常見CAN線路故障的排查方法

項(xiàng) 彬

(廈門金龍聯(lián)合汽車工業(yè)有限公司， 福建 廈門 361023)

現(xiàn)在客車的儀表和控制器都是基于CAN總線通訊。當(dāng)CAN線路出現(xiàn)斷路、短路、交錯(cuò)相接故障時(shí)，會(huì)造成儀表顯示和控制器工作不正常，導(dǎo)致車輛不能正常行駛。對(duì)于電動(dòng)客車，除了這些故障外，由于使用了B級(jí)電壓[1]和三相交流電路，EMI對(duì)CAN總線信號(hào)干擾會(huì)增加[2]，會(huì)發(fā)生通信干擾故障。另外，電動(dòng)客車上的CAN總線數(shù)量也有所增加(如混合動(dòng)力CAN總線HCAN等)，因此，CAN線路的故障排查非常重要。

1 CAN線路常見故障及排查順序

1.1 CAN線路常見故障

1) 24 V供電故障。由于CAN控制器的用電功率較低，通常一路2～5 A電源保險(xiǎn)供電范圍不止一個(gè)控制器。當(dāng)這路24 V供電線路不正常時(shí)，會(huì)造成作為其用電負(fù)載的控制器不能正常通訊[3]。

2) CAN線路斷路。包括CAN分支和干線線路斷路：分支斷路指CAN分支與主干線的連接插件松動(dòng)或脫落；干線斷路指主干線路連接斷開。

3) CAN線路的CANH與CANL短接。

4) CAN線路交錯(cuò)。包括CAN分支和干線線路交錯(cuò)：分支交錯(cuò)指CAN分支線路的CANH與CANL交錯(cuò)相接；干線交錯(cuò)指主干線路的CANH與CANL交錯(cuò)相接。

5) 電磁輻射對(duì)CAN線路的信號(hào)干擾。

6) CAN分支線路故障。該故障是CAN分支斷路和交錯(cuò)的匯總，出現(xiàn)其中任一個(gè)故障，只會(huì)影響一個(gè)分支或控制器。

7) CAN干線線路故障。該故障是CAN線路短路，CAN干線斷路、交錯(cuò)和CAN信號(hào)干擾的匯總，出現(xiàn)其中任何故障，會(huì)影響整條CAN線路的通訊。

1.2 故障的排查順序

按照先易后難順序，先排查CAN分支通訊故障，再排查CAN干線通訊故障。

1) CAN分支通訊故障排查順序。出現(xiàn)這類故障時(shí)，儀表有具體的故障信息提示，依此信息首先找到有故障的控制器，再按24 V供電故障→CAN分支線路故障的順序進(jìn)行排查。

2) CAN干線通訊故障排查順序。出現(xiàn)這類故障時(shí)，儀表無故障信息，但儀表顯示會(huì)缺少全部或部分?jǐn)?shù)據(jù)。排查順序是首先根據(jù)儀表顯示缺少的數(shù)據(jù)類別來確定故障CAN線路，例如當(dāng)顯示缺少全車數(shù)據(jù)時(shí)，可能是傳統(tǒng)CAN出現(xiàn)了問題；當(dāng)顯示只是缺少與高壓用電設(shè)備，如電池、電機(jī)和配電箱等相關(guān)數(shù)據(jù)時(shí)，可能是HCAN出現(xiàn)了故障；再依次測(cè)量車載OBD接口上故障CAN線路的電阻值→檢查該CAN干線線路故障→檢查該CAN信號(hào)電磁干擾→檢查該CAN分支線連接線路(按1.2中的1)進(jìn)行)。

