车载网联系统案例分析

李江江 魏建平

摘要：车载网联系统中使用大量不同的信息总线以确保控制单元之间的及时且高效的信息交换。相比较这些总线，它们在速度、信号特性和性能上都有着本质的不同。本文以迈腾B8为例介绍了其CAN系统基本结构、主要總线系统特点以及常见的故障诊断方法，列举了动力CAN总线故障实例来阐述其故障分析过程，总结了CAN系统故障诊断要点，以提高CAN总线系统故障的诊断效率。

Abstract： A large number of different information buses are used in Automobile Bus system to ensure timely and efficient information exchange between control units. Compared to these Buses， they are fundamentally different in speed， signal characteristics， and performance. In this paper， Magotan B8 is taken as an example to introduce the basic structure of its CAN system， main bus system characteristics and common fault diagnosis methods. The Power CAN Bus fault example is enumerated to illustrate its fault analysis process， and the main points of fault diagnosis are summarized to improve the fault diagnosis efficiency of CAN Bus system.

关键词：车载网络系统;动力总线;故障诊断;案例分析

Key words： automobile bus system;power bus;fault diagnosis;case analysis

中图分类号：U463.66                                  文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2022）02-0066-04

1  概述

迈腾B8车辆内部有很多部件都依赖于来自其它部件的信息并向其它部件传输信息或者两者并存。总线数据通信网络提供了一个可靠的、经济有效的通路，使车辆内的不同部件之间可以互相“联系”并分享信息。总线网络使接收单元能够监测来自其它单元的信息传输，以便确定是否未接收到重要信息，主要目的在于用合理的默认值替代无法再被接收的信息。此外，一个单元可能会设置故障诊断码，以指示它所等待提供信息的单元不再进行通信。

2  网络结构组成

迈腾B8车辆大多数信息通常出现在局域内特定的网络上，但有些信息则必须与其它网络分享。指定控制单元作为网关，执行在不同总线之间传输信息的功能。网关单元被连接到至少2条总线，并且根据其信息策略和传输模式与各个网络交互。

迈腾B8整车在原有的基础上增加了以下两条数据总线：即底盘CAN数据总线和扩展CAN数据总线，同时在B7的基础上重新划分CAN结构，具体包括：驱动CAN总线、底盘CAN总线、舒适CAN总线、信息娱乐CAN总线、诊断CAN总线、扩展CAN总线、MOST150 CAN总线，如图1所示。其中除了MOST150 CAN总线，其他CAN总线采用了和驱动总线速率相同的500kBit/s的传输方式，且模块两端带终端电阻（120Ω）。

3  不同网线结构特点分析

3.1 驱动CAN总线

迈腾B8驱动CAN总线用于需要高速交换数据的搭铁方，以使传感器、执行器值的变化情况和通过信息调节车辆控制装置之间的信息接收状况延迟至最小化。驱动CAN数据网由双绞线组成。一个信号电路被识别为驱动CAN-高速，另一个信号电路被识别为驱动CAN-低速。在数据总线的末端，CAN-高速和CAN-低速电路之间有一个120Ω的终端电阻分别位于数据诊断接口J533与发动机控制单元J623内部。如图2所示。

数据符号（1和0）以500千比特/秒的速率按顺序传输。通过总线传输的数据通过CAN-高速信号电压和CAN-低速信号电压之间的电压差来表示，如图3所示。

在两个线路总线处于静止时，CAN-高速和CAN-低速信号电路未被驱动，这代表逻辑“0”。在此状态下，两个信号电路电压均为2.5V。电压差约为0V。

当传输逻辑“1”时，CAN-高速信号电路被拉高至大约3.5V，且CAN-低速电路被拉低至约1.5V。电压差约为2.0（+/-0.5）V。

3.2 底盘CAN总线

底盘CAN总线基本上与驱动CAN总线一致，除了其是用于底盘部件。对并联总线之间的信息拥挤进行拆分可确保及时的信息传输和接收。有时需要在底盘CAN总线和驱动CAN总线之间进行通信。这将通过数据总线诊断接口J533用作网关模块来完成，如图4所示。

3.3 舒适系统总线

舒适系统总线由舒适系统CAN总线和舒适系统LIN总线组成，如图5所示。

舒适系统CAN总线由车辆遥控钥匙激活，为了简化和统一CAN总线系统，迈腾B8将原来连接各控制系统的舒适CAN总线结构改为和驱动CAN总线传输速率及连接方法一样的结构，且CAN-H和CAN-L之间有120Ω终端电阻，一个位于数据诊断接口J533内部，一个位于车载电网管理控制单元J519内部。

