汽车控制器区域网CAN总线的故障诊断
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第三章 汽车控制器区域网CAN总线的故障诊断
3.1 汽车CAN总线故障类型及机理分析
一、故障类型
一般来说，引起汽车控制器区域网故障的原因有三类：
<1）汽车电源系统所引起的故障；
<2）汽车控制器区域网的节点故障；
<3）汽车控制器区域网的链路故障。
1.汽车电源系统所引起的系统故障
<1）故障产生机理
汽车多路信息传输系统的核心部分是含有通信IC芯片的电控ECU，电控ECU工作电压在10.5~15.0 V的范围内。
如果汽车电源系统提供的工作电压低于该值，则一些对工作电压敏感的电控ECU出现短暂的停止工作，从而使整个汽车多路系统出现短暂的无法通讯。
这种现象就如同用微机故障诊断仪在未起动发动机时就要检测的传感界面，当发动机起动时，往往微机故障诊断仪又回到初始界面。
<2）故障实例分析
a.故障现象
一辆上海别克轿车<2002年10月出厂，行驶里程130500km），在车辆行驶过程中，时常出现转速表、里程表、燃油表和水温表指示为零的现象。
b.故障检测
用TECH2扫描工具<微机故障诊断仪）读取故障代码中各个电控模块均没有当前故障代码，而在历史故障代码中竟出现多个故障代码。
其中SDM<安全气囊控制模块）中出现:
U1040——失去与ABS控制模块的对话；
U1000——二级功能失效；
U1064——失去多重对话；
U1016——失去与PCM的对话；
IPC<仪表控制模块）中出现：
U1016——失去与PCM的对话。 BCM<车身控制模块）中出现：
U1000——二级功能失效。
c.故障分析及排除
经过故障代码的读取可以知道，该车的控制器区域网系统存在故障的，因为OBDⅡ规定U字头的故障代码为汽车控制器区域网的故障代码。通过查阅上海别克轿车的电源系统的电路图可以知道，上面的电控模块共用一根电源线，并且通过前围板。因为故障代码为间歇性的，一次断定为这根电源线发生间歇断路故障。
2.节点故障
<1）故障形成机理
节点是汽车控制器区域网中的电控模块，因此节点故障就是电控模块ECM的故障。它包括软件故障即传输协议或软件程序有缺陷或冲突，从而使汽车控制器区域网通信出现混乱或无法工作，这种故障一般成批出现，且无法维修。硬件故障一般因为芯片或集成电路故障，造成汽车控制器区域网无法正常工作。对于采用低版本信息的传输协议，即点到点信息传输协议的汽车控制器区域网，如果有节点故障，将出现整个汽车控制器区域网信息传输无法工作。
<2）故障实例分析
a.故障现象
一辆上海帕萨特B5轿车<2003年1月出厂，行驶里程80900km）在使用中出现机油压力报警灯与安全气囊故障指示灯报警，同时发动机转速表不能运行。
b.故障检测
用VAG1552故障阅读仪读取发动机控制系统的故障代码，发现有两个偶发性故障代码：
18044——安全气囊控制单元无信号输出；
18048——仪表数据输出错误。
用VAG1552故障阅读仪读取仪表系统的故障代码为：
01314049——发动机控制单元无通信；
01321049——安全气囊控制单元无通信。
c.故障分析和排除 通过读取故障代码可以初步判断汽车控制器区域网出现故障。通过对汽车电气线路进行分析，因电源系统引起故障的概率很小，所以故障很可能是节点或链路故障。用替换法试换安全气囊控制单元，故障得以排除。
3.链路故障
<1）故障形成机理
当汽车控制器区域网的链路<或通信线路）出现故障，如通信线路的短路、断路以及线路物理性质变化引起的通信信号衰减或失真时，都会引起多个电控单元无法工作或电控系统错误动作而使控制器区域网无法正常工作。
判断是否为链路故障时，一般采用示波器或汽车专用光纤诊断仪来观察通信数据信号是否与标准通信数据信号相符。
<2）故障实例分析
