車載網(wǎng)聯(lián)系統(tǒng)案例分析

李江江 魏建平

摘要：車載網(wǎng)聯(lián)系統(tǒng)中使用大量不同的信息總線以確?？刂茊卧g的及時且高效的信息交換。相比較這些總線，它們在速度、信號特性和性能上都有著本質(zhì)的不同。本文以邁騰B8為例介紹了其CAN系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)、主要總線系統(tǒng)特點以及常見的故障診斷方法，列舉了動力CAN總線故障實例來闡述其故障分析過程，總結(jié)了CAN系統(tǒng)故障診斷要點，以提高CAN總線系統(tǒng)故障的診斷效率。

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.

關(guān)鍵詞：車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng);動力總線;故障診斷;案例分析

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

中圖分類號：U463.66 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-957X（2022）02-0066-04

1 ?概述

邁騰B8車輛內(nèi)部有很多部件都依賴于來自其它部件的信息并向其它部件傳輸信息或者兩者并存?？偩€數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)提供了一個可靠的、經(jīng)濟有效的通路，使車輛內(nèi)的不同部件之間可以互相“聯(lián)系”并分享信息?？偩€網(wǎng)絡(luò)使接收單元能夠監(jiān)測來自其它單元的信息傳輸，以便確定是否未接收到重要信息，主要目的在于用合理的默認值替代無法再被接收的信息。此外，一個單元可能會設(shè)置故障診斷碼，以指示它所等待提供信息的單元不再進行通信。

2 ?網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)組成

邁騰B8車輛大多數(shù)信息通常出現(xiàn)在局域內(nèi)特定的網(wǎng)絡(luò)上，但有些信息則必須與其它網(wǎng)絡(luò)分享。指定控制單元作為網(wǎng)關(guān)，執(zhí)行在不同總線之間傳輸信息的功能。網(wǎng)關(guān)單元被連接到至少2條總線，并且根據(jù)其信息策略和傳輸模式與各個網(wǎng)絡(luò)交互。

邁騰B8整車在原有的基礎(chǔ)上增加了以下兩條數(shù)據(jù)總線：即底盤CAN數(shù)據(jù)總線和擴展CAN數(shù)據(jù)總線，同時在B7的基礎(chǔ)上重新劃分CAN結(jié)構(gòu)，具體包括：驅(qū)動CAN總線、底盤CAN總線、舒適CAN總線、信息娛樂CAN總線、診斷CAN總線、擴展CAN總線、MOST150 CAN總線，如圖1所示。其中除了MOST150 CAN總線，其他CAN總線采用了和驅(qū)動總線速率相同的500kBit/s的傳輸方式，且模塊兩端帶終端電阻（120Ω）。

3 ?不同網(wǎng)線結(jié)構(gòu)特點分析

3.1 驅(qū)動CAN總線

邁騰B8驅(qū)動CAN總線用于需要高速交換數(shù)據(jù)的搭鐵方，以使傳感器、執(zhí)行器值的變化情況和通過信息調(diào)節(jié)車輛控制裝置之間的信息接收狀況延遲至最小化。驅(qū)動CAN數(shù)據(jù)網(wǎng)由雙絞線組成。一個信號電路被識別為驅(qū)動CAN-高速，另一個信號電路被識別為驅(qū)動CAN-低速。在數(shù)據(jù)總線的末端，CAN-高速和CAN-低速電路之間有一個120Ω的終端電阻分別位于數(shù)據(jù)診斷接口J533與發(fā)動機控制單元J623內(nèi)部。如圖2所示。

數(shù)據(jù)符號（1和0）以500千比特/秒的速率按順序傳輸。通過總線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)通過CAN-高速信號電壓和CAN-低速信號電壓之間的電壓差來表示，如圖3所示。

在兩個線路總線處于靜止時，CAN-高速和CAN-低速信號電路未被驅(qū)動，這代表邏輯“0”。在此狀態(tài)下，兩個信號電路電壓均為2.5V。電壓差約為0V。

當(dāng)傳輸邏輯“1”時，CAN-高速信號電路被拉高至大約3.5V，且CAN-低速電路被拉低至約1.5V。電壓差約為2.0（+/-0.5）V。

3.2 底盤CAN總線

底盤CAN總線基本上與驅(qū)動CAN總線一致，除了其是用于底盤部件。對并聯(lián)總線之間的信息擁擠進行拆分可確保及時的信息傳輸和接收。有時需要在底盤CAN總線和驅(qū)動CAN總線之間進行通信。這將通過數(shù)據(jù)總線診斷接口J533用作網(wǎng)關(guān)模塊來完成，如圖4所示。

3.3 舒適系統(tǒng)總線

舒適系統(tǒng)總線由舒適系統(tǒng)CAN總線和舒適系統(tǒng)LIN總線組成，如圖5所示。

舒適系統(tǒng)CAN總線由車輛遙控鑰匙激活，為了簡化和統(tǒng)一CAN總線系統(tǒng)，邁騰B8將原來連接各控制系統(tǒng)的舒適CAN總線結(jié)構(gòu)改為和驅(qū)動CAN總線傳輸速率及連接方法一樣的結(jié)構(gòu)，且CAN-H和CAN-L之間有120Ω終端電阻，一個位于數(shù)據(jù)診斷接口J533內(nèi)部，一個位于車載電網(wǎng)管理控制單元J519內(nèi)部。

4 ?動力總線系統(tǒng)案例分析

4.1 故障現(xiàn)象

踩制動踏板，按壓啟動按鍵，儀表正常點亮，且發(fā)動機啟動后熄滅。此時儀表上EPC故障指示燈不能點亮，發(fā)動機故障指示燈、ESP故障指示燈以及蓄電池故障指示燈點亮。同時，儀表中部文字循環(huán)提示中有“變速器損壞，請立即安全停車”，如圖6所示。

