王鹏理 高恩壮 杜金凯 刘从萍
【摘 要】本文是《卡车制造端的CAN总线故障分析与排除》的第2篇。由于车辆CAN总线故障形式的复杂多变，加之不同车辆电控系统的差异配置，很难通过几篇文章概括，因此本文承接上篇内容，继续选取一些典型的卡车制造阶段的CAN总线故障加以探讨和学习。
【关键词】CAN总线;电气故障;分析方法
中图分类号：U463.6 文献标志码：B 文章编号：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
作者简介
王鹏理（1987—），男，工程师，主要从事汽车电气工艺及检测工作。
1 前言
上篇文章中已对整车下线检测作了简单介绍，并列举了少量通过电检结果分析车辆CAN总线故障的案例。鉴于电检在卡车制造过程中的重要作用，本文重点列举这方面的案例加以分析和探讨。
同时本文作为上篇内容的延续，依然沿用上篇的3个默认设定，即车辆采用标准OBD-Ⅱ诊断接口、关于电检的各类控制器与诊断设备的通信路径以及各组CAN总线的电压等方面的设定，在此不再赘述。
2 案例分析与故障排除
2.1 案例1：电控数据的干扰
某车的仪表提示ABS故障灯，诊断设备连接ABS控制器讀取到的故障信息如图1所示。查看电检记录发现ABS检测通过，但发动机控制单元EMS未通过。从读取的ABS故障信息难以识别出排查方向，EMS无故障。
先根据ABS控制器管脚定义测量其供电、搭铁及CAN线电压，均未见异常，因此初步判断是控制器本体故障。更换一新控制器后故障仍然存在，应当从整车方向继续排查。通过与其他同类型车辆的对比，发现该车故障现象属于个例，由于没有清晰的排查思路，尝试对发动机控制单元EMS重新电检。
EMS电检时仍无法通过，原因是在基本信息校对环节未能识别到发动机电控数据零件号。读取EMS基本信息发现该车电控数据未完成刷写，重新写入电控数据后，电检通过，ABS故障排除。
2.2 案例2：诊断CAN搭铁
某车各控制器除仪表外均无法通过电检，产线电检设备正常且操作规范。对于这类故障应当查看OBD诊断接口处的诊断CAN管脚，如检查接线端子是否完好或者测量其电压是否正常。
检查发现OBD诊断接口处诊断CAN接线正常，测得其CANH和CANL分别为0.16V和0V，表明CAN线可能搭铁，阻断了诊断CAN的通信功能。根据网络拓扑确定排查方向，其拓扑结构如图2所示。
首先断开仪表板线束与左底盘线束的对接，再次测量OBD诊断接口处的诊断CAN电压，其仍为0.16V和0V，表明搭铁点在仪表板线束端。然后依次拔下仪表板线束端诊断CAN上的节点，逐个排除节点的故障。将网关、车身控制器及车队均拔下后，测得电压均为0，但其中一路仍然搭铁，表明故障不在节点而是在线束本身。最终发现线束一处表皮破损，导致搭铁，如图3所示。
2.3 案例3：诊断CAN互连
某车各控制器除仪表外均无法通过电检，产线电检设备正常且操作规范。测得OBD诊断接口的诊断CAN电压均为2.53V，仅从电压来看似乎并无问题，其诊断CAN网络拓扑结构如图2所示。此时可在车辆下电状态测量发动机端的终端电阻，测量发现该电阻为0，表明CANH和CANL之间可能存在短路，正常阻值应约为120Ω。
排除方法仍然是断开仪表板线束与左底盘线束对接处，分别测量两端的电阻。测得仪表板端的CANH和CANL呈导通状态，检查发现该处的CANH和CANL接线被焊丝搭接在一起导致互连。
清除焊丝后，故障排除。
2.4 案例4：诊断CAN线序反接
某车的各控制器仅发动机控制单元EMS无法通过电检，诊断设备连接其他控制器时未读取到故障信息，该车诊断CAN拓扑结构如图2所示。由于发动机控制单元EMS是诊断CAN上的终端节点，可检查插接器的插接是否牢靠。
检查发现可以起动发动机，表明发动机控制单元EMS肯定是在工作状态。测量OBD诊断接口处的诊断CAN电阻，可测得120Ω电阻，表明插接也牢靠。怀疑是其他控制器的干扰，因此将诊断CAN总线上其他节点拔掉，但诊断设备仍无法连接EMS。
