快速排查宝马PT-CAN总线故障方法

快速排查宝马PT-CAN总线故障方法
作者：李思衡
来源：《汽车世界·车辆工程技术（上）》2019年第04期
摘要：在汽车维修过程中，CAN总线的故障排查起来往往要花费很长的时间和精力，给广大修理技术造成了很大困扰。

本文结合实际情况，用简单的万用表测量方法，化繁为简，快速地判断CAN总线上的各种故障原因，找到故障源完成修复。

关键词：PT-CAN总线;测量;检查方法;CAN线路故障;CAN通信故障;总线故障类型
在宝马汽车上，大量尖端的控制技术应用和车内电氣部件的增加，使得车上的控制单元达到前所未有的数量，在一台顶配的7系760Li车上安装有50多个控制单元负责实现各种各样的功能，这些控制单元联结在一张巨大的网络里交换数据，协同工作。

这几十个控制单元由于重要性，优先性不一样，按照功能和对数据传输需求的高低，分成几种不同的功能组，采用了不同的总线来传输数据。

所以，我们在宝马7系F02上看到了一张庞大无比，异常复杂的总线系统。

不同的总线系统通过网关彼此相连。

复杂的网络构架也给我们的维修工作带来的巨大的挑战。

总线系统故障的排查，是比较费时费力的。

通过F02的控制单元树形图，我们可以看到，不同的总线系统纵横交错，甚至控制单元同时连接了几种不同类型的总线，比如发动机控制系统DME，就连接有PT-CAN总线、PT-CAN2、FlexRay总线。

我们化繁为简，先从PT-CAN来分析，如何快速地判断出故障原因并有效地进行维修。

我们首先要明确两个总线的故障概念：通信故障和线路故障。

1 总线故障关于“通讯故障”
故障码显示CAN通讯故障但没有线路故障，可能是控制模块内部有故障造成该控制模块无法在CAN上通讯。

2 总线故障关于“线路故障”
故障码显示CAN存在通讯故障和线路故障，说明CAN的通讯故障由总线线路故障引起。

所以我们拿到一台车辆，首先要进行故障码的读取，通过故障码快速地区分是属于哪一个种。

如果只有CAN通讯故障，没有线路故障的代码，从读取的控制单元列表中只有一个控制单元没有通信，那么这个那么就只有以下3种可能：
（1）该控制单元内部损坏，无法正常开机工作。

（2）连接该控制单元的CAN线断路，或者唤醒导线断路。

（3）该控制单元的供电或者接地出现问题。

当有“CAN线路故障”时，也有多个控制单元无通讯时，是CAN的线路出现了损坏。

不同类型的总线线路损坏，对应出现以下几种故障现象：
（1）CAN-H或者CAN-L断路，连接在断点之后的控制单元无通信，造成这些控制单元功能故障。

（2）CAN-H或者CAN-L对地或正极短路，造成整个CAN总线瘫痪。

（3）CAN-H对CAN-L短路，造成整个CAN总线瘫痪。

（4）终端电阻损坏，引起整个CAN瘫痪。

（5）某个控制单元的CAN接口损坏，造成整个CAN瘫痪。

我们进行了理论的分析后，需要对PT-CAN进行实际测量。

不管是通信故障和线路故障，都需要通过测量，才能确定故障原因。

测量必须从无通讯的控制单元插头上进行。

我们可以用万用表的直流电压档，在打开电门的前提下，对PT-CAN进行测量。

在标准状态下，正常工作的总线测量数据为：
PT-CAN-L对地：电压大约2.4V。

PT-CAN-H对地：电压大约2.6V。

WUP15唤醒导线：系统电压12V。

测量结果分析：
（1）对于单个控制单元无通讯的问题，如果测量PT-CAN-H、PT-CAN-L、WUP15唤醒线的数据均正常，而且供电和接地也正常，那么说明是控制单元内部损坏，需要更换该控制单元。

（2）如果PT-CAN-H、PT-CAN-L、WUP15唤醒线其中一根或多根电压为零，那么结论是有导线断路，需要按图索骥查看是在哪里有破损，然后维修。

（3）电脑诊断有2个以上控制单元无通讯，但是连接在同一条总线上的其他控制单元均能正常通讯。

如果我们确认了这些无通讯的控制单元供电和接地都正常，而某根CAN线测量电压为零，那仍然是CAN导线的断路故障，只不过是断点往后的CAN线上连接有数个控制单元，他们一起失去了联系。

