途安汽车CAN总线系统原理及故障诊断.pdf

２．舒适系统ＣＡＮ总线 舒适系统ＣＡＮ总线的速率达到 ｌＯＯｋｂｉｔ／ｓ。没有终端电阻，且高低 ＣＡＮ总线分离，即任何一根ＣＡＮ总 线断路，ＣＡＮ总线系统不受影响。舒 适系统ＣＡＮ总线的组成如图４所
万方数据
示。舒适系统ＣＡＮ数据总线主要连 接８个控制单元，包括中央控制单元 及４个车门的控制单元。舒适系统 ＣＡＮ数据总线的数据传递主要有６ 方面的功能。即：中央门锁、电动车 窗、照明开关、自动空调、后视镜加热 及记忆座椅功能。控制单元的各条传 输线以星状汇聚到一点，这样做的好 处是，如果一个控制单元发生故障， 其它控制单元仍可发送各自的数据。 由于舒适系统ＣＡＮ总线系统中的数 据可以用较低的速率传递，所以发送 器性能比驱动系统 发送器’性能低。
“ＯＮ”档时，防盗模块内通电，激励器 车辆的点火钥匙，防盗模块会传送 点亮或闪烁：可能是仪表板线束连接
产生磁场，激发防盗钥匙内部的晶 信息到动力系统控制模块，从而中
器接触不良，或者防盗系统中的线路
片。品片受激发后发出信号，由集成 电路收到后变为频率信号。由防盗模
止起动继电器和发动机内燃油的传 送。当防盗模块识别到正确的起动
汽车诊所ＡＵＴＯＭＯＢＩＬＥ ＭＡＪ恻ＡＮｃＥ
途安汽车ＣＡＮ总线系统原理＆故障诊断
口广东／毛彩云 吕恩利 陆华忠
自２０世纪８０年代以来，随着集 成电路和单片机在汽车上的广泛应 用，汽车上的电子控制单元越来越 多，比如电子燃油喷射装置、防抱死 制动装置、安全气囊装置、电控门窗 装置和主动悬架等等。在这种情况 下，如果仍采用常规的布线方式，即 点对点的单一通讯方式，将导致汽车 上的电线数目急剧增加，连接线可达 到７００～１０００条，使得电线的质量占 到整车质量的４％左右。另外，复杂的 电路也降低了车辆的使用可靠性，并 增加了维修的难度。现代汽车要求电 控单元之间能够有效、快速地传递信 息，网络通信的发展成为必然，因此 电控单元的ＣＡＮ总线网络控制应运 而生。
结构和控制回路进行具体分析。一般 来说，引起汽车多路信息传输系统故 障的原因有三种。
１）汽车电源引起的故障 汽车数据总线系统的核心部分 是含有通讯ＩＣ芯片的电控单元，电 控单元的正常工作电压在１０．５— １５．ＯＶ的范围内。如果汽车电源系统 提供的工作电压低于该值，就会造 成一些对工作电压要求高的电控单 元出现短暂的停止工作，从而使整 个数据总线系统出现短暂的无法通 讯。 ２）多路信息传输系统链路故障 当汽车数据总线系统的链路（或 通讯线路）出现故障时，如：通讯线路 短路、断路，以及线路物理性质引起 的通讯信号衰减或失真，都会引起多 个电控单元无法土作，或引起电控系 统错误动作。判断是否为链路故障 时，一般采用示波器或汽车专用光纤 诊断仪，观察通讯数据信号是否与标 准通讯数据信号相符。 ３）节点故障 节点是指汽车数据总线系统中 的电控单元，因此节点故障就是数据 总线中的电控单元自身有故障。它包 括软件故障和硬件故障。软件故障即 传输协议或软件程序有缺陷或冲突， 从而使汽车数据总线系统通讯出现 混乱或无法工作，这种故障一般成批 出现，且无法维修。硬件故障一般是
２．ＰＡＳＳＫＥＹ ｍ防盗系统
给动力系统控制模块（ＰＣＭ），ＰＣＭ确 率有万亿组。ＰＡＳＳＫＥＹ ｍ防盗系统
１）工作原理
认后解除防盗。
控制原理如图２所示。
这种防盗系统目前在别克君威
对于ＰＡＳＳＫＥＹⅢ防盗系统，如
２）常见故障及解决办法
轿车上普遍采用。当点火开关位于 果防盗模块没有识别到正确的起动
①防盗指示灯（ＳＥＣＵＲＩＴＹ灯）
ＣＡＮ是控制器局域网络 （Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）的简称，
一、ＣＡＮ总线系统的类别 ＣＡＮ数据总线由控制单元、收 发器、数据传输终端和数据 不同的控制器之间的信息传送方式 是广播方式。也就是说，每个控制单 元不指定接收者，把所有信息都发送 出去，由控制器自主选择是否接收信 息。 １．根据导线类型分类 ＣＡＮ总线系统可以分为单线、 双线和无线三种传输方式。单线传输 如ｕＮ总线，在ＣＡＮ系统中，一般采 用双线传输，无线传输如蓝牙传输， 又叫Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ总线ｏ ２．根据网络传输速度分类 ＳＡＥ车辆网络 委员会将汽车传输
ＣＡＮ总线 信息系统主要
包括音响系统、车
载电话系统等。信 息系统ＣＡＮ总线 的传输速率为
ｌＯＯｋｂｉｔ／ｓ。
４．诊断系统 ＣＡＮ总线
诊断系统
图２ ＣＡＮ总线系统的５个子系统