测量EMS的诊断CAN接线至OBD诊断接口处的通断，发现EMS的CANL、CANH分别与OBD诊断接口的CANH、CANL导通，表明EMS端的诊断CAN接线线序颠倒。由于诊断CAN接线还经过仪表板线束与左底盘线束对接处，对比图纸发现是左底盘线束端接线错误。
重新调整线序后，故障排除。
2.5 案例5：动力CAN搭铁
某车的仪表、缓速器控制单元RCU及ABS均未通过电检，仪表上提示发动机冷却液温度报警灯、尿素液位报警灯、缓速器故障灯、ABS故障、车道偏离预警故障灯，其诊断和动力CAN网络拓扑结构分别如图2、图4所示。
由于上述3个控制器均为动力CAN上的节点，可在OBD诊断接口处测量动力CAN电压。测得CANH和CANL电压分别为0V和0.165V，断定由CANH接线搭铁导致。
用诊断设备读取发动机控制单元EMS故障信息为：车辆动力CAN总线中断状态。先断开仪表板与底盘的线束对接，未见异常，并测量该处的动力CAN线电压，发现底盘端电压正常，由此可断定故障点位于仪表板线束端。根据经验，地板与仪表板线束对接处存在4条CAN线，出现故障的概率大。检查该处发现搭铁线弯曲并与CANH接触，修复后故障排除。
其实该车仪表上还显示了多个异常图标，如无尿素液位数值，因尿素液位信号是先由后处理CAN上的尿素品质传感器发送到EMS，再由其传递至仪表。动力CAN也是各控制器信息传递的通道，所以当该组CAN线出故障时会导致仪表提示各种故障。
2.6 案例6：动力CAN互连
某车的电检结果、仪表提示故障及CAN网络拓扑结构同案例5，读取发动机控制单元EMS和网关的故障信息分别如图5和图6所示。由此可知故障信息指向了动力CAN，而电检未通过的电控也均为动力CAN上的节点。测得OBD诊断接口处的动力CAN电压均为2.5V，表明CANH和CANL呈等电位，二者可能出现互连。
发现地板线束被螺栓压住导致CAN线绝缘层破损并接触，如图7所示。线束修复后，故障排除。
2.7 案例7：动力CAN接入高电平
某车电检结果、仪表提示故障及CAN网络拓扑同案例5，读取发动机控制单元EMS和网关的故障信息分别如图8和图9所示，同样将故障出处指向了动力CAN。测量OBD诊断接口处动力CANH电压竟然高达24V，显然CAN线可能与其他高电平线搭接在了一起。
该线为后处理系统的尿素进气阀供电，标准电压为24V，显然高电平的接入，对动力CAN的干扰更大。线束修复后，故障排除。
本案例只是论述了CAN线接入高电平的情形，其实车辆还有多种电位的接线，从0V到24V不一而足，且既有稳恒电压，也有脉动电压[1]，它们同样可能与CAN线搭接在一起，本文无法完全列举，但分析思路和排除方法是基本一致的。
2.8 案例8：动力CAN断路
某车电检结果、仪表提示故障及CAN网络拓扑结构同案例5，读取发动机控制单元EMS的故障信息与案例7相同，即如图8所示，读取网关的故障信息与案例6相同，即如图6所示，故障现象和故障信息表明动力CAN存在故障。
测量OBD诊断接口处的动力CANH电压约为3.3～3.4V，明显高于正常值。下电状态测量动力CAN的终端电阻，测得阻值约为120Ω，显然动力CAN上存在断点。
根据动力CAN网络拓扑，可断开仪表板与左底盘电线束对接处，分别测量两端的电阻。拔下对接处发现，底盘线束端有一双绞线缩退（因接线插针的倒刺无法起到锁止作用，接线被顶出的现象）。接线修复后，故障排除。
2.9 案例9：电检均通过
某车电检时所有控制器都通过检测，但仪表仍提示故障，其故障形式和CAN网络拓扑同案例5。
发动机控制单元EMS的故障信息为车辆动力CAN中断;仪表及网关的故障信息均为发动机控制单元节点丢失。由于电检均通过，表明诊断CAN正常，根据网络拓扑和故障信息可知发动机控制单元EMS是动力CAN上的节点，同时仪表和网关都报EMS节点丢失故障，因此怀疑发动机控制单元EMS端的动力CAN存在断点或者反接。
