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CAN总线故障诊断和维修

100次浏览发布时间：2025-03-19 01:45:36

随着客户对车辆功能需求的增加，车用电器系统越来越复杂，连接各电器系统的总线也得到了广泛应用。CAN总线系统以其优异的抗干扰性能，可靠的传输质量得到更广泛地应用。伴随车载CAN总线数量的增加及长度的增长，总线故障发生频次也逐渐增加，但同时CAN总线的故障诊断往往成为售后维修行业的一个难点。

1 CAN总线特点

CAN是Controller Area Network的缩写（以下称为CAN），是ISO国际标准化的串行通信协议。

与一般通信总线相比,CAN总线数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性。由于其良好的性能及独特的设计，越来越受到重视。在汽车领域上的应用最广泛，如BENZ（奔驰）、BMW（宝马）、PORSCHE（保时捷）、ROLLS-ROYCE（劳斯莱斯）和JAGUAR（捷豹）等都采用了CAN总线来实现汽车内部控制系统与各检测和执行机构间的数据通信。

CAN数据总线是一种双线式数据总线，脉冲频率为100 kBit/s（舒适/信息娱乐数据总线）或500 kBit/s（驱动数据总线）。CAN舒适/信息娱乐数据总线叫低速总线，CAN驱动数据总线叫高速总线。各个CAN系统的所有控制单元都并联在CAN数据总线上。CAN数据总线的两条线分别叫CAN-High和CAN-Low线。两条扭绞在一起的导线称为双绞线[1]。

2 CAN总线结构

2.1 CAN收发器

收发器内的CAN-High线和CAN-Low线上的信号转换控制单元通过收发器联接到CAN驱动总线上，在这个收发器内有一个接收器，是安装在接收一侧的差动信号放大器。差动信号放大器用于处理来自CAN-High线和CAN-Low线的信号，还负责将转换后的信号传至控制单元的CAN接收区。这个转换后的信号称为差动信号放大器的输出电压。差动信号放大器用CAN-High线上的电压（U CAN-High）减去CAN-Low线上的电压（U CAN-Low），得出输出电压，用这种方法可以消除静电平（CAN驱动数据总线是2.5 V）或其它任何重叠的电压。见图1。

2.2 负载电阻

大众集团CAN特点是最初数据总线的两个末端有两个终端电阻，相比之下，大众集团使用的是分配式电阻，即每个控制单元内都分布电阻。这样会产生很大的影响，但由于轿车上的数据总线不很长，所以不会有什么负面作用。CAN标准中有关数据总线长度的规定就不适用于大众集团的CAN驱动数据总线。

图1 差动信号放大器下载原图

CAN舒适/信息娱乐数据总线的特点是控制单元内的负载电阻不是作用CAN-High线和CAN-Low线之间，而是体现在每根导线对地或对5 V之间。如果蓄电池电压被切断，那么电阻也就没有了，这时用欧姆表无法测出电阻。

2.3 CAN分离插头

奥迪纵置平台车辆现使用CAN分离插头代替以前压接的CAN节点，奥迪车用CAN分离插头采用统一规格，一共46个针脚，高线低线各自23个针脚。但是不同车型在针脚布置上差别较大，因此不同车型分离插头如针脚分配不同，则不允许调换。分离插头出现之后，针对车辆CAN线的诊断变的更加容易，在ELSAPRO系统中查清分离插头针脚分配之后，可以利用分离插头及配套的专用工具1598/38来解决相应的CAN总线故障。见图2、图3。

图3 分离插头专用工具—1598/38 下载原图

图2 CAN分离插头下载原图

3 CAN总线波形

驱动CAN理论波形见图4。波形整体特点：（1）在显性状态时，CAN-High线上的电压约为3.5 V;(2）在隐性状态时，两条线上的电压均约为2.5 V（静电平）；（3）在显性状态时，CAN-Low线上的电压降至约1.5 V;(4）通过万用表读取电压，正常时CAN-High对地电压为2.7 V左右，CAN-Low线对地电压为2.3 V左右。