4  动力总线系统案例分析

4.1 故障现象

踩制动踏板，按压启动按键，仪表正常点亮，且发动机启动后熄灭。此时仪表上EPC故障指示灯不能点亮，发动机故障指示灯、ESP故障指示灯以及蓄电池故障指示灯点亮。同时，仪表中部文字循环提示中有“变速器损坏，请立即安全停车”，如图6所示。

关闭点火开关，再次踩制动踏板，按压启动按键，仪表正常点亮，但此时启动机不在运转，发动机无法启动。在清除故障代码或断开蓄电池负极30s以上后，再次连接蓄电池负极，重新启动发动机时，和以上初始现象一样。

4.2 故障诊断过程与流程分析

结合仪表信息、发动机现象及迈腾B8起动控制原理图，如图7所示，发动机控制单元已通过导线接收到启动许可信号，发动机可以启动，但启动后会立即熄火，由此说明发动机控制单元电源以及发动机控制单元启动继电器控制及启动继电器输出、启动机运转都正常。

此时再结合仪表上EPC系统故障指示灯不能点亮，而发动机故障指示灯点亮，说明此时发动机控制系统出现问题。而EPC作为发动机控制系统的组成部分，如果EPC系统出现问题，会导致仪表上EPC指示灯常亮，以提醒驾驶员EPC系统出现故障，而不会不亮。

从图2迈腾B8驱动CAN数据总线电路原理图上可以看出，数据总线诊断接口J533、双离合器变速箱机电装置J743、选档杆E313、安全气囊控制单元J234、发动机控制单元J623组成了驱动系统CAN总线局域网。驱动CAN总线上的模块通过网关控制器接收外部数据，同时通过网关控制器发送仪表需要显示的信息数据以及诊断信息。

由于组合仪表需要通过网关控制器、驱动CAN接收变速器、发动机数据信息以及模块防盗认证信息，此时仪表中部文字循環提示中有“变速器损坏，请立即安全停车”、“故障：电子稳定程序ESC”，而发动机控制单元、变速器控制单元、ESP制动控制单元是组成ESC（车身稳定系统）的基本条件，在结合发动机故障灯点亮以及发动机启动后熄火，即发动机模块认证失败，说明此时驱动CAN有问题，且发动机控制模块所连接的CAN通信线路故障可能性比较大。

对于具有自诊断功能的系统而言，读取故障记忆是所有检测工作的第一步，如果有故障代码，应清楚故障代码的定义和成的条件，并基于此展开诊断和故障检修。

实测结果为解码器无法到达J623，其他控制单元通信正常，且在地址码53和地址码03中存在发动机控制单元无通信的故障码。利用解码器读取CAN-BUS系统故障，解码器会显示“发动机无法进入”的故障，此时也可用别的方法锁定发动机控制模块无法进入。

由于解码器未报CAN-BUS相关故障，而且解码器能进入其他系统，因此造成发动机无法进入的原因：发动机控制模块自身故障;发动机控制模块电源电路故障;CAN-BUS系统局部故障。

为了进一步确定故障所在，应检查J623的CAN总线通讯是否正常。如果总线波形信号异常，说明总线存在异常;如果总线波形正常，则可能为J623或其电源线路存在故障。

4.3 故障诊断结果

打开点火开关，用示波器同时测量J623的T91/79、T91/80对地信号波形，正常情况下应测得类似图8所示的波形，实测为图9所示的波形，说明测试点与J533之间CAN总线存在CAN-H断路问题。

关闭点火开关，断开蓄电池负极，拔掉驱动CAN总线上的模块，用万用表检查J623的T91/79与J533的T20e/16之间的电阻，测试结果为无穷大，说明其间存在断路，修复后故障排除。

故障机理：由于J623的CAN-H存在断路故障，到时J623无法与CAN总线系统进行通讯，导致上述故障现象。

4.4 诊断要点

在诊断过程中，首先要注意车辆的状态以及现象，其次根据当前仪表显示的所有信息，确定各系统的关联性，如当前的ECS车身稳定系统、EPC系统，同时根据系统的结构、重叠性以及系统、模块之间的数据传输路径、方法，判断当前故障部位，在通过诊断仪器确定其准确部位。

5  结束语

对总线系统实施故障诊断时，要充分了解故障现象，查询过往车辆维修记录，并按照标准的流程分析实施故障诊断，充分利用故障诊断仪及示波器等诊断设备分析故障码或波形情况，参考维修手册拆检可疑故障部位进行相关检测，增加一次成功率减少返修率，做到效率最大化。

参考文献：

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