拔下发动机控制单元EMS的插接器，测量其动力CAN的CANH和CANL电压分别为2.34V和2.63V，显然与正常值相反。发现仪表板与底盘线束对接处EMS端动力CAN接线线序颠倒，重新调整接线顺序后，故障排除。
车辆动力CAN方面的故障案例介绍到这里，值得关注的是，如果车辆配置有AMT，而自动变速器控制器TCU也是动力CAN总线上的节点，若动力CAN发生如案例5～9的故障时很可能会导致发动机无法起动。因为起动所需的TCU挡位信号无法通过动力CAN发送至发动机控制单元EMS，仪表也会提示相应的变速器故障灯。
2.10 案例10：舒适CAN方面的故障
某车型的诊断、动力CAN网络拓扑同案例5，舒适CAN网络拓扑如图11所示。结合上述案例的分析和排除方法，舒适CAN方面的故障也与其大同小异，在此作简单探讨，其中行车记录仪TCO和车载信息服务终端VIST不参与电检。由于车辆OBD诊断接口处无舒适CAN接线，因此测量舒适CAN电压时需在線束对接处或节点处。
2.10.1 仪表板与右底盘线束对接处（BCM端或网关端）的CANH、CANL互连
某车电检时仅胎压监测控制器TPMS、摄像头LDW无法通过，仪表提示车道偏离预警故障灯，开启危险报警开关，左右双闪指示异常。读取车身控制器和网关的故障信息均为舒适CAN-bus off。由于网关、车队和车身控制器BCM是诊断CAN上的节点，因此可通过电检。
测量仪表板与底盘线束对接处的舒适CAN电压，发现其均为2.52V，显然呈等电位，查找搭接点即可。
2.10.2 舒适CAN与其他电源线互连
某车的舒适CANH与倒车视频电源线互连在一起，该电源线的正常电压为12V，测量舒适CAN的CANH和CANL电压分别约为12.7V和13.2V。电检时TMPS、LDW均未通过，读取网关和车身控制器的故障信息均为舒适CAN-bus off，读取的仪表故障信息如图12所示。由于舒适CAN的电压异常，通信功能阻断，因此仪表会报这些故障，而网关和车队还是动力CAN上的节点，还可通过动力CAN与仪表通信，因此仪表未报此二节点丢失。
2.10.3 舒适CAN断路
某车电检时所有电控均通过，但仪表提示的故障现象与2.10.1中相同，读取的网关故障信息如图13所示，读取的仪表故障信息为车身控制器节点丢失。
由电检结果可断定车身控制器是处于工作状态的，只是舒适CAN存在故障导致无法与网关、仪表通信，可测量车身控制器端的舒适CAN电压是否正常。测得电压分别为2.2V和1.7V，故障原因是仪表板与底盘线束对接处BCM端的CANL线缩退所致。
当该车的仪表板与底盘线束对接处网关端的CANL线缩退时，TPMS将无法通过电检，读取的仪表故障信息为：车身控制器节点丢失和胎压监测系统节点丢失;车身控制器的故障信息为网关节点丢失;网关的故障信息则为车身控制器节点丢失、胎压监测系统节点丢失以及舒适CAN limphome。
2.11 案例11：私有CAN简介
车辆除了上述介绍的几组CAN总线，在一些电控系统内部还会设置私有CAN，用于控制器与其子模块或传感器的通信。
例如上文提到的摄像头和雷达，其功能分别为车辆偏离预警功能LDW和前防碰撞预警功能FCW，此二功能目前被列为牵引车的标配[2]。摄像头也是雷达的控制器，二者通过一组私有CAN通信，摄像头还是车辆舒适CAN上的节点。
私有CAN的故障分析和排除较为简单，只要熟悉控制器及子模块的接线原理，通过读取控制器的故障信息几乎就能识别故障出处，在此不再赘述。
3 总结
本文重点列举了结合电检结果分析CAN总线故障的应用案例，尤其是对动力CAN和舒适CAN故障的分析思路和排除方法作了探讨，希望读者阅读本文时能对比二者的区别。
参考文献：
[1] 孙骏. 汽车电子工程学[M]. 合肥：合肥工业大学出版社，2010.
[2] GB 7258—2017，机动车运行安全技术条件[S].
（编辑 杨 景）
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