ＣＡＮ总线用于诊 断仪器和相应控制 单元之间的信息交
换，它被用来代替 原来的Ｋ线，称之 为虚拟Ｋ线。诊断
系统ＣＡＮ总线通 过网关转接到相应 的ＣＡＮ总线上，诊
图３驱动系统ＣＡＮ总线的组成
断系统ＣＡＮ总线 的传输速率为
５００ｋｂｉｔ，８。
５．仪表系统
ＣＡＮ总线 汽车仪表是汽
车与驾驶员进行信 息交流的窗口，具 体包括：转速表、温
度表、燃油表、里程 表、防盗灯、高温
灯、燃油低位报警
图４舒适系统ＣＡＮ总线的组成
７ 汽车维伯Ｆ ２００８．５
７
汽车诊所棚ＭＯＢＩＬＥ ＭＡＩ删ＡＮｃＥ
通讯芯片或集成电路故障，造成总线 系统无法正常工作。
２．故障诊断案例 １）喇叭不响 一辆２００５款上海大众途安汽 车，采用ＢＬＺ ２．０Ｌ型发动机和０９Ｇ 型手，自动一体变速器，累计行驶里 程４．６５万ｋｍ。该车在使用中出现喇 叭不响的故障现象。， 连接Ｖ．Ａ．￥５０５１故障诊断仪，进 入地址“１６”（转向柱电子装置），进入 “０２”功能查询故障码，调出“０１４２６” 故障代码，其含义是“方向盘中心控 制装置Ｅ２２１无信号，与转向柱电子 装置控制单元Ｊ５２７失去通信“。更换 Ｅ２２１芯片，再对转向系统进行设定 （包括转向助力大小的设定、转向极 限位置的设定），故障解除。 ２）换档后无法加速。ＥＰＣ灯点亮 首先连接故障诊断仪，读取故障 码为“１６９５５”，其含义为“制动灯开关 故障”。关闭发动机，对制动灯开关进 行检查，当点火开关打开时，制动灯 常亮（这是不正常的），而关闭点火开 关后，制动灯就能正常工作。接下来， 对制动灯开关电路进行检查。在点火 开关打开时，拔下制动灯开关线束 （将输入信号切断），但制动灯还是常 亮。再次检查车载网络系统和发动机 控制单元，均无故障码。 查阅该车电路图（见图５），从工 作原理上分析故障的可能原因。图５
组合开关左侧的Ｆ是一个常开 开关，踩下制动踏板后，开关导通，此 时有电压信号通过Ｔ８０１２３号脚输入 发动机控制单元Ｊ２２０。发动机控制单 元和车载网络控制单元也参与了制 动灯的控制。在点火开关打开时，发 动机控制单元认为已踩制动踏板，然 后通过ＣＡＮ网络将信号传输给控制 单元，点亮制动灯。
根据上述工作原理，首先检查发 动机控制单元对制动灯的控制。拔下 发动机控制单元线束，打开点火开 关，制动灯工作正常。检查制动灯开 关线束，发现Ｔ８０１５ｌ号脚在没踩制 动踏板时无电压，Ｔ８０１２３号脚在踩制 动踏板时电压正常。由图５可知，制 动灯开关由保险丝ＳＢ７供电。经检 查，发现保险丝ＳＢ７已烧断。更换该 保险丝，故障排除。
中控锁、座椅调节、灯光照明等控制。 Ｂ类面向独立模块间数据共享的中 速网络，位速率一般为１０～１００ｋｂｉｔ／ｓ， 主要应用于电子车辆信息中心、故障 诊断、仪表显示、安全气囊等系统。Ｃ 类面向高速、实时闭环控制的多路传 输网络，最高位速率达１Ｍｂｉｔ／ｓ，主要 用于发动机和自动变速器的动力控 制、防滑控制、悬架控制等系统。到目 前为止，满足Ｃ类网络要求的汽车控 制局域网只有ＣＡＮ协议。
断路。 ②防盗指示灯（ＳＥＣＵＲＩＴＹ灯）
块判别频率是否正确，每个芯片有一 车辆的点火钥匙后，车身控制模块 不工作：可能是仪表板线束连接器接
个固定的频率，永远不可改变（同一 （ＢＣＭ）会向动力系统控制模块 触不良，或者防盗模块本身出现故
辆车的两把钥匙也均不相同）。防盗 （ＰＣＭ）发送燃油启用信号，从而允 障。
Ｊ２２０发动机控制单元
万方数据
图５制动灯开关电路
中的Ｆ和Ｆ４７（制动灯开关）是～个 组合开关，Ｆ４７是制动踏板信号开 关。是常闭开关，即未踩下制动踏板 时，只要点火开关打开，就有～个 １２Ｖ的电压信号通过Ｔ８０１５１号脚输 入发动机控制单元Ｊ２２０。当踩下制动 踏板时，Ｆ４７断开，电压信号消失， Ｊ２２０以此判断汽车在进行制动，从而 对发动机输出转矩进行调节，以利于 制动控制。
３．根据不同性能要求分类 ＣＡＮ总线系统可以分为５个不 同的区域，它们分别为驱动系统、舒 适系统、信息系统、多功能仪表、诊断 总线５个局域网。这５个局域网通过 网关连接，如图２所示。 二、ＣＡＮ总线各子系统的结构
原理 １．驱动系统ＣＡＮ总线 途安汽车驱动系统ＣＡＮ总线的
组成如图３所示。驱动系统ＣＡＮ数 据总线主要连接３个控制单元，它们 是发动机控制单元、ＡＢＳ控制单元及 自动变速器控制单元。驱动系统 ＣＡＮ总线的速率是所有ＣＡＮ总线 中最高的，达到５００ｋｂｉｔ／ｓ，采用终端 电阻结构，且高低ＣＡＮ总线为环状 结构，即任何一根ＣＡＮ总线断路，则 ＣＡＮ总线系统停止工作。驱动系统 ＣＡＮ总线可以同时传递１０组数据， 发动机控制单元５组，ＡＢＳ控制单元 