2 故障排查方法及應(yīng)用

2.1 CAN分支線路故障的排查方法

1) 確定故障控制器。根據(jù)儀表顯示的故障代碼或故障信息確定故障控制器。

2) 24 V控制器供電故障排查。排查步驟如下：

①按客車廠電氣線束圖實(shí)車確定對(duì)接CAN控制器插件位置。

②先拔出該插件，再上24 V電源，測(cè)量其上24 V端子與地線間的實(shí)際電壓值。

③如果沒有測(cè)到電壓，需排查24 V供電線路的斷路或短路故障，并作相應(yīng)處理。

④如果測(cè)量的實(shí)際電壓值<20 V，為欠壓，需檢查車載24 V蓄電池是否虧電，并作相應(yīng)處理，結(jié)束檢查。

3) 排查CAN分支線路故障。只有斷路和交錯(cuò)兩種線路故障，排查步驟如下：

①找到線束上對(duì)接控制器插件，斷電測(cè)量該插件上CANH和CANL端子之間的電阻值。

②如果其值為∞ Ω，表示分支線路斷路，首先檢查分支線束制作，重點(diǎn)查看線束插件上是否存在CANH與CANL端子短接問題；如果存在短接，表示斷路故障點(diǎn)就在該點(diǎn)插件上，需要更換插件、壓接線束，整改完成后，再測(cè)量這個(gè)電阻值，正確的為60 Ω，接下一步。如果其值仍為∞ Ω，表示故障點(diǎn)在CAN設(shè)備插件與干線對(duì)接插件之間的線路上，需要重新鋪設(shè)一條CAN線路替換；在完成替換后，一定要重新測(cè)試這兩個(gè)端子間的電阻值，其值應(yīng)為60 Ω。

③如果其值為60 Ω，先查看該插件與CAN設(shè)備對(duì)接處是否存在CANH與CANL對(duì)接錯(cuò)誤的問題，再查看分支線束與干線對(duì)接處插件是否也存在對(duì)接錯(cuò)誤的問題，如果存在對(duì)接錯(cuò)誤，建議優(yōu)先調(diào)整分支線束插件端子，將一個(gè)插件上*CH和*CL端子的插孔相互對(duì)調(diào)，就能解決分支交錯(cuò)故障。

2.2 CAN干線線路故障的排查方法

1) 確定有故障的CAN線路?？删唧w按儀表顯示缺少的數(shù)據(jù)類別來確定出現(xiàn)故障的CAN線路。

2) 查找OBD插件的位置及插件定義。我司車輛主要安裝在儀表臺(tái)右側(cè)，有部分車輛安裝在中門后電器艙內(nèi)。我司OBD插件的端子定義：TCAN高和TCAN低為6號(hào)和14號(hào)端子，HCAN高和HCAN低為3號(hào)和11號(hào)端子。

3) 測(cè)量車載OBD接口上故障CAN總線的電阻值[4]。如果判斷故障出現(xiàn)在TCAN，需斷電測(cè)量6號(hào)與14號(hào)端子之間的電阻值R；如果故障出現(xiàn)在HCAN，需斷電測(cè)3號(hào)與11號(hào)端子之間的電阻值R。根據(jù)測(cè)得的R值，可以初步判斷干線故障類型。

4) 檢查CAN干線線路故障。

①CAN主干線路斷路、短路故障。當(dāng)儀表顯示數(shù)據(jù)異常并在上述3)中測(cè)得R=120 Ω或無窮大或0 Ω時(shí)，表示干線存在斷路或短路故障。故障排查需要從TCAN或HCAN的左、右兩個(gè)終端電阻的任一個(gè)開始。為了方便敘述，約定先從左終端電阻開始，然后逐步向右排查，具體步驟如下：

第一步：判斷左終端電阻故障。從實(shí)車線束上拔下左側(cè)終端電阻并測(cè)量其電阻值，如果為120 Ω，表示終端電阻值正常；如為∞ Ω或0 Ω，則判為故障，終端電阻需更換為正常的120 Ω電阻。

第二步：判斷左終端節(jié)點(diǎn)故障。測(cè)量左終端插件上CANH與CANL端子間電阻值；如果為120 Ω，表示左終端節(jié)點(diǎn)為故障點(diǎn)，插回120 Ω左側(cè)終端電阻，轉(zhuǎn)到第九步；如測(cè)量的電阻值為∞ Ω或0 Ω，表示故障點(diǎn)不在左終端節(jié)點(diǎn)，還需找下一個(gè)緊鄰的右CAN節(jié)點(diǎn)。為了方便后續(xù)排查，用100 Ω檢測(cè)電阻替代120 Ω插回左終端。

第三步：測(cè)量右側(cè)節(jié)點(diǎn)電阻值。拔下CAN節(jié)點(diǎn)上的設(shè)備或右側(cè)終端電阻，測(cè)量該插件上CANH與CANL端子間電阻值。

