CAN总线线路故障排查与解决

CAN总线线路故障如图7-2至图7-10所示。

●总线导线短路和断路。

图7-2 总线导线短路

图7-3 总线导线断路

●CAN总线导线接地。

图7-4 总线导线接地

●CAN总线之间断路。

图7-5 总线之间短路

●CAN总线之间Low与High交叉连接。

图7-6 Low与High交叉连接

●CAN总线Low与蓄电池正极短接。

图7-7 Low与蓄电池短接

●CAN总线High与蓄电池正极短接。

图7-8 总线High与蓄电池短接

●CAN总线Low与蓄电池负极短接。

图7-9 总线Low与蓄电池负极短接

●CAN总线High与蓄电池负极短接。

图7-10 总线High与蓄电池负极短接

(1)CAN总线故障的存储 网关是将不同传输速度的总线系统连接,使传送的大量数据在网关进行数据交换。当总线系统中出现故障时,故障信息被存储在网关中,如图7-11所示。

图7-11 故障存储

车辆中总线分为动力总线系统(底盘总线系统)、车身总线系统(舒适总线系统、信息娱乐总线系统),如图7-12所示。

图7-12 车身总线(K-CAN)系统

一旦总线系统中的控制单元通信出现故障,就会在总线系统中的各控制单元中生成故障存储故障信息存储在网关中。故障通常被划分为线路故障和逻辑故障。值得注意的是,一般情况下一个故障原因会在不同控制单元中出现不同的多条故障存储信息,如图7-13所示。断路(车身总线可以单线运行):一旦断路,将存储“CAN线路故障”。短路:如果在系统中存在短路,CAN控制单元记录“CAN线路故障”。CAN总线失效:CAN数据总线失效的原因可能是CAN(低速)或CAN(高速)导线短路,或某个控制单元损坏。

装有CAN总线传输系统的车辆出现故障时,维修人员应首先检测汽车CAN总线系统的多路信息传输系统是否正常。因为如果汽车CAN总线系统的多路信息传输系统有故障,则系统中的有些信息将无法传输,接收这些信息的控制系统无法正常工作,从而为故障诊断带来困难。对于汽车CAN总线系统的多路信息传输系统故障的维修,应根据系统的具体结构和控制线路具体分析。使用检测仪对控制单元和总线出现的故障信息进行分析,找到最可能出现的故障原因,如图7-14所示。

图7-13 故障存储

图7-14 故障信息会存储在网关中

(2)故障查询前提 一般性的故障查询前提如下:

1)对故障现象的检查。

2)查询故障存储。

3)检查车辆正确控制单元编码。

4)检查车辆正确电器元件匹配。

5)检查熔丝。

(3)检查过程

1)用故障查询指南读取所有故障存储。

2)故障查询指南的结果(如果存在)。

3)用读取测量数据块确定故障存储记录(如果存在)。

4)用执行元件自诊断确定故障存储记录(如果存在)。

5)用检测仪确定故障存储记录。

6)用万用表进行电器检测,例如线路的通断。

(4)故障诊断步骤 对于多路信息传输系统的故障诊断,一般采用以下步骤进行:

1)了解该车型多路CAN总线信息传输系统的特点。①传输介质,如双绞线、同轴电缆、光纤;②区域网形式,如CAN网、LAN网;③网络通信协议的类型,如CAN协议、ABUS协议、VAN协议、PALMENT协议、CCD协议、HBCC、DLCS协议等。

2)了解汽车多路CAN总线信息传输系统的各种功能。如有无唤醒功能、休眠功能等。

3)检测汽车电源系统是否存在故障。如交流发电机的输出波形是否正常(若不正常将导致信号干扰故障)等。

4)检查汽车多路CAN总线信息传输系统的链路是否存在故障,采用替换法或跨线法进行检测。

5)检查节点。如果是节点故障,只能采用替换法进行检测。

(5)检测CAN总线的故障

1)对于两个控制单元组成的双线式数据总线系统的检测。检测时,关闭点火开关,断开两个控制单元,如图7-15所示。检查数据总线是否断路、短路或对正极/地短路。如果数据总线无故障,更换较易拆下(或较便宜)的一个控制单元试一下。如果数据总线系统仍不能正常工作,更换另一个控制单元。(www.xing528.com)

图7-15 两个控制单元检测

2)对于三个或更多控制单元组成的双线式数据总线系统的检测。检测时,先读出控制单元内的故障码,如果控制单元1与控制单元2和控制单元3之间无通信,关闭点火开关,断开与总线相连的控制单元(图7-16),检查数据总线是否断路。如果总线无故障,更换控制单元1。如果所有控制单元均不能发送和接收信号(存储器“硬件故障”),则关闭点火开关,断开与数据总线相连的控制单元,检测数据总线是否短路,是否对正极/地短路。

