汽车CAN总线系统故障诊断概述

【摘要】CAN总线技术是一种有别于传统电气系统连接的新型信息通信方式，它的结构、原理、故障形式和检修方式都有着自身的特点。本文主要分析了汽车CAN总线系统的故障及检测方法。

【关键词】汽车；CAN总线；原理；故障；诊断

一、汽车CAN总线技术概述

CAN的全称是ControllerAreaNetwork，也就是俗称的控制器局域网，是德国Bosch公司为解决现代汽车中众多的电控模块（ECU）之间的数据交换而开发的一种串行通信协议。CAN总线将汽车上多个控制器整合在网络中，CAN总线上的每个节点都有自己的地址，CAN总线控制器的数据资料是由控制单元提供的，CAN收发器从CAN控制器处接收到数据资料，并将这些数据资料转化为信号发送至数据总线。控制单元从数据总线上接收数据，并对接收到的数据进行检测，判断是否属于该控制单元所需，如果是此控制单元所需要的，那么就被认可和接收，反之则不被认可和接受，从而完成数据的整个传输过程。

二、CAN总线技术的结构

CAN总线技术主要是由线、收发器、控制器和终端电阻组成的。控制器局域网控制器的作用主要是接收控制单元内微处理器发出来的数据资源信息，并对这些数据信息进行处理，然后发送给控制器局域网收发器。同时CAN控制器也对接收收发器收到的数据资源信息进行处理并传给微处理器。控制器局域网收发器是一個发送器和接收器的组合体，它将CAN控制器提供的数据转化成信号，并将信号通过数据总线发送出去，同时它也接收总线数据信息，并将数据信息传到CAN控制器。终端电阻实际上也就是一个数据传递终端，其主要作用是避免数据信息传输完成反射回来，产生反射波而使数据遭到破坏。

CAN数据总线是用来传输数据的双向数据线，分为CAN-High和CAN-Low数据线。数据在没有指定接收器时，数据信息默认的通过数据总线发送给各控制单元，各控制单元接收到数据后进行计算。为了防止外界电磁场的干扰和向外辐射，CAN总线采用两条线缠绕在一起，两条线上的电位是相反的。通过这种方法，控制器局域网总线得到很好的保护，而且不受外界电磁场的干扰。

三、汽车CAN总线系统的故障

（一）汽车电源系统引起的故障

汽车信息传输系统的核心部分是电控模块，电控模块的正常工作电压在10.5～15.0V的范围内。假如汽车电源系统提供的正常工作电压低于此值，就会造成一些对工作电压要求高的电控模块出现停止工作的状态，从而使整个汽车多路信息传输系统出现短暂的无法通讯。通过对故障代码的分析和了解可以得出故障的原因和处理方法。

（二）节点故障

节点故障属于电控模块故障，也就是信息传输系统中的故障。节点故障包括软件故障和硬件故障。软件故障即传输协议或软件程序有缺陷或冲突，从而使汽车多路信息传输系统通讯出现混乱或无法工作，这种故障一般成批出现，且无法维修。硬件故障一般由于通讯芯片或集成电路故障，造成汽车多路信息传输系统无法正常工作。因此对于节点故障，一般只能采用替换法进行检修。

四、汽车CAN总线的检修

（一）波形测量

运用示波器可以同时测量CAN-Hig和CAN-Low的示波器可以同时测量CAN-Hig和CAN-Low的波形，通过使用示波器两个通道在同一界面下同时显示CAN-Hig和CAN-Low的同步波形，能很直观地分析系统出现哪些问题。

（二）终端电阻的测量

为了避免信号反射，在两个CAN总线用户上分别连接一个120Ω的终端电阻。这两个终端电阻并联，并构成一个60Ω的等效电阻。当测量的结果为每个终端电阻大约120Ω，而总值为60Ω时，可以判断连接电阻是正常的，但是并非所有车辆都在CAN总线上有终端，有的终端电阻也不一定就是120Ω，其结构及相应的阻值依赖于总线的结构，具体类型可以根据相应的电路图查找。此外，单个电阻可以各自分开测量。把一个便于拆装的控制单元从总线上脱开。然后在插头上测量CAN-Low导线和CAN-High导线之间的电阻。如果总的阻值被测量后，将一个带有终端电阻的控制单元插头拔下，显示阻值发生变化，这是测量的一个控制单元的终端电阻阻值。当在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，或是该控制单元的CAN-总线出现故障。测量时应注意在拆下电瓶的电压线时，等待约5min直到所有的电容器充分放电后再开始进行。

（三）读取测量数据块中的CAN通讯状态

通过专用检测仪读取某控制单元数据块，可以观察有些控制单元与之发生信息交流以及工作状态是否正常。例如在VAG5054上如果某控制单元显示1，表示正在被执行自诊断的控制单元上接收信息；如果显示2，则表示正在被执行自诊断的控制单元没有从该控制单元上接收信息。原因可能是到组合仪表之间的连线断路或没有安装该控制单元。

参考文献

[1]康拉德·莱夫.BOSCH汽车电气与电子[M].北京：北京理工大学出版社，2014.

[2]杨庆彪.大众车系新电器培训教程[M].北京：北京中国劳动社会保障出版社，2009.

作者简介：陈明（1985.08—），男，汉族，河南南阳人，助教，研究方向：汽车检测教育。