第四步：判斷線路故障點(diǎn)。如果為120 Ω或∞ Ω或0 Ω，表示斷路故障點(diǎn)就在該CAN節(jié)點(diǎn)與前一個(gè)CAN節(jié)點(diǎn)之間的線路上，轉(zhuǎn)到第十步；如測(cè)量值為100 Ω，表示故障點(diǎn)在右側(cè)。

第五步：判斷節(jié)點(diǎn)分支故障。測(cè)量該節(jié)點(diǎn)分支插件上CANH與CANL端子間電阻值，如果為0 Ω，表示分支短路，轉(zhuǎn)入第十二步。

第六步：判斷節(jié)點(diǎn)是否為右側(cè)終端節(jié)點(diǎn)。右側(cè)最末節(jié)點(diǎn)為右側(cè)終端節(jié)點(diǎn)，如果不是，先插回已拔下的CAN設(shè)備，找到下一個(gè)緊鄰的右CAN節(jié)點(diǎn)，轉(zhuǎn)入第三步。

第七步：判斷右終端電阻故障。直接測(cè)量已拔下終端電阻的值，如果為120 Ω，表示終端電阻值正常；如為∞ Ω或0 Ω，則判為故障，終端電阻需更換為正常的120 Ω電阻；插回120 Ω右側(cè)終端電阻。

第八步：插回左側(cè)終端120 Ω電阻。從左終端取拔下100 Ω檢測(cè)電阻，插回120 Ω左側(cè)終端電阻。

第九步：恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)，結(jié)束檢查。

第十步：故障點(diǎn)的處理。檢查干線上該CAN節(jié)點(diǎn)的插件及其線束制作，重點(diǎn)查看是否存在CANH與CANL端子短接和CANH端子的*CHi與*CHi+1之間、CANL端子的*CLi與*CLi+1之間壓接不實(shí)的問題。如果是，表示故障點(diǎn)就在該點(diǎn)插件上，需要更換插件、壓接線束，整改完成后，再測(cè)量這個(gè)電阻值，正確的為54.54 Ω或100 Ω，接下一步；如果其值仍為120 Ω、或∞ Ω、或0 Ω，表示故障點(diǎn)在該CAN節(jié)點(diǎn)與前一個(gè)CAN節(jié)點(diǎn)之間的線路上，需要重新鋪設(shè)一條CAN線路替換；在完成替換后，一定要重新測(cè)試這兩個(gè)端子間的電阻值，其值應(yīng)為54.54 Ω或100 Ω，然后接第十一步。

第十一步：判斷是否繼續(xù)向右檢查。如果上一步測(cè)得的值是100 Ω，表示故障點(diǎn)還在右側(cè)，轉(zhuǎn)入第五步；如果上一步測(cè)得的值是54.54 Ω，轉(zhuǎn)入第七步。

第十二步：分支線束短路故障處理。首先檢查分支線束制作，重點(diǎn)查看線束插件上是否存在CANH與CANL端子短接問題；如果是，表示斷路故障點(diǎn)就在該點(diǎn)插件上，需要更換插件、壓接線束，整改完成后，再測(cè)量這個(gè)電阻值，然后接第十三步。

第十三步：CAN設(shè)備短路故障。如果這個(gè)電阻值仍為0 Ω，直接測(cè)量CAN設(shè)備端CANH與CANL端子之間的電阻值；如果仍為0 Ω，表示CAN設(shè)備短路故障，需要更換合格CAN設(shè)備，轉(zhuǎn)入第六步。

②CAN主干線路交錯(cuò)故障。當(dāng)儀表顯示異常并測(cè)得R=60 Ω時(shí)，表示干線存在交錯(cuò)故障，排查步驟如下：

第一步：按客車廠電氣線束圖選擇對(duì)接插件，并實(shí)車查找，逐個(gè)落實(shí)。

第二步：確定故障對(duì)接插件。查看對(duì)接插件兩邊是否存在公插件上的*CH或*CL端子與母插件上的*CL或*CH對(duì)接。如果找到這種對(duì)接插件，就確定為故障對(duì)接插件。

