汽车CAN低速网故障特征波形分析

魏显坤 邓长勇 张甲瑞 佘家富

（1.重庆工商职业学院，重庆 401520；2.重庆广播电视大学，重庆 401520）

车载网络是汽车电控技术的核心内容，波形检测与分析是车载网络架构学习中的重点内容，网络信号波形的检测分析是分析故障原因的重要依据。目前，国内汽车故障排除是根据解码仪上的故障码，结合经验试探排除，有一定的盲目性，基本不分析信号波形，故障排除效率低。因此，掌握故障波形特征，对于理解CAN线的原理、提高故障排除效率有重要意义。

1 低速CAN总线波形特征

CAN线网络即控制器局域网，是Controller Area Network的缩写。CAN总线是汽车各个控制器ECU之间交换、传递信息的数据总线。为减小电磁干扰对信号传输的影响，采用双绞线形式和差分方式传输数据。低速CAN网用在汽车车身及舒适系统，连接中控门锁、玻璃升降、智能雨刮、自动空调等电控系统。根据SAE的分类，低速CAN网的传输速度是40～125kb/s。低速CAN网信号波形如图1所示。在显性位，VCAN-L=1V，VCAN-H=4V，VCAN-H-VCAN-L=3V；在隐性位，VCAN-L=5V，VCAN-H=0V，VCAN-H-VCAN-L= -5V。低速CAN总线波形特征是“CAN-H不高，CAN-L不低”。同高速CAN一样，CAN高线与CAN低线信号电压之和恒定为5V，即VCAN-L+VCAN-H=5V。低速CAN总线信号以差分方式传输减小干扰，差分信号如图2所示。CAN-L和CAN-H信号在传输中受到电磁干扰产生毛刺杂波，但信号电压差不变。在隐性位，CAN高与CAN低的信号电压差值为3V；在显性位，CAN高与CAN低的信号电压差值为-5V。差值恒定，保证电磁干扰对信息传递没有影响。

图1 低速CAN总线信息传输标准波形

图2 低速CAN总线信号抗干扰原理

2 低速CAN总线7种故障特征的波形分析

使用BOSCH740发动机故障综合诊断仪采集CAN线波形信号。示波器两个通道分别测量CAN高和CAN低信号。通道CH1接CAN-H线，通道CH2接CAN-L线，低速CAN总线标准波形如图3所示，7种故障特征波形如图4～图10所示。

图3 低速CAN总线标准波形

图4 故障特征波形一

CAN-H与电源负极短路，信号电压为0V，CAN-L信号波形基本正常，局部有尖锐的峰值，可推测线路受到干扰。CAN-L正常工作。

图5 故障特征波形二

图6 故障特征波形三

图7 故障特征波形四

图8 故障特征波形五

图9 故障特征波形六

图10 故障特征波形七

CAN-L线和电源正极端短路，电压V=12.6V，CAN-H信号电压正常，CAN-H正常工作。关闭车上所有的用电设备，熄火后等待一段时间车辆会进入休眠模式。睡眠模式下，CAN低速网的信号电压分别为CAN-H=0.5V、CAN-L=12.8V。睡眠模式下，CAN高速网的信号电压分别为CAN-H=0.1V、CAN-L=0.2V，均接近于0V。

3 结论

（1）CAN-H和电源的正极端短路、CAN-H线路断路、CAN-H和电源负极端短路、CAN-H和CAN-L之间短路、CAN-L和电源的负极端短路、CAN-L和电源的正极端短路、CAN-L线路断路7种故障下，CAN低速网可以正常工作，有些车型会以降级模式运行。

（2）熟悉故障波形特征，可提高故障排除效率。本文对CAN低速网故障波形的总结为汽车电器电控的初学者理解CAN线信息传递及CAN线故障诊断提供参考。

（3）以北汽幻速为例，舒适系统采用低速CAN，低速CAN出现上述7种故障，车辆可以启动，仪表指示灯全亮。如果车辆可以工作，但仪表指示灯全亮，就可对低速CAN进行波形检测，确定故障类型，进一步缩小故障范围，提高诊断效率。