4 ISO-故障

由于车辆的机械振动，必须考虑到可能出现的绝缘故障、电缆断路及插头触点故障。于是就有一个ISO-故障表，表1包括了CAN数据总线可能出现的故障。

图4 驱动CAN理论波形下载原图

表1 ISO故障下载原图

5 CAN总线故障诊断

5.1 故障现象

5.1.1 故障1和2—总线断路

在出现总线断路情况时，一般是一个或多个控制单元出现断路，不会影响该条总线的整体运行。诊断时故障现象：（1）故障码：通过大众系列诊断仪VAS505X读取故障码会出现单个控制单元“无法到达”的故障码。（2）电阻：如断电测量电阻，可能会出现总线总电阻为60Ω左右（断路控制单元内阻为9.2 kΩ）或总线总电阻为120Ω左右（断路控制单元内阻为120Ω）。（3）波形：通过大众系列诊断仪VAS 5051或VAS 6356读取故障波形，见图5、图6。按照波形反映的情况可以看出，总线大部分时间波形正常，只在断路控制单元发送波形时，出现故障波形。（4）电压：由于总线大部分时间波形正常，此时测量电压，电压与正常电压差别不大，依车型不同，CAN-High对地电压为2.7 V左右，CAN-Low线对地电压为2.3 V左右。

图5 CAN-High线断路下载原图

图6 CAN-Low线断路下载原图

5.1.2 故障3 CAN-High对地短路

(1）故障码：由于总线上各控制单元之间为并联关系，当出现CAN-High线某个位置对地短路时，总线将整体出现CAN-High线对地短路的情况，总线将整体无法通讯。此时，诊断仪中会出现类似“驱动CAN总线整体损坏”或“驱动CAN总线整体无法到达”的故障码。（2）故障电阻：此时总线电压被整体拉低，将无法测得电阻。（3）故障波形：通过大众系列诊断仪VAS 5051或VAS 6356读取故障波形，见图7。此时由于CAN-High线对地短路，CAN-High波形为0 V，由于终端电阻的存在，CAN-Low线电压高出0.3 V左右。（4）电压：CAN-High线对地电压为0 V,CAN-Low线对地电压为0.3 V左右。

图7 CAN-High线对地短路下载原图

5.2 故障诊断思路

解决CAN总线故障时，就诊断层面而言，主要是确认故障点。确认故障点必须搞清故障类型和故障位置。故障类型是指当前故障对应ISO故障表中哪种故障，而故障位置则主要是要确认故障发生在哪个控制单元相关的总线上。由于车载CAN总线不存在所谓的CAN总线主线，各控制单元独立连接到CAN分离插头（在没有分离插头的车上，是直接连接到CAN节点）。所以确认故障位置时，只要找到CAN分离插头上哪个针脚引起的总线故障就可以。

按照正常诊断思路，进行故障诊断时，首先需要读取诊断仪中故障码。故障1、2和8出现时，诊断仪中可以直接读到某个控制单元无法到达的故障码，所以通过故障码就可以确认故障位置。而确认故障类型时，由于故障1、2、8出现时，故障电压近似正常电压，所以无法通过电压判断。但是上述3种故障出现时，由于故障波形比较清晰，可以通过读取故障波形的方法，判断此时故障是否属于故障1和2。故障8出现时，此时无故障波形，波形与正常波形无异。所以在确认控制单元供电和波形没问题的情况下，可以直接通过测量控制单元电阻确认故障类型是否为故障8。

故障4出现时，诊断仪报故障码“驱动CAN总线单线运行”，通过故障码可以直接确认故障类型为故障4。下一步主要解决故障位置处于哪一个控制单元，即哪个分离插头连接的控制单元出现故障。此时，可以利用专用工具1598/38连接分离插头，然后将专用工具VAS 6356与1598/38相连，测量总线波形的同时依次拔掉对应总线上分离插头CAN-Low线的针脚，当总线波形恢复正常时，即可确认当前故障位置为该针脚相连的控制单元及总线。也可以通过万用表测电压的方法替代波形测量。

故障3、5、6、7出现时，诊断仪报故障码“总线整体损坏”或“总线整体无法到达”。此时通过故障码既无法判断故障类型也无法判断故障位置。此时可通过测量波形或测量电压的方法，与已知各种故障出现时的故障电压和波形相对比，找到当前故障类型。而故障位置依然可以在测量波形和总线电压的同时，通过拔掉相应总线分离插头针脚的方式来确认故障位置。

综合分析各种故障诊断，得出CAN总线故障诊断流程见图8。