维修的方案仍然是根据电路图按图索骥，在线束上排查断点。

以上是CAN导线断路或者WUP15唤醒导线断路的分析。

一般来说，PT-CAN断路是比较容易解决的。

下面我们再来分析一下另外一种比较复杂的总线故障类型，那就是PT-CAN短路。

PT-CAN短路的几个情形：
（1）PT-CAN-H或者PT-CAN-L对地或正极短路，造成整个PT-CAN总线瘫痪。

（2）PT-CAN-H对PT-CAN-L短路，造成整个PT-CAN总线瘫痪。

由于PT-CAN无法单线运行，所以无论哪种类型的短路，会造成整条CAN瘫痪，除了有冗余网络设计的控制单元外，该总线上的控制单元都无法通讯。

由于大量的控制单元无法通讯，我们用诊断电脑除了能看到有CAN存在通讯故障和线路故障之外，也能看到大量的故障码，比如K-CAN上的控制单元用户没有收到PT-CAN上发出来的信息而引发的关联故障码。

海量的故障码会对我们的判断造成困扰，从故障码也无法判断是哪里发生了短路。

这种情况下，我们要使用万用表对PT-CAN总线进行短路的测量和排查。

我们首先要找到一个容易拆装的，已经失联无通讯的PT-CAN控制单元，比如电子手刹模块EMF。

然后断开车辆蓄电池接线。

大约等待三分钟直至系统中所有的电容器放完电，再开始测量。

（1）测量在PT-CAN-L和PT-CAN-H导线间是否相互短路。

（2）分别测量PT-CAN-L和PT-CAN-H对地是否短路。

（3）分别测量PT-CAN-L和PT-CAN-H对正极是否短路。

（4）找到带有终端电阻的控制单元，测量终端电阻。

在CAN正常的情况下，终端电阻为60欧姆。

单个测量带有终端电阻的模块，其单个电阻值为120欧姆。

7系F02的终端电阻分别位于组合仪表KOMBI和电动驻车制动器EMF内。

现在，我们已经完成了CAN的断路和短路的测量，已经知道引起故障的原因。

对于简单的单个控制单元的不通讯的问题，可以很快就排查出故障原因。

但是对于短路的故障，比如CAN导线是在哪里发生了短路，或者是在哪个控制单元内导致短路，排查起来仍然是相当困难。

一组CAN线上可能连接有十几个控制单元，分布在全车不同的位置，而且大多数线束是被地毯覆盖，要逐一排查难度相当大。

在这种情况下，我们需要熟练使用宝马原厂电脑的电路图查找功能，仔细研究PT-CAN 总线在车上的网络构架。

通过PT-CAN构架图，可以清楚地知道该PT-CAN总线有多少条分支，各个分支连接的节点是在什么位置，该分支有多少个控制单元在共用。

如图：
比如，我们通过电脑诊断发现EMFDFDFD没有通信，处于断路状态。

那么我们PT-CAN 的电路构架图可以发现，这些控制单元都是属于同一个分支的，那么我们发现这个分支的第一控制单元速度是能正常通讯的，所以PT-CAN导线的断路点应该是位于DD FF之间。

对于短路，我们发现整个PT-CAN都处于崩溃的状态，几乎所有的控制单元都没有通讯，这样就很难检查到短路的地点。

这时候我们仍然需要通过分析PT-CAN构架图，来进行精准的查找。

我们先在车上找出各个PT-CAN分支的节点，然后打开节点，分支处于断开的状态，再进行测量，以此来确定短路点的大概方位，判断出是哪一条线路出了问题。

有些节点只有一条分支，有些节点有数个分支，我们逐一测量，确定是哪条分支的问题，大大缩小了检查的范围。

如图：
在确定是哪条分支出现短路之后，再通过逐一断开分支上控制单元的办法，排除是控制单元引起PT-CAN短路还是PT-CAN自身导线的短路。

3 结论
至此，我们已经通过测量，完成了PT-CAN总线系统的检查，排查出总线系统的故障原因。

我们可以把整个检查的过程归纳为五步法：
（1）根據故障码，判断是控制单元通讯故障还是PT-CAN的线路故障。

（2）从无通讯的控制单元处进行测量，确定是属于PT-CAN导线断路还是短路的故障。

（3）从PT-CAN的节点处，对分支进行测量，缩小检查范围。

（4）断开控制单元，确认故障源是线路本身还是控制单元引起。

（5）确定故障源，修复故障。

以上是用PT-CAN进行的分析，其实车上的其他CAN系统的检查方法也是相同的，比如K-CAN总线、PT-CAN2总线、FlexRay总线，都同类的CAN线，只是他们的测量电压不同而已。

我们只要掌握了CAN线测量的技巧，在面对CAN引发的故障时，就能快速地查找到故障源，极大地缩短查修的时间，提高工作效率。

当然，我们也可以用示波器来替代万用表，通过波形的异常来判断CAN的断路短路情况，但我们采取较为常见的万用表，通过简单的测量，快速地得出结论。

参考文献：
[1]魏健，谢辉.汽车CAN通信系统的检测[J].汽车电器，2007（12）：38-39.
[2]孔德胜.CAN总线技术在汽车上的应用及检测维修[J].黑龙江科技信息，2008（30）.
[3]BMW售后服务总线系统教材.
作者简介：李思衡（1982-），男，广西北流人，本科，研究方向：汽车维修。