行上锁，使用两个万用表测量CAN高与CAN低分别对地的电压，测得CAN高为27 V，CAN低为23 V；等待3 min，所測得CAN高还是27 V，CAN低还是23 V，判断车辆没有进入休眠；继续等待10 min，所测电压还是没变。正常五菱宏光mini车型30 s后进入休眠，网络电压为0 V。然而通过测量时长10 min后CAN网络高低电压没有变化，即可判断为网络不休眠，处于通信状态。

b.对车辆进行暗电流测量，连接好万用表后，对车辆进行上锁，发现电流由35 A下降到35 mA，等待10 min后电流依旧为35 mA，而正常情况下休眠后的暗电流应该小于20 mA。

c.根据该车配置的SDM、EBCM、BMS、OBC、MCU、VSP、EPS、IPC、VCU、信息娱乐控制触控板、方向盘转角传感器、车辆性能数据记录仪等模块，找到相对应的工作保险，在拔出SDM、EBCM、OBC、MCU、VSP、EPS等模块保险时电流数值没有发生变化，但是当拔掉BMS模块工作保险时万用表电流数值瞬间下降为0 mA，由此判断为BMS模块没有休眠，需更换新的BMS，按要求刷写程序及匹配，完成后锁车再次测量暗电流，30 s后电流为0 mA。

故障排除方法：更换新的BMS并按要求刷写程序及匹配。

3.2 案例二：网络通信关闭

故障现象：2017年宝骏730，发动机正常起动，仪表多个故障指示灯点亮，日间行车灯闪烁，读取故障码时在发动机模块、ABS模块、安全气囊模块，均读到同一个历史故障U007300CAN总线关闭（bus off）。

故障分析：根據“发动机可以起动，多个模块读取到历史故障码U007300CAN总线关闭（bus off）”，判断为网络故障。引起CAN总线关闭的可能因素有CAN高、CAN低通信线存在互相短路、对电源或者接地短路和断路，或者模块芯片内部故障，这类故障需要借助网络原理图（图4）进行分析。

CAN总线关闭的故障检测及排除过程（表2）如下：

a.多次断开负极后再接好负极，同时使用诊断仪读取故障码，有时候读到CAN总线关闭为当前故障，有时候读到为历史故障。

b.断开蓄电池负极，从诊断接口出测量CAN网络电阻为599 Ω，正常；断开ECM或者BCM模块还可以测量到119 Ω，正常。

c.接好蓄电池负极，使用万用表测量CAN高对地电压为265 V，CAN低对地电压235 V。

d.分别更换ABS、GM、IC、SDM、ECM、ESP、BCM，发现故障还是偶发性存在，再更换相关模块相关线束，发现故障消失，再次读取故障码，显示系统正常（经检查线束，发现在IC网络CAN高线与总线节点处接触不良导致的故障）。

故障排除方法：更换仪表线束。

4 结语

CAN网络通信类的故障其实并不算太难诊断和解决，该项工作需要了解CAN通信的组成和工作特点。对于多个网络组成的系统一旦产生故障，就需要将其分解成单个网络通信故障进行分析，检查过程更应仔细。本文方法对于其他汽车CAN网络故障的判断及排除都是通用的。