第三步：故障排除。對(duì)已確定故障對(duì)接插件，將其中一個(gè)插件上*CH和*CL端子的插孔進(jìn)行對(duì)調(diào)，就能解決干線交錯(cuò)故障。

5) 檢查CAN信號(hào)電磁干擾。

①CAN信號(hào)干擾特征及干擾源檢查。當(dāng)CAN線路受到信號(hào)電磁干擾時(shí)，其主要特征是線路信息傳送負(fù)載率過高[3]，通訊受阻不暢，儀表沒有故障提示信息。車輛常見的電磁干擾源[5-7]有絕緣故障、B級(jí)電壓設(shè)備金屬外殼、電纜屏蔽層接地失效和驅(qū)動(dòng)電機(jī)缺相運(yùn)行等，需要結(jié)合儀表顯示故障來排查處理。

②CAN線路檢查及排查步驟。CAN線路最易受電磁干擾的部位主要有長(zhǎng)度較長(zhǎng)的分支和CAN線路屏蔽層接地點(diǎn)。根據(jù)規(guī)范[8]的要求，CAN分支長(zhǎng)度≤1 m，如果實(shí)車線束上存在CAN分支長(zhǎng)度>1 m情況，CAN線路就會(huì)存在信號(hào)干擾，一定要整改過來；CAN線路屏蔽層接地點(diǎn)一定要與車架可靠連接，其接地電阻值≤0.01 Ω，并要遠(yuǎn)離電磁干擾源。當(dāng)CAN信號(hào)出現(xiàn)電磁干擾現(xiàn)象時(shí)，就需要對(duì)干擾源、故障CAN線路進(jìn)行檢查，具體步驟如下：

第一步：測(cè)量接地電阻值。檢查B級(jí)設(shè)備金屬外殼、電纜屏蔽層和CAN線路屏蔽層接地電阻值，正常值≤0.01 Ω。如不合格，需要整改。

第二步：排除已存在的絕緣和驅(qū)動(dòng)電機(jī)缺相故障。

第三步：確定超長(zhǎng)分支及其縮短。如果有CAN分支線路長(zhǎng)度>1 m，一定要縮短其長(zhǎng)度，使之<1 m。

第四步：測(cè)量CAN屏蔽層的接地點(diǎn)與距離最近B級(jí)電壓用電設(shè)備接地點(diǎn)之間的間距及其調(diào)整。先斷電，再測(cè)量?jī)蓚€(gè)接地點(diǎn)之間的實(shí)際連接間距；如果測(cè)量值<1 m，表示CAN屏蔽層接地點(diǎn)離強(qiáng)電磁干擾源較近，建議調(diào)整接地點(diǎn)的距離，使兩接地點(diǎn)的距離≥1 m，結(jié)束檢查。

2.3 應(yīng)用案例

有輛10.5 m純電動(dòng)客車，儀表顯示信息不正常，缺少整車全部數(shù)據(jù)，無故障信息提示，整車無法上電工作。由于儀表顯示缺少整車全部數(shù)據(jù),又無故障信息提示，可判為干線故障，故障CAN總線為TCAN；按2.2介紹的干線排查方法，斷電測(cè)量OBD插件的6號(hào)與14號(hào)端子之間的電阻值R=60 Ω，判斷為CAN主干線路交錯(cuò)故障；根據(jù)該車輛線束圖，確定TCAN主干線上只有3處有對(duì)接插件，并實(shí)車找到；通過檢查這3處插件的對(duì)接，發(fā)現(xiàn)其中1處對(duì)接存在公插件上TCH2和TCL2端子與母插件上的TCL1和TCH1對(duì)接，確定為故障對(duì)接插件；拔開插件，將其中公插件上的TCH2和TCL2端子對(duì)調(diào)，再重新對(duì)接，就解決了此主干線交錯(cuò)故障；重新上電后，儀表顯示數(shù)據(jù)正常，車輛恢復(fù)運(yùn)行。

3 結(jié)束語

本文介紹的CAN線路故障的排查方法，其主要內(nèi)容在近兩年我司和多個(gè)地級(jí)市公交協(xié)會(huì)組織的維修技能培訓(xùn)中多次使用，對(duì)客車電氣設(shè)計(jì)、安裝和維修人員了解和排查CAN線路故障具有指導(dǎo)作用。