CAN总线是目前国际上应用最广泛的现场总线之一,其具有成本低、稳定性高、系统扩充方便等一系列优越性。本文从维修的角度,介绍高速CAN总线系统常见的故障现象、故障分类、故障诊断方法,利用检测仪器万用表及示波器分析其典型故障,为汽车高速CAN总线系统的故障诊断与检修提供参考。
目前常见的CAN总线分为速率为500kBit/s高速CAN总线(驱动CAN总线)和速率为100kBit/s低速CAN总线(舒适CAN总线),本文以高速CAN总线为例分析故障的现象和分类,利用检测仪器车用万用表和车用示波器分析其典型故障,并阐明其要点。
一、高速CAN总线系统故障
1.高速CAN总线故障产生的原理
为提高数据传递的可靠性,CAN总线系统采用双绞线自身差分检测结构,这2条线分别称为CAN-High线和CAN-Low线。如高速CAN总线发生故障时,不是检测高速CAN线上传递的信息,而是要检测其CAN-H线和CAN-L线上的信号电平是不是在正常范围内,如图1所示为高速CAN总线CAN- H线和CAN-L线的额定电压,CAN-L为1.5~2.5V,CAN-H为2.5~3.5V。
2.高速CAN总线故障现象特征
高速CAN总线网络系统发生故障时常会出现一些明显的故障特征:一是单个控制单元或多个控制单元出现故障,使用汽车专用诊断仪检测无法通信。二是整个网络失效,造成一个或多个控制单元不工作或工作不正常。三是在不同位置及不同系统中,同时显示出没有任何关联的不同的多个故障。
3.高速CAN总线故障类型
当高速CAN总线系统发生故障时,通常按引起故障的原因分类,可分为三类:
(1)电源系统故障,当工作电压低于10.5~15.0V范围时,某些对工作电压要求高的控制单元会短暂的停工,因此会造成整个传输系统短暂的无法通信。但由于此类故障不涉及高速CAN总线系统的本质,按汽车电源系统常规故障诊断方法较易排除,故不做详细介绍。
(2)链路(或通信线路)故障,
车载网络的链路出现故障时(通信线路的短路、断路等),会造成电控系统出现错误或多个
ECU无法工作,最终让多路信息传输系统无法工作。
(3)节点故障,就是
ECU发生故障。它分为两类故障,分别为软件故障、硬件故障。软件故障,这类故障一般元件出厂就有,而且成批出现,且无法维修,只能返厂重做系统。硬件故障,主要是各类控制单元、传感器等元器件有故障,一般采用排除法进行检测。
按照电路回路发生故障的原因,高速CAN总线故障一般可以分为短路与断路故障。
(1)断路故障,可出现于控制单元内部的硬件电路中,也可出现在链路中,为链路的主路断路或支路断路。
(2)短路故障,如果电源短路对车辆的危害很严重可能会造成火灾,要尽量避免发生。也可出现于节点内部硬件电路发生短路,或在链路中出现,为CAN- H/CAN- L对地短路、CAN-H/CAN-L对电源短路,CAN-H和CAN-L互相短路。由于高速CAN总线的CAN-H线和CAN-L线相互影响,所以如果出现短路故障将是十分严重的故障,会造成整个系统瘫痪崩溃。因此高速CAN总线的短路故障就有一个特点,无论短路出现在节点内还是相关线束上,只要发生短路,就会影响整套总线。
二、高速CAN总线系统故障诊断
1.故障诊断仪器
常用的
车载网络检测仪器有数字式多功能汽车万用表,汽车示波器,以及汽车检测仪。现代汽车检测仪一般为集车辆诊断、检测、信息于一体又同时集车用万用表和示波器于一体的综合式检测仪。
2.故障诊断方法
从科学故障诊断的角度出发,技术人员通过汽车检测仪读出故障码时,不一定能准确找到故障点,所以仅依靠读故障码排除故障,这个诊断思维不够科学。而故障码的读取仅为找到故障提供了一些线索,通过这些线索结合各系统的工作原理及相关车辆资料进行综合分析,列出几种可能性,之后使用万用表和示波器,对几种可能性进行由简至繁的验证,最后找到故障点并排除。而本文将讨论如何用万用表和示波器对汽车故障进行检测。
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