汽車動力CAN總線系統(tǒng)故障檢測與研究

楊滿鵬

摘 要：隨著汽車電子控制系統(tǒng)進(jìn)入智能化和網(wǎng)絡(luò)化的時(shí)代，為了控制更多汽車運(yùn)行的參數(shù)，應(yīng)用的電子控制單元以及通訊系統(tǒng)非常多。因?yàn)椴粩嘣黾拥膯卧獢?shù)量，使得信息之間的交換非常頻繁，使用以往導(dǎo)線點(diǎn)對點(diǎn)的方式，完成連接和傳輸，已經(jīng)不能對當(dāng)前的交換數(shù)據(jù)量給予滿足。所以，需要應(yīng)用全新的方式，如串行數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。本文針對汽車動力CAN總線系統(tǒng)故障檢測做出了相應(yīng)的探究。

關(guān)鍵詞：汽車動力;CAN總線系統(tǒng);故障檢測

CAN總線可以使汽車內(nèi)部，傳統(tǒng)點(diǎn)對點(diǎn)互聯(lián)形式進(jìn)行轉(zhuǎn)變，使其成為總線式的系統(tǒng)連接，以至于電子系統(tǒng)的布線降低了復(fù)雜程度。CAN總線，有著非常高的可靠性，控制十分便捷，且數(shù)據(jù)密度比較大，傳輸數(shù)據(jù)的速度非?？靃1]。本文針對大眾轎車作為案例實(shí)施探究，詳細(xì)分析了汽車動力CAN系統(tǒng)的故障檢測。

1 汽車動力CAN總線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理分析

1.1 結(jié)構(gòu)分析

該車的動力CAN數(shù)據(jù)總線連接6塊控制單元。包括J285-儀表、J217-變速器電腦、J220-發(fā)動機(jī)電腦、J104-ABS控制模塊、G85-轉(zhuǎn)向柱模塊、J234-安全氣囊。J220和J104控制模塊當(dāng)中設(shè)置的終端電阻為120Ω，監(jiān)控CAN的實(shí)現(xiàn)，需要借助OBD接口。

1.2 傳輸信號原理分析

動力CAN總線，屬于非常典型的雙絞差分總線，串行數(shù)據(jù)總線H以及串行數(shù)據(jù)總線L，從靜止或者處于閑置的電平驅(qū)動到相反的極限。2.5V左右的閑置電平，將其確定成隱性傳輸數(shù)據(jù)并解釋為邏輯1;在線路驅(qū)動到達(dá)極限之后，會升高1V的動力CAN總線串行數(shù)據(jù)總線H，這時(shí)也會降低1V的動力CAN總線串行數(shù)據(jù)總線L。極限電壓之間存在的差，具體為2V，將其確定為顯性傳輸數(shù)據(jù)，并解釋為邏輯0。

2 汽車動力CAN總線系統(tǒng)故障類型

汽車動力CAN總線系統(tǒng)，在出現(xiàn)故障時(shí)，一般包括兩種：1）短路;2）斷路。

2.1 動力CAN-H出現(xiàn)對地短路故障

動力CAN-H發(fā)生對地短路故障之后，CAN-H的電壓為0V，CAN-L的電壓也接近0V，但在CAN-L上還有一個很小的電壓。

2.2 動力CAN-H出現(xiàn)電源正極短路

動力CAN-H出現(xiàn)電源正極短路的具體波形，如圖1所示。

CAN-H對蓄電池正極短路時(shí)。CAN-H的電壓為12V，等于電源正極電壓，CAN-L電壓產(chǎn)生的波形，其范圍在2.5V～12V。這是由于在控制單元的收發(fā)器內(nèi)的CAN-H和CAN-L的內(nèi)部連接關(guān)系引起的。

2.3 動力CAN-H出現(xiàn)斷路

CAN-H波形變化范圍很大而且雜亂無章，即可能有其他控制單元的信號竄入。在發(fā)生CAN-H導(dǎo)線出現(xiàn)斷路故障時(shí)，驅(qū)動CAN總線無法正常工作。由于電流無法再流向中央終端電阻通過CAN-L線，兩條導(dǎo)線電壓均接近1V。如果還有其他控制單元在工作，那么CAN-L線上的電平就會與CAN-H線上的正常電壓一同在變化。

2.4 動力CAN-L出現(xiàn)斷路

動力CAN-L一旦有斷路發(fā)生，波形會一直保持空閑模式，電流無法再流向中央終端電阻通過CAN-H線，兩條導(dǎo)線電壓均接近5V。如果還有其他控制單元在工作，那么示波器顯示的電平就會與CAN-L線上的正常電壓一同在變化。故障類型包括：數(shù)據(jù)總線出現(xiàn)CAN-L斷路故障，其他模塊當(dāng)中的CAN-L發(fā)生斷路和控制單元插頭內(nèi)針腳之間的連接是否斷路。

3 動力CAN總線系統(tǒng)故障分析

動力CAN總線網(wǎng)絡(luò)，對于信號的串行差分傳輸，可利用CAN-H和CAN-L實(shí)現(xiàn)，保障了模塊和模塊之間的信息交互。其中針對各類故障詳細(xì)總結(jié)和分析之后，具體的結(jié)論為：

（1）CAN-L出現(xiàn)對地短路故障，由于控制單元針對邏輯狀態(tài)的比較運(yùn)算不會有問題產(chǎn)生，車輛會處于正常的狀態(tài)。發(fā)生的其他短路故障，會因?yàn)閯恿AN總線系統(tǒng)出現(xiàn)嚴(yán)重的信號異常，使得大部分控制模塊都無法正常通訊，提示故障碼[2]。

（2）電子控制單元在有斷路故障發(fā)生之后，因?yàn)榫W(wǎng)關(guān)問題，大部分控制模塊都無法完成通訊工作，提示故障碼。另外一些控制模塊，在有斷路故障發(fā)生之后，會使該模塊與CAN總線發(fā)生分離，只對該模塊給出故障碼。

4 結(jié)束語

總之，針對某汽車的動力CAN總線系統(tǒng)進(jìn)行了細(xì)致的分析，其中剖析了故障出現(xiàn)的波形和CAN系統(tǒng)故障、機(jī)理等，對于CAN系統(tǒng)的進(jìn)一步了解和檢測維修，起到了很大的幫助作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙良.基于CAN總線的車載鉆機(jī)遠(yuǎn)程故障診斷研究[J].煤礦機(jī)械，2019（08）：158-160.

[2]詹永富.汽車CAN總線系統(tǒng)故障診斷[J].汽車工程師，2019，000（002）：58-59.