卡車(chē)制造端的CAN總線故障分析與排除(2)

王鵬理 高恩壯 杜金凱 劉從萍

【摘? 要】本文是《卡車(chē)制造端的CAN總線故障分析與排除》的第2篇。由于車(chē)輛CAN總線故障形式的復(fù)雜多變，加之不同車(chē)輛電控系統(tǒng)的差異配置，很難通過(guò)幾篇文章概括，因此本文承接上篇內(nèi)容，繼續(xù)選取一些典型的卡車(chē)制造階段的CAN總線故障加以探討和學(xué)習(xí)。

【關(guān)鍵詞】CAN總線;電氣故障;分析方法

中圖分類(lèi)號(hào)：U463.6? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B? ? 文章編號(hào)：1003-8639（ 2023 ）05-0089-03

【Abstract】This paper is the second part of the“CAN-bus fault analysis and disposal in truck manufacturing”，due to the complex and changeable fault forms of CAN-bus and the different configurations of electronic control systems on vehicles，it is difficult to summarize through several articles. Therefore，this paper continues the previous content and select some typical CAN-bus faults in the truck manufacturing stage for discussion and learning.

【Key words】CAN-bus;electrical fault;analytical method

作者簡(jiǎn)介

王鵬理（1987—），男，工程師，主要從事汽車(chē)電氣工藝及檢測(cè)工作。

1? 前言

上篇文章中已對(duì)整車(chē)下線檢測(cè)作了簡(jiǎn)單介紹，并列舉了少量通過(guò)電檢結(jié)果分析車(chē)輛CAN總線故障的案例。鑒于電檢在卡車(chē)制造過(guò)程中的重要作用，本文重點(diǎn)列舉這方面的案例加以分析和探討。

同時(shí)本文作為上篇內(nèi)容的延續(xù)，依然沿用上篇的3個(gè)默認(rèn)設(shè)定，即車(chē)輛采用標(biāo)準(zhǔn)OBD-Ⅱ診斷接口、關(guān)于電檢的各類(lèi)控制器與診斷設(shè)備的通信路徑以及各組CAN總線的電壓等方面的設(shè)定，在此不再贅述。

2? 案例分析與故障排除

2.1? 案例1：電控?cái)?shù)據(jù)的干擾

某車(chē)的儀表提示ABS故障燈，診斷設(shè)備連接ABS控制器讀取到的故障信息如圖1所示。查看電檢記錄發(fā)現(xiàn)ABS檢測(cè)通過(guò)，但發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元EMS未通過(guò)。從讀取的ABS故障信息難以識(shí)別出排查方向，EMS無(wú)故障。

先根據(jù)ABS控制器管腳定義測(cè)量其供電、搭鐵及CAN線電壓，均未見(jiàn)異常，因此初步判斷是控制器本體故障。更換一新控制器后故障仍然存在，應(yīng)當(dāng)從整車(chē)方向繼續(xù)排查。通過(guò)與其他同類(lèi)型車(chē)輛的對(duì)比，發(fā)現(xiàn)該車(chē)故障現(xiàn)象屬于個(gè)例，由于沒(méi)有清晰的排查思路，嘗試對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元EMS重新電檢。

EMS電檢時(shí)仍無(wú)法通過(guò)，原因是在基本信息校對(duì)環(huán)節(jié)未能識(shí)別到發(fā)動(dòng)機(jī)電控?cái)?shù)據(jù)零件號(hào)。讀取EMS基本信息發(fā)現(xiàn)該車(chē)電控?cái)?shù)據(jù)未完成刷寫(xiě)，重新寫(xiě)入電控?cái)?shù)據(jù)后，電檢通過(guò)，ABS故障排除。

2.2? 案例2：診斷CAN搭鐵

某車(chē)各控制器除儀表外均無(wú)法通過(guò)電檢，產(chǎn)線電檢設(shè)備正常且操作規(guī)范。對(duì)于這類(lèi)故障應(yīng)當(dāng)查看OBD診斷接口處的診斷CAN管腳，如檢查接線端子是否完好或者測(cè)量其電壓是否正常。

