CAN故障诊断方法-分割法和休眠法

智能汽车电子与软件 2023-08-04 16:50

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来源：电控知识搬运工

目前国内商用汽车普遍采用J1939通信协议构架CAN通信网络。CAN总线发生故障时，如何高效地查找故障原因，一直是困扰维修工一大难题。本文以欧曼GTL超能版重卡为例，就CAN线开路和短路故障给出了排查方案，相信会对广大维修工有所帮助。欧曼GTL超能版重卡CAN网络拓扑结构如下图所示。

欧曼GTL重卡CAN网络拓扑图

欧曼GTL超能版重卡共铺设三条CAN总线。P-CAN称为动力CAN，主要用于发动机控制单元ECM、中央控制单元CBCU、ABS控制器等模块间的通信。I-CAN称为仪表CAN，主要用于CBCU、仪表间、左右门控单元、行驶记录仪等模块间的通信。GTL超能版与普通GTL不同之处在于，ECM与NOX传感器模块间单独设有一条CAN通信线，专门用于两者间通信。

一、休眠法诊断开路故障

当CAN总线发生开路故障时，断电异侧通信将不能完成。只要CAN线有开路，不论是干线开路，还是支线开路，只要逐一断开每个节点检测CAN-H、CAN-L电压和电阻，总会发现异常。正常情况下检测CAN-H、CAN-L电压与电阻应符合以下规范：2.5V＜VH＜3.5V；1.5V＜VL＜2.5V；VH+VL=5V；50Ω＜RHL＜70Ω。毕竟逐一拆下每个模块总线连接操作起来相对复杂，那么是否有更简捷的检测方法来判定故障区域呢?答案是肯定的，下面分别介绍用于CAN线开路的休眠法诊断。

开路故障发生往往致使局部通信不能完成，而不像多数的短路故障一样、使整个一条网络瘫痪。当认定线路有开路故障发生时，维修工借助特定操作，仅仅对诊断接口CAN线进行检测即可判定那一段线路出现了问题，其要点是逐一单独唤醒一个节点（模块）、保持其它模块处于休眠状态。为什么要使其它模块休眠呢？

模块均处于唤醒状态时，P-CAN诊断接口检测示意图

我们以P-CAN为例说明这个问题。如果所有节点均处于唤醒状态，当支线（图中红线部分）和部分干线（图中绿线部分）有开路时，我们在诊断接口检测到的电阻和电压均是正常的，无法对故障区域进行准确判断。

如果我们采用休眠法诊断，情况就会大不一样。不同部位故障、得到不同检测结果。反过来说我们根据不同的检测结果就可以判断导线开路的部位。

例如当ECM的84号针脚与终端电阻间（P-CANH的绿线部分）开路时，如果使CBCU和ABS控制器休眠（断开CBCU供电保险F5、F10及ABS保险F30。如果选装了防盗、GPRS，也要为其断电使之休眠）。钥匙开关置于ON档，只保持ECM唤醒。电压检测会发现CANH和CANL电压相等、且为CANL电压，即1.5V＜VH=VL＜2.5V。关闭钥匙开关，检测R6、14应为60Ω。

当ECM的62号针脚与终端电阻间（P-CANL的绿线部分）开路时，如果使CBCU和ABS控制器休眠，只保持ECM唤醒，电压检测会发现CANH和CANL电压相等、且为CANH电压，即2.5V＜VH=VL＜3.5V。关闭钥匙开关，检测R6、14应为60Ω。

当P-CANH的蓝线部分开路时，如果使CBCU和ABS控制器休眠，只保持ECM唤醒，电压检测会发现CANH和CANL电压相等、且为CANL电压，即1.5V＜VH=VL＜2.5V。关闭钥匙开关，检测R6、14应为120Ω。

当P-CANL的蓝线部分开路时，如果使CBCU和ABS控制器休眠，只保持ECM唤醒，电压检测会发现CANH和CANL电压相等、且为CANH电压，即2.5V＜VH=VL＜3.5V。关闭钥匙开关，检测R6、14应为120Ω。

当P-CANH的橙色部分开路时，如果我们使CBCU和ABS控制器休眠，只保持ECM唤醒，电压检测会发现：VH=0；1.5V＜VL＜2.5V。关闭钥匙开关，检测R6、14应为∞。

当P-CANL的橙色部分开路时，如果我们使CBCU和ABS控制器休眠，只保持ECM唤醒，电压检测会发现VL=0；2.5V＜VH＜3.5V。关闭钥匙开关，检测R6、14应为∞。

当P-CANH的CBCU支线部分开路时，保持钥匙开关关闭，打开车门、唤醒CBCU。电压检测会发现CANH和CANL电压相等、且为CANL电压，即1.5V＜VH=VL＜2.5V。关闭车门（同时确认危险报警开关关闭、小灯关闭）、使CBCU休眠，检测R6、14应为60Ω。

