汽车动力CAN总线系统故障检测与研究

杨满鹏

摘 要：随着汽车电子控制系统进入智能化和网络化的时代，为了控制更多汽车运行的参数，应用的电子控制单元以及通讯系统非常多。因为不断增加的单元数量，使得信息之間的交换非常频繁，使用以往导线点对点的方式，完成连接和传输，已经不能对当前的交换数据量给予满足。所以，需要应用全新的方式，如串行数据传输系统。本文针对汽车动力CAN总线系统故障检测做出了相应的探究。

关键词：汽车动力;CAN总线系统;故障检测

CAN总线可以使汽车内部，传统点对点互联形式进行转变，使其成为总线式的系统连接，以至于电子系统的布线降低了复杂程度。CAN总线，有着非常高的可靠性，控制十分便捷，且数据密度比较大，传输数据的速度非常快[1]。本文针对大众轿车作为案例实施探究，详细分析了汽车动力CAN系统的故障检测。

1 汽车动力CAN总线系统结构原理分析

1.1 结构分析

该车的动力CAN数据总线连接6块控制单元。包括J285-仪表、J217-变速器电脑、J220-发动机电脑、J104-ABS控制模块、G85-转向柱模块、J234-安全气囊。J220和J104控制模块当中设置的终端电阻为120Ω，监控CAN的实现，需要借助OBD接口。

1.2 传输信号原理分析

动力CAN总线，属于非常典型的双绞差分总线，串行数据总线H以及串行数据总线L，从静止或者处于闲置的电平驱动到相反的极限。2.5V左右的闲置电平，将其确定成隐性传输数据并解释为逻辑1;在线路驱动到达极限之后，会升高1V的动力CAN总线串行数据总线H，这时也会降低1V的动力CAN总线串行数据总线L。极限电压之间存在的差，具体为2V，将其确定为显性传输数据，并解释为逻辑0。

2 汽车动力CAN总线系统故障类型

汽车动力CAN总线系统，在出现故障时，一般包括两种：1）短路;2）断路。

2.1 动力CAN-H出现对地短路故障

动力CAN-H发生对地短路故障之后，CAN-H的电压为0V，CAN-L的电压也接近0V，但在CAN-L上还有一个很小的电压。

2.2 动力CAN-H出现电源正极短路

动力CAN-H出现电源正极短路的具体波形，如图1所示。

CAN-H对蓄电池正极短路时。CAN-H的电压为12V，等于电源正极电压，CAN-L电压产生的波形，其范围在2.5V～12V。这是由于在控制单元的收发器内的CAN-H和CAN-L的内部连接关系引起的。

2.3 动力CAN-H出现断路

CAN-H波形变化范围很大而且杂乱无章，即可能有其他控制单元的信号窜入。在发生CAN-H导线出现断路故障时，驱动CAN总线无法正常工作。由于电流无法再流向中央终端电阻通过CAN-L线，两条导线电压均接近1V。如果还有其他控制单元在工作，那么CAN-L线上的电平就会与CAN-H线上的正常电压一同在变化。

2.4 动力CAN-L出现断路

动力CAN-L一旦有断路发生，波形会一直保持空闲模式，电流无法再流向中央终端电阻通过CAN-H线，两条导线电压均接近5V。如果还有其他控制单元在工作，那么示波器显示的电平就会与CAN-L线上的正常电压一同在变化。故障类型包括：数据总线出现CAN-L断路故障，其他模块当中的CAN-L发生断路和控制单元插头内针脚之间的连接是否断路。

3 动力CAN总线系统故障分析

动力CAN总线网络，对于信号的串行差分传输，可利用CAN-H和CAN-L实现，保障了模块和模块之间的信息交互。其中针对各类故障详细总结和分析之后，具体的结论为：

（1）CAN-L出现对地短路故障，由于控制单元针对逻辑状态的比较运算不会有问题产生，车辆会处于正常的状态。发生的其他短路故障，会因为动力CAN总线系统出现严重的信号异常，使得大部分控制模块都无法正常通讯，提示故障码[2]。

（2）电子控制单元在有断路故障发生之后，因为网关问题，大部分控制模块都无法完成通讯工作，提示故障码。另外一些控制模块，在有断路故障发生之后，会使该模块与CAN总线发生分离，只对该模块给出故障码。

4 结束语

总之，针对某汽车的动力CAN总线系统进行了细致的分析，其中剖析了故障出现的波形和CAN系统故障、机理等，对于CAN系统的进一步了解和检测维修，起到了很大的帮助作用。

参考文献：

[1]赵良.基于CAN总线的车载钻机远程故障诊断研究[J].煤矿机械，2019（08）：158-160.

[2]詹永富.汽车CAN总线系统故障诊断[J].汽车工程师，2019，000（002）：58-59.