檢查發(fā)現(xiàn)OBD診斷接口處診斷CAN接線正常，測(cè)得其CANH和CANL分別為0.16V和0V，表明CAN線可能搭鐵，阻斷了診斷CAN的通信功能。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浯_定排查方向，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2所示。

首先斷開(kāi)儀表板線束與左底盤(pán)線束的對(duì)接，再次測(cè)量OBD診斷接口處的診斷CAN電壓，其仍為0.16V和0V，表明搭鐵點(diǎn)在儀表板線束端。然后依次拔下儀表板線束端診斷CAN上的節(jié)點(diǎn)，逐個(gè)排除節(jié)點(diǎn)的故障。將網(wǎng)關(guān)、車(chē)身控制器及車(chē)隊(duì)均拔下后，測(cè)得電壓均為0，但其中一路仍然搭鐵，表明故障不在節(jié)點(diǎn)而是在線束本身。最終發(fā)現(xiàn)線束一處表皮破損，導(dǎo)致搭鐵，如圖3所示。

2.3? 案例3：診斷CAN互連

某車(chē)各控制器除儀表外均無(wú)法通過(guò)電檢，產(chǎn)線電檢設(shè)備正常且操作規(guī)范。測(cè)得OBD診斷接口的診斷CAN電壓均為2.53V，僅從電壓來(lái)看似乎并無(wú)問(wèn)題，其診斷CAN網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2所示。此時(shí)可在車(chē)輛下電狀態(tài)測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)端的終端電阻，測(cè)量發(fā)現(xiàn)該電阻為0，表明CANH和CANL之間可能存在短路，正常阻值應(yīng)約為120Ω。

排除方法仍然是斷開(kāi)儀表板線束與左底盤(pán)線束對(duì)接處，分別測(cè)量?jī)啥说碾娮琛y(cè)得儀表板端的CANH和CANL呈導(dǎo)通狀態(tài)，檢查發(fā)現(xiàn)該處的CANH和CANL接線被焊絲搭接在一起導(dǎo)致互連。

清除焊絲后，故障排除。

2.4? 案例4：診斷CAN線序反接

某車(chē)的各控制器僅發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元EMS無(wú)法通過(guò)電檢，診斷設(shè)備連接其他控制器時(shí)未讀取到故障信息，該車(chē)診斷CAN拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2所示。由于發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元EMS是診斷CAN上的終端節(jié)點(diǎn)，可檢查插接器的插接是否牢靠。

檢查發(fā)現(xiàn)可以起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，表明發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元EMS肯定是在工作狀態(tài)。測(cè)量OBD診斷接口處的診斷CAN電阻，可測(cè)得120Ω電阻，表明插接也牢靠。懷疑是其他控制器的干擾，因此將診斷CAN總線上其他節(jié)點(diǎn)拔掉，但診斷設(shè)備仍無(wú)法連接EMS。

測(cè)量EMS的診斷CAN接線至OBD診斷接口處的通斷，發(fā)現(xiàn)EMS的CANL、CANH分別與OBD診斷接口的CANH、CANL導(dǎo)通，表明EMS端的診斷CAN接線線序顛倒。由于診斷CAN接線還經(jīng)過(guò)儀表板線束與左底盤(pán)線束對(duì)接處，對(duì)比圖紙發(fā)現(xiàn)是左底盤(pán)線束端接線錯(cuò)誤。

重新調(diào)整線序后，故障排除。

2.5? 案例5：動(dòng)力CAN搭鐵

某車(chē)的儀表、緩速器控制單元RCU及ABS均未通過(guò)電檢，儀表上提示發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度報(bào)警燈、尿素液位報(bào)警燈、緩速器故障燈、ABS故障、車(chē)道偏離預(yù)警故障燈，其診斷和動(dòng)力CAN網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分別如圖2、圖4所示。