当P-CANL的CBCU支线部分开路时，保持钥匙开关关闭，打开车门、唤醒CBCU。电压检测会发现CANH和CANL电压相等、且为CANH电压，即2.5V＜VH=VL＜3.5V。关闭车门（同时确认危险报警开关关闭、小灯关闭）、使CBCU休眠，检测R6、14应为60Ω。

当P-CANH的ABS支线部分开路时，使CBCU和ECM控制器休眠（断开CBCU供电保险F5、F10及ECM的IG保险F29）。打开钥匙开关、唤醒ABS控制单元，电压检测会发现CANH和CANL电压相等、且为CANL电压，即1.5V＜VH=VL＜2.5V。关闭钥匙开关，检测R6、14应为60Ω。

当P-CANL的ABS支线部分开路时，使CBCU和ECM控制器休眠（断开CBCU供电保险F5、F10及ECM的IG保险F29）。打开钥匙开关、唤醒ABS控制单元，电压检测会发现CANH和CANL电压相等、且为CANH电压，即2.5V＜VH=VL＜3.5V。关闭钥匙开关，检测R6、14应为60Ω。

【故障案例】

一台由北京福田戴姆勒汽车有限公司2014年11月生产的BJ4259型GTL超能版牵引车（VIN：LRDS6PEB0ER019568），行驶63450km，发动机无法起动、且诊断仪无法连接。检测在诊断接口CAN线电压和电阻未发现异常：打开钥匙开关，CAN-H电压2.7V、CAN-L电压2.3V；关闭钥匙开关，CAN-H与CAN-L间电阻59.9Ω。

拆下F5、F10、F30保险，使CBCU和ABS控制单元休眠，打开钥匙开关，重新对诊断接口CAN线进行测量，得到如下结果：CAN-H电压2.7V、CAN-L电压2.7V。关闭钥匙开关，测量CAN-H与CAN-L间电阻为59.9Ω。依据此测量结果，能够确认ECM/OEM插接器62#针脚至ECM端终端电阻间导线开路。拆下ECM/OEM插接器和ECM端终端电阻，测量CAN-L与62#针脚电阻为无穷大、确认了此段CAN-L已经开路。

故障排除：对开路导线维修后，通信故障排除。

二、分割法诊断短路故障

CAN常见的短路故障包括CANH对地短路、CANL对地短路、CANH和CANL间短路三类。其中CANL搭铁CAN线仍然是可以通信的。CANH对地短路、CANH和CANL间短路将使整条CAN线瘫痪。下面介绍用于CAN线短路的分割法诊断。

短路故障，通过在诊断接口测量电阻可以确认。关闭钥匙开关，并确认CBCU未被唤醒（未打开车门、小灯、危险报警灯，也可拆开电瓶线）。如果检测CANH或CANL对地电阻接近0，即可认定CAN线对地短路。如果检测CANH和CANL间电阻接近0，即可认定CANH和CANL间短路。一单确认短路故障，即可利用分割法，确认短路最小线段或损坏的模块。分割法核心就是逐一断开线路中间的插接器，通过检测电阻值的变化来帮助确认故障点。

毕竟节点内部短路故障较少发生，比较恰当的做法是，首先将车身线束插接器B22和车架线束插接器F13断开，然后重新测量电阻（线间短路，测量RHL，CANH搭铁测量RH地，CANH搭铁测量RH地），如果电阻值变为120Ω，说明短路发生在车架线束（驾驶室外）；如果电阻值仍为0Ω，说明短路发生在车身线束（驾驶室内）。

如果确认短路发生在车架线束时，应逐一断下ECM插接器和ECM终端，重新测量CANH（或CANL）对地电阻或CANH和CANL间电阻。如果拔下ECM插接器及ECM终端后，电阻变为∞，说明线路正常、终端电阻或ECM损坏；否则说明车架线束中CAN线存在故障、应对其进行检修或更换。

如果确认短路发生在车身线束时，应将ABS线束K3插接器和车身线束B109插接器断开，重新测量诊断接口CANH和CANL间电阻或CAN线对地电阻，如果电阻变为正常，说明故障在ABS线束或ABS控制器；如果电阻仍接近0，说明故障与ABS线束无关。接着应断开CBCU的插接器C，重新测量电阻，如果电阻仍接近0，应对车身线束进行维修或更换线束。

【故障案例】

一台由北京福田戴姆勒汽车有限公司2015年3月生产的BJ4259型GTL超能版牵引车（VIN：LRDS6PEBXFT003589），行驶41339km，运行中仪表显示异常：发动机转速表、机油压力表和水温表归零（注:这些信号来自P-CAN）；中央的液晶显示屏灰屏（如下图所示）。这是P-CAN故障的典型特征。