關(guān)閉點火開關(guān)，再次踩制動踏板，按壓啟動按鍵，儀表正常點亮，但此時啟動機不在運轉(zhuǎn)，發(fā)動機無法啟動。在清除故障代碼或斷開蓄電池負極30s以上后，再次連接蓄電池負極，重新啟動發(fā)動機時，和以上初始現(xiàn)象一樣。

4.2 故障診斷過程與流程分析

結(jié)合儀表信息、發(fā)動機現(xiàn)象及邁騰B8起動控制原理圖，如圖7所示，發(fā)動機控制單元已通過導(dǎo)線接收到啟動許可信號，發(fā)動機可以啟動，但啟動后會立即熄火，由此說明發(fā)動機控制單元電源以及發(fā)動機控制單元啟動繼電器控制及啟動繼電器輸出、啟動機運轉(zhuǎn)都正常。

此時再結(jié)合儀表上EPC系統(tǒng)故障指示燈不能點亮，而發(fā)動機故障指示燈點亮，說明此時發(fā)動機控制系統(tǒng)出現(xiàn)問題。而EPC作為發(fā)動機控制系統(tǒng)的組成部分，如果EPC系統(tǒng)出現(xiàn)問題，會導(dǎo)致儀表上EPC指示燈常亮，以提醒駕駛員EPC系統(tǒng)出現(xiàn)故障，而不會不亮。

從圖2邁騰B8驅(qū)動CAN數(shù)據(jù)總線電路原理圖上可以看出，數(shù)據(jù)總線診斷接口J533、雙離合器變速箱機電裝置J743、選檔桿E313、安全氣囊控制單元J234、發(fā)動機控制單元J623組成了驅(qū)動系統(tǒng)CAN總線局域網(wǎng)。驅(qū)動CAN總線上的模塊通過網(wǎng)關(guān)控制器接收外部數(shù)據(jù)，同時通過網(wǎng)關(guān)控制器發(fā)送儀表需要顯示的信息數(shù)據(jù)以及診斷信息。

由于組合儀表需要通過網(wǎng)關(guān)控制器、驅(qū)動CAN接收變速器、發(fā)動機數(shù)據(jù)信息以及模塊防盜認證信息，此時儀表中部文字循環(huán)提示中有“變速器損壞，請立即安全停車”、“故障：電子穩(wěn)定程序ESC”，而發(fā)動機控制單元、變速器控制單元、ESP制動控制單元是組成ESC（車身穩(wěn)定系統(tǒng)）的基本條件，在結(jié)合發(fā)動機故障燈點亮以及發(fā)動機啟動后熄火，即發(fā)動機模塊認證失敗，說明此時驅(qū)動CAN有問題，且發(fā)動機控制模塊所連接的CAN通信線路故障可能性比較大。

對于具有自診斷功能的系統(tǒng)而言，讀取故障記憶是所有檢測工作的第一步，如果有故障代碼，應(yīng)清楚故障代碼的定義和成的條件，并基于此展開診斷和故障檢修。

實測結(jié)果為解碼器無法到達J623，其他控制單元通信正常，且在地址碼53和地址碼03中存在發(fā)動機控制單元無通信的故障碼。利用解碼器讀取CAN-BUS系統(tǒng)故障，解碼器會顯示“發(fā)動機無法進入”的故障，此時也可用別的方法鎖定發(fā)動機控制模塊無法進入。

由于解碼器未報CAN-BUS相關(guān)故障，而且解碼器能進入其他系統(tǒng)，因此造成發(fā)動機無法進入的原因：發(fā)動機控制模塊自身故障;發(fā)動機控制模塊電源電路故障;CAN-BUS系統(tǒng)局部故障。

為了進一步確定故障所在，應(yīng)檢查J623的CAN總線通訊是否正常。如果總線波形信號異常，說明總線存在異常;如果總線波形正常，則可能為J623或其電源線路存在故障。

4.3 故障診斷結(jié)果

打開點火開關(guān)，用示波器同時測量J623的T91/79、T91/80對地信號波形，正常情況下應(yīng)測得類似圖8所示的波形，實測為圖9所示的波形，說明測試點與J533之間CAN總線存在CAN-H斷路問題。

關(guān)閉點火開關(guān)，斷開蓄電池負極，拔掉驅(qū)動CAN總線上的模塊，用萬用表檢查J623的T91/79與J533的T20e/16之間的電阻，測試結(jié)果為無窮大，說明其間存在斷路，修復(fù)后故障排除。

故障機理：由于J623的CAN-H存在斷路故障，到時J623無法與CAN總線系統(tǒng)進行通訊，導(dǎo)致上述故障現(xiàn)象。

4.4 診斷要點

在診斷過程中，首先要注意車輛的狀態(tài)以及現(xiàn)象，其次根據(jù)當(dāng)前儀表顯示的所有信息，確定各系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)性，如當(dāng)前的ECS車身穩(wěn)定系統(tǒng)、EPC系統(tǒng)，同時根據(jù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、重疊性以及系統(tǒng)、模塊之間的數(shù)據(jù)傳輸路徑、方法，判斷當(dāng)前故障部位，在通過診斷儀器確定其準確部位。

5 ?結(jié)束語

對總線系統(tǒng)實施故障診斷時，要充分了解故障現(xiàn)象，查詢過往車輛維修記錄，并按照標準的流程分析實施故障診斷，充分利用故障診斷儀及示波器等診斷設(shè)備分析故障碼或波形情況，參考維修手冊拆檢可疑故障部位進行相關(guān)檢測，增加一次成功率減少返修率，做到效率最大化。

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