由于上述3個(gè)控制器均為動(dòng)力CAN上的節(jié)點(diǎn)，可在OBD診斷接口處測(cè)量動(dòng)力CAN電壓。測(cè)得CANH和CANL電壓分別為0V和0.165V，斷定由CANH接線搭鐵導(dǎo)致。

用診斷設(shè)備讀取發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元EMS故障信息為：車(chē)輛動(dòng)力CAN總線中斷狀態(tài)。先斷開(kāi)儀表板與底盤(pán)的線束對(duì)接，未見(jiàn)異常，并測(cè)量該處的動(dòng)力CAN線電壓，發(fā)現(xiàn)底盤(pán)端電壓正常，由此可斷定故障點(diǎn)位于儀表板線束端。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，地板與儀表板線束對(duì)接處存在4條CAN線，出現(xiàn)故障的概率大。檢查該處發(fā)現(xiàn)搭鐵線彎曲并與CANH接觸，修復(fù)后故障排除。

其實(shí)該車(chē)儀表上還顯示了多個(gè)異常圖標(biāo)，如無(wú)尿素液位數(shù)值，因尿素液位信號(hào)是先由后處理CAN上的尿素品質(zhì)傳感器發(fā)送到EMS，再由其傳遞至儀表。動(dòng)力CAN也是各控制器信息傳遞的通道，所以當(dāng)該組CAN線出故障時(shí)會(huì)導(dǎo)致儀表提示各種故障。

2.6? 案例6：動(dòng)力CAN互連

某車(chē)的電檢結(jié)果、儀表提示故障及CAN網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)同案例5，讀取發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元EMS和網(wǎng)關(guān)的故障信息分別如圖5和圖6所示。由此可知故障信息指向了動(dòng)力CAN，而電檢未通過(guò)的電控也均為動(dòng)力CAN上的節(jié)點(diǎn)。測(cè)得OBD診斷接口處的動(dòng)力CAN電壓均為2.5V，表明CANH和CANL呈等電位，二者可能出現(xiàn)互連。

發(fā)現(xiàn)地板線束被螺栓壓住導(dǎo)致CAN線絕緣層破損并接觸，如圖7所示。線束修復(fù)后，故障排除。

2.7? 案例7：動(dòng)力CAN接入高電平

某車(chē)電檢結(jié)果、儀表提示故障及CAN網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渫咐?，讀取發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元EMS和網(wǎng)關(guān)的故障信息分別如圖8和圖9所示，同樣將故障出處指向了動(dòng)力CAN。測(cè)量OBD診斷接口處動(dòng)力CANH電壓竟然高達(dá)24V，顯然CAN線可能與其他高電平線搭接在了一起。

該線為后處理系統(tǒng)的尿素進(jìn)氣閥供電，標(biāo)準(zhǔn)電壓為24V，顯然高電平的接入，對(duì)動(dòng)力CAN的干擾更大。線束修復(fù)后，故障排除。

本案例只是論述了CAN線接入高電平的情形，其實(shí)車(chē)輛還有多種電位的接線，從0V到24V不一而足，且既有穩(wěn)恒電壓，也有脈動(dòng)電壓[1]，它們同樣可能與CAN線搭接在一起，本文無(wú)法完全列舉，但分析思路和排除方法是基本一致的。

2.8? 案例8：動(dòng)力CAN斷路

某車(chē)電檢結(jié)果、儀表提示故障及CAN網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)同案例5，讀取發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元EMS的故障信息與案例7相同，即如圖8所示，讀取網(wǎng)關(guān)的故障信息與案例6相同，即如圖6所示，故障現(xiàn)象和故障信息表明動(dòng)力CAN存在故障。

