CAN总线故障的常见故障与万用表检修方法

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CAN(Controller Area Network)是二十世纪八十年代初德国Bosch公司为解决现代汽车中众多电控单元(ECU)之间的数据交换而开发的一种多主机局部网络串行通信协议

1983年 由Bosch和Intel共同开发
1987年 第一块CAN控制器芯片(Intel)
1990年 第一辆应用CAN的量产车:Mercedes S-Class
1991年 CAN 2.0发布(PART A 与 PART B)
1993年 CAN成为ISO标准(ISO 11898)文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/common-faults-of-can-bus-and-maintenance-methods-for-multimeter/

很多同学一看这名字就晕了,其实可以简单把CAN通信理解成开一场电话会议,当一个人讲话时其他人就听(广播),当多个人同时讲话时则根据一定规则来决定谁先讲话谁后讲话(仲裁),这就好比会议中你和领导同时讲话,你肯定会很识趣地让领导先讲。文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/common-faults-of-can-bus-and-maintenance-methods-for-multimeter/

但值得注意的是,在这场会议中,讲话人会确认听话人是否成功接收信息,如果说话人传递的信息有误,听话人会及时指出错误。文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/common-faults-of-can-bus-and-maintenance-methods-for-multimeter/

CAN总线的检测方法

① 在检查数据总线系统前,须保证所有与数据总线相连的电控单元无功能故障。功能故障指不会直接影响数据总线系统,但会影响某一系统的功能流程的故障。如传感器损坏,其结果就是传输器信号不能通过数据总线传递。这种功能故障对数据总线系统有间接影响,会影响需要该传感器信号的电控单元间的通信。如存在功能故障,应先排除该故障。记下该故障并消除所有电控单元的故障码。
② 排除所有功能故障后,如果电控单元间数据传递仍不正常,需检查数据总线系统。
检查数据总线系统故障时,须区分以下两种可能的情况:
■ 2个电控单元组成的双线式数据总线系统的检测。
■ 3个或更多电控单元组成的双线式数据总线系统的检测。
③ 如果在数据总线上查不出引起硬件损坏的原因,则应检查是否为某一电控单元引起该故障。断开所有通过CAN总线传递数据的电控单元,关闭点火开关,接上其中一个电控单元。例如,对于大众系统车型,连接故障诊断仪,打开点火开关,清除刚接上的电控单元的故障码。用功能06来结束输出,关闭再打开点火开关,打开点火开关10s后用故障诊断仪读出刚接上的电控单元故障存储器中的内容。如显示“硬件损坏”,则更换刚接上的电控单元;如未显示“硬件损坏”,接上下一个电控单元,重复上述过程。

CAN总线的常见故障及原因

(1)CAN总线的常见故障
在CAN总线电控单元中可能有CAN通信故障、CAN总线线路故障两个总线故障记录。
① CAN通信故障
通信故障有下列两种情况:
■ 电控单元断路。
■ 电控单元损坏。
② CAN总线线路故障
CAN总线线路故障有下列几种情况:
■ CAN总线导线短路。
■ CAN总线一根导线断路。
■ CAN总线导线搭铁。
■ CAN总线导线之间断路。
■ CAN-Low线与CAN-High线之间交叉连接。
■ CAN-Low线与蓄电池正极短接。
■ CAN-High线与蓄电池正极短接。
■ CAN-Low线与蓄电池负极短接。
■ CAN-High线与蓄电池负极短接。
(2)CAN总线的故障原因
CAN总线出现通信故障的原因如下:
① CAN-Low线或CAN-High线通信线断路或者短路。
② 插头连接损坏,如触头损坏、污垢、锈蚀。
③ 车用电源系统中的电压故障,如由损坏的点火线圈或搭铁连接引起。
④ 某个电控单元中的通信部件故障。
⑤ 某个电控单元的供电故障。当蓄电池电量快耗尽时,蓄电池电压缓慢下降可能导致故障记录存储,因为不是所有的电控单元都因电压下降而同时关闭。
CAN总线对正极短路和对搭铁短路、导线相互短路不会损坏电控单元,但在最严重的情况下会造成总线系统失灵。车辆中的总线系统不仅会出现断路或短路故障,当水汽侵入总线系统中的插头时,就可能在搭铁、正极和CAN总线导线之间出现接触电阻,使总线系统工作不正常。