a.故障现象
一辆奥迪100轿车<2001年10月出厂，行驶里程185000km）的电控自动空调系统在开关接通的情况下，鼓风机能工作，但空调系统却不制冷。
b.故障检测与排除
通过观察，发现空调压缩机的电磁离合器不吸合，但发动机工作正常。检查电磁离合器线路的电阻值，电阻值符合规定值，检查空调控制单元的输出信号。此时用VAG1552故障阅读仪读取发动机系统和空调控制系统的故障代码，均无故障代码。用VAG1552故障阅读仪读取空调控制单元的数据流，发动机的转速数据为零。因为发动机工作正常，因此发动机控制单元接收的发动机转速信号应该正常，检查发动机控制单元和空调控制单元之间的通信线路，发现两者之间的转速通信线的接脚变形造成链路断路，修复插接器后故障排除。
二、CAN总线上常见的故障部位
1．CAN-L或CAN-H通信线短路或断路；
2.连接器连接不良<端子损坏、脏污、锈蚀）；
3.车用电源系统中的故障；
4.某个控制单元中的通信部件故障；
5.某个控制单元的供电故障<当蓄电池电量快耗尽时或蓄电池电压缓慢下降可能导致故障记录存储）。 3.2 CAN总线的故障诊断步骤
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：
第一步：了解该车型多路信息传输系统的特点，包括：
传输介质：如双绞线、同轴电缆、光纤。
区域网形式：如CAN网、LAN网。
网络通讯协议的类型：如CAN协议、A-BUS协议、VAN协议、PALMENT协议、CCD协议、HBCC、DLCS协议等。
第二步：了解汽车多路信息传输系统的各种功能，如有无唤醒功能、休眠功能等。
第三步：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等故障）等。
第四步：检查汽车多路信息传输系统的链路是否存在故障，采用替换法或采用跨线法进行检测。
第五步：检查节点。如果是节点故障，只能采用替换法进行检测。
3.3 CAN总线系统的检测
一、终端电阻测量
动力总线的终端电阻可以用万用表进行测量。在舒适、信息娱乐总线上不能用万用表测量，其测量步骤如下：
<1）拆下蓄电池的电压线；
<2）等待约5min，直到所有的电容器充分放电；
<3）连接测量仪器并测量电阻值，即把表面的两个端子分别接在CAN-High和CAN-Low上；
<4）将一个带有终端电阻的控制单元插头拔下，检测总的阻值是否发生变化；
<5）把该控制单元插头插好，再将第二个有终端电阻的控制单元插头拔下，检测总的阻值是否发生变化。
因为带有终端电阻的两个控制单元是相连的，所以两个终端电阻是并联的。当测量的结果是每一个终端电阻约为120Ω而总值为60Ω时，可以判断连接电阻是正常的，但是终端电阻不一定就是120Ω，其相应的阻值依赖于总线的结构。 在总阻值测量后，将一个带有终端电阻的控制单元插头拔下，如果显示阻值发生变化，这是所测量的一个控制单元的终端电阻阻值。当一个带有终端电阻的控制单元插头拔下后测量的阻值没有发生变化，则说明系统中存在问题，可能是被拔下的控制单元终端电阻损坏或是CAN总线出现断路。如果在拔下控制单元后显示的阻值变化无穷大，则可能是连接中的控制单元终端电阻损坏，或是到该控制单元的CAN总线出现了故障。
二、电压测量
测量CAN-L<或CAN-H）的对地电压。
例：宝马汽车：
PT-CAN的CAN-L对地电压大约为2.4 V，CAN-H对地电压大约为2.6 V；
K-CAN的CAN-L对地电压大约为4.8 V，CAN-H对地电压大约为0.2 V。
这些接近的值根据总线负载可能有大约100 mV的偏差。
三、波形测量
测量CAN-L<或CAN-H）的信号波形。波形如下：
申明：
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