測(cè)量OBD診斷接口處的動(dòng)力CANH電壓約為3.3～3.4V，明顯高于正常值。下電狀態(tài)測(cè)量動(dòng)力CAN的終端電阻，測(cè)得阻值約為120Ω，顯然動(dòng)力CAN上存在斷點(diǎn)。

根據(jù)動(dòng)力CAN網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌蓴嚅_(kāi)儀表板與左底盤(pán)電線束對(duì)接處，分別測(cè)量?jī)啥说碾娮?。拔下?duì)接處發(fā)現(xiàn)，底盤(pán)線束端有一雙絞線縮退（因接線插針的倒刺無(wú)法起到鎖止作用，接線被頂出的現(xiàn)象）。接線修復(fù)后，故障排除。

2.9? 案例9：電檢均通過(guò)

某車(chē)電檢時(shí)所有控制器都通過(guò)檢測(cè)，但儀表仍提示故障，其故障形式和CAN網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渫咐?。

發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元EMS的故障信息為車(chē)輛動(dòng)力CAN中斷;儀表及網(wǎng)關(guān)的故障信息均為發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元節(jié)點(diǎn)丟失。由于電檢均通過(guò)，表明診斷CAN正常，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜凸收闲畔⒖芍l(fā)動(dòng)機(jī)控制單元EMS是動(dòng)力CAN上的節(jié)點(diǎn)，同時(shí)儀表和網(wǎng)關(guān)都報(bào)EMS節(jié)點(diǎn)丟失故障，因此懷疑發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元EMS端的動(dòng)力CAN存在斷點(diǎn)或者反接。

拔下發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元EMS的插接器，測(cè)量其動(dòng)力CAN的CANH和CANL電壓分別為2.34V和2.63V，顯然與正常值相反。發(fā)現(xiàn)儀表板與底盤(pán)線束對(duì)接處EMS端動(dòng)力CAN接線線序顛倒，重新調(diào)整接線順序后，故障排除。

車(chē)輛動(dòng)力CAN方面的故障案例介紹到這里，值得關(guān)注的是，如果車(chē)輛配置有AMT，而自動(dòng)變速器控制器TCU也是動(dòng)力CAN總線上的節(jié)點(diǎn)，若動(dòng)力CAN發(fā)生如案例5～9的故障時(shí)很可能會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法起動(dòng)。因?yàn)槠饎?dòng)所需的TCU擋位信號(hào)無(wú)法通過(guò)動(dòng)力CAN發(fā)送至發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元EMS，儀表也會(huì)提示相應(yīng)的變速器故障燈。

2.10? 案例10：舒適CAN方面的故障

某車(chē)型的診斷、動(dòng)力CAN網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渫咐?，舒適CAN網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D11所示。結(jié)合上述案例的分析和排除方法，舒適CAN方面的故障也與其大同小異，在此作簡(jiǎn)單探討，其中行車(chē)記錄儀TCO和車(chē)載信息服務(wù)終端VIST不參與電檢。由于車(chē)輛OBD診斷接口處無(wú)舒適CAN接線，因此測(cè)量舒適CAN電壓時(shí)需在線束對(duì)接處或節(jié)點(diǎn)處。

2.10.1? 儀表板與右底盤(pán)線束對(duì)接處（BCM端或網(wǎng)關(guān)端）的CANH、CANL互連

某車(chē)電檢時(shí)僅胎壓監(jiān)測(cè)控制器TPMS、攝像頭LDW無(wú)法通過(guò)，儀表提示車(chē)道偏離預(yù)警故障燈，開(kāi)啟危險(xiǎn)報(bào)警開(kāi)關(guān)，左右雙閃指示異常。讀取車(chē)身控制器和網(wǎng)關(guān)的故障信息均為舒適CAN-bus off。由于網(wǎng)關(guān)、車(chē)隊(duì)和車(chē)身控制器BCM是診斷CAN上的節(jié)點(diǎn)，因此可通過(guò)電檢。