CAN总线的万用表检测方法

CAN总线可以采用数字万用表进行电压信号测试,大致判断数据总线的信号传输是否存在故障,检测方法如下图所示。

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▲ CAN总线的万用表检测
用数字万用表在测量频率信号时,万用表具有分段采集和有效值运算的工作特性,因此,数字万用表的显示值只能反映被测信号的主体信号电压值,不能显示被测信号的每个细节。由此可见,采用数字万用表测量CAN总线的信号电压时,万用表的显示值和CAN总线的主体信号电压值具有对应关系。
(1)用万用表测量动力CAN总线
CAN-High信号在总线空闲时的电压约为2.5V,总线上有信号传输时电压值在2.5~3.5V之间高频波动,因此CAN-High的主体电压应是2.5V,所以用万用表测量时的测量值为2.5~3.5V,大于2.5V但靠近2.5V。
同理,CAN-Low信号在总线空闲时的电压约为2.5V,总线上有信号传输时电压值在1.5~2.5V之间高频波动,因此CAN-High的主体电压应是2.5V,所以用万用表测量时的测量值为1.5~2.5V,小于2.5V但靠近2.5V。
(2)用万用表测量舒适CAN总线
舒适CAN的信号在总线空闲时的电压约为0,总线上有信号传输时电压值在0~5V之间高频波动,因此CAN-High的主体电压应是0,所以用万用表测量时的测量值为0.35V左右。
同理,CAN-Low信号在总线空闲时的电压约为5V,总线上有信号传输时电压值在0~5V之间高频波动,因此CAN-High的主体电压应是5V,所以用万用表测量时的测量值为4.65V左右。
(3)CAN总线终端电阻的检测
为了测量两个终端电阻总的阻值,可用VAS5051检测仪的万用表功能,按下图所示进行检测。

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▲ 测量两个终端电阻总的阻值
终端电阻的测量步骤如下:
① 将蓄电池正、负极接线柱上的导线(电缆)拆下。
② 等待大约5min,直到所有的电容器都充分放电。
③ 连接VAS5051检测仪,调用万用表功能,连接测量导线,测量终端电阻的总阻值并做好记录。
④ 将一个带有终端电阻电控单元(如发动机电控单元)的线束插头拔下来,观察终端电阻的总阻值是否发生变化。
⑤ 将第一个电控单元(带有终端电阻,如发动机电控单元)的线束插头连接好,再将第二个电控单元(带有终端电阻,如ABS电控单元)的线束插头拔下来,观察终端电阻的总阻值是否发生变化。
⑥ 分析测量结果。
在电控单元内设置的不是一个固定阻值的终端电阻,它是由很多个被测量的电阻组合在一起的。例如,在带有泵喷嘴单元的1.9TDI车型上,发动机电控单元装置为66Ω终端电阻。终端电阻是根据车型设计的,总的电阻值依赖于车辆的总线结构。
对总的阻值进行测量后,还需要将一个带有终端电阻电控单元的插头拔下,进行两次的单个电阻的测量。当电控单元被拔取后测量的阻值发生了变化,则说明两个阻值都正常。
装在驱动CAN总线上的终端电阻可以用万用表进行测量,但是装在舒适CAN总线和信息CAN总线上的终端电阻不能用万用表测量。
例如,以奥迪A21.4车型为例,分析其驱动CAN总线的总阻值。带有终端电阻的两个电控单元是由CAN总线线束连接相通的,两个终端电阻在总线上处于并联连接状态。测量的结果是每一个终端电阻的阻值大约为120Ω,总的阻值约为60Ω。通过该测量数据可以得出判断,驱动CAN总线的终端电阻是正常的。
需要注意的是,单个终端电阻的阻值不一定是120Ω左右,其具体数值依总线结构的不同而异。
又如,分析奥迪A21.4车型驱动CAN总线的单个阻值。在总的阻值测量后,将一个带有终端电阻的电控单元的线束插头拔下,再进行测量,此时,屏幕上显示的阻值应该发生变化(这是测量一个电控单元的终端电阻阻值,实际测量得到的驱动CAN总线的单个终端电阻阻值)。
如果将一个带有终端电阻的电控单元的线束插头拔下后,测量得到的阻值没有发生变化,则说明系统中存在问题。可能是被拔除的电控单元的终端电阻损坏,或者是CAN总线出现断路。如果在拔除电控单元后显示的阻值变为无穷大,那么,或者是未被拔除的电控单元的终端电阻损坏,或者是到该电控单元的CAN总线导线出现断路故障。
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