图7-16 断开与总线相连的控制单元

如果数据总线上查不出引起硬件损坏的原因,检查是否是某一控制单元的故障。检查方法:断开所有通过CAN数据总线传递数据的控制单元,关闭点火开关,接上其中一个控制单元,连接检测仪,打开点火开关,清除刚接上的控制单元的故障码。打开点火开关10s后用故障诊断仪阅读刚接上的控制单元故障存储器内的内容。如显示“硬件损坏”,则更换刚接上的控制单元;如未显示“硬件损坏”,接上下一个控制单元,重复上述过程,如图7-17和图7-18所示。

图7-17 诊断

图7-18 波形分析查找故障

3)检测波形分析。检查总线故障时首先要了解总线系统正常时的波形,使用检测仪进行波形分析。要与动力系统和车身系统正常波形对比,查找故障所在,如图7-19和图7-20所示。

图7-19 动力系统CAN无故障示波图

图7-20 车身系统无故障示波图

①发动机控制单元CAN-L线断路,如图7-21所示。

②动力系统总线CAN-L与蓄电池短路。读出的测量数据块:与所有CAN动力系统总线上的控制单元的通信中断了,如图7-22所示。

③动力系统总线CAN-H线和CAN-L交叉连接,线装混了,如图7-23所示。

图7-21 发动机控制单元CAN-L线断路

图7-22 动力总线CAN-L与蓄电池短路

图7-23 动力系统总线CAN-H线和CAN-L线交叉连接

④车身系统总线CAN-L线断路,如图7-24所示。

⑤车身系统总线CAN-L线对蓄电池电压短路,如图7-25所示。

⑥车身系统总线CAN-H线信号对地短路,如图7-26所示。

图7-24 车身系统总线CAN-L线断路

图7-25 车身系统CAN-L线对蓄电池电压短路

图7-26 车身系统CAN-H线信号对地短路

⑦车身系统总线CAN-H线对CAN-L线短路,如图7-27所示。

⑧车身系统总线CAN-H线和CAN-L交叉连接线装混了,如图7-28所示。

⑨车身系统总线CAN-L线与蓄电池短接,如图7-29所示。

⑩10车身系统总线CAN-L线与地短接,如图7-30所示。

图7-27 车身系统CAN-H线对CAN-L线短路

图7-28 车身系统CAN-H线和CAN-L线交叉连接

当在车辆中存在电源电压过低状态时,同样也可能(错误地)记录为总线故障。因此,在分析总线故障之前,应检查电源电压过低故障是否存储在超过两个控制单元中。如果回答是肯定的,就不用进行其他的总线故障分析了,而只在供电范围内查询故障原因。

(6)睡眠和唤醒模式波形检测 在CAN-Komfort和CAN-Infotainment总线的睡眠和唤醒功能出现问题的状态下,将会提高静态工作电流。如下规则适合CAN总线有睡眠和唤醒模式:在CAN-Komfort和CAN-Infotainment总线上所有控制单元共同处于“唤醒”状态。在CAN-Komfort和CAN-Infotainment总线上所有控制单元共同处于“休眠”状态。

这意味着,一个控制单元不准备休眠模式,则其他的所有控制单元都保持“唤醒”状态,这致使有更高的静态电流消耗CAN-Bus总线处于激活状态,如图7-31所示。

图7-29 车身系统CAN-L线与蓄电池短接

图7-30 车身系统CAN-L线与地短接

图7-31 CAN-Bus总线处于激活状态

如果CAN-Bus总线处于未激活状态,则总线静态电流较低(该值不是额定值)。图7-32所示是在点火开关关闭和车门关闭的状态下。

图7-32 CAN-Bus总线处于未激活状态

CAN总线上通信故障可能是下列原因:CAN-L或CAN-H通信线断路或者短路;插头连接损坏,如触头损坏、污垢、锈蚀;车用电源系统中的故障电压,例如由损坏的点火线圈或接地连接引起;某个控制单元中的通信部件故障;某个控制单元的供电故障,如当蓄电池电量快耗尽时蓄电池电压缓慢下降,可能导致故障记录存储,因为不是所有的控制单元由于电压下降而同时关闭;CAN总线对正极短路和对地短路、导线相互短路不会损坏控制单元;在最坏的情况下,有故障的总线系统失灵;车辆中的总线系统不仅会遭受短路,而且当水汽侵入时可能在接地、正极和CAN总线导线之间出现接触电阻。

CAN总线的所有故障通常被存储在故障码存储器中。然而故障记录仅在个别情况下允许简单的诊断。绝大多数时候必须进行详细的检查。短路和因水汽引起的接触电阻所产生的故障通常只能用示波器可靠诊断。对于用示波器进行的诊断,推荐使用存储器示波器。为了能够同时显示CAN-H和CAN-L导线上的信号,此示波器应具有两个通道,如图7-33所示。

图7-33 两通道示波器

在连接测量导线并调整示波器后,可以切合实际地对显示的示波图进行分析。在分析波形时要注意,示波器有一个最大10%的测量误差。

在无故障的情况下,从示波图中可看到,CAN-H和CAN-L的脉冲始终沿相反的方向移动。在查找时,首先查找隐性电位。总线大多数的时间停留在隐性电位。CAN-H导线上的脉冲由隐性电位沿正向成像的通道,CAN-L导线上的脉冲由隐性电位沿负向成像的通道。