測(cè)量?jī)x表板與底盤(pán)線束對(duì)接處的舒適CAN電壓，發(fā)現(xiàn)其均為2.52V，顯然呈等電位，查找搭接點(diǎn)即可。

2.10.2? 舒適CAN與其他電源線互連

某車(chē)的舒適CANH與倒車(chē)視頻電源線互連在一起，該電源線的正常電壓為12V，測(cè)量舒適CAN的CANH和CANL電壓分別約為12.7V和13.2V。電檢時(shí)TMPS、LDW均未通過(guò)，讀取網(wǎng)關(guān)和車(chē)身控制器的故障信息均為舒適CAN-bus off，讀取的儀表故障信息如圖12所示。由于舒適CAN的電壓異常，通信功能阻斷，因此儀表會(huì)報(bào)這些故障，而網(wǎng)關(guān)和車(chē)隊(duì)還是動(dòng)力CAN上的節(jié)點(diǎn)，還可通過(guò)動(dòng)力CAN與儀表通信，因此儀表未報(bào)此二節(jié)點(diǎn)丟失。

2.10.3? 舒適CAN斷路

某車(chē)電檢時(shí)所有電控均通過(guò)，但儀表提示的故障現(xiàn)象與2.10.1中相同，讀取的網(wǎng)關(guān)故障信息如圖13所示，讀取的儀表故障信息為車(chē)身控制器節(jié)點(diǎn)丟失。

由電檢結(jié)果可斷定車(chē)身控制器是處于工作狀態(tài)的，只是舒適CAN存在故障導(dǎo)致無(wú)法與網(wǎng)關(guān)、儀表通信，可測(cè)量車(chē)身控制器端的舒適CAN電壓是否正常。測(cè)得電壓分別為2.2V和1.7V，故障原因是儀表板與底盤(pán)線束對(duì)接處BCM端的CANL線縮退所致。

當(dāng)該車(chē)的儀表板與底盤(pán)線束對(duì)接處網(wǎng)關(guān)端的CANL線縮退時(shí)，TPMS將無(wú)法通過(guò)電檢，讀取的儀表故障信息為：車(chē)身控制器節(jié)點(diǎn)丟失和胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)丟失;車(chē)身控制器的故障信息為網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)丟失;網(wǎng)關(guān)的故障信息則為車(chē)身控制器節(jié)點(diǎn)丟失、胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)丟失以及舒適CAN limphome。

2.11? 案例11：私有CAN簡(jiǎn)介

車(chē)輛除了上述介紹的幾組CAN總線，在一些電控系統(tǒng)內(nèi)部還會(huì)設(shè)置私有CAN，用于控制器與其子模塊或傳感器的通信。

例如上文提到的攝像頭和雷達(dá)，其功能分別為車(chē)輛偏離預(yù)警功能LDW和前防碰撞預(yù)警功能FCW，此二功能目前被列為牽引車(chē)的標(biāo)配[2]。攝像頭也是雷達(dá)的控制器，二者通過(guò)一組私有CAN通信，攝像頭還是車(chē)輛舒適CAN上的節(jié)點(diǎn)。

私有CAN的故障分析和排除較為簡(jiǎn)單，只要熟悉控制器及子模塊的接線原理，通過(guò)讀取控制器的故障信息幾乎就能識(shí)別故障出處，在此不再贅述。

3? 總結(jié)

本文重點(diǎn)列舉了結(jié)合電檢結(jié)果分析CAN總線故障的應(yīng)用案例，尤其是對(duì)動(dòng)力CAN和舒適CAN故障的分析思路和排除方法作了探討，希望讀者閱讀本文時(shí)能對(duì)比二者的區(qū)別。

參考文獻(xiàn)：

[1] 孫駿. 汽車(chē)電子工程學(xué)[M]. 合肥：合肥工業(yè)大學(xué)出版社，2010.

[2] GB 7258—2017，機(jī)動(dòng)車(chē)運(yùn)行安全技術(shù)條件[S].

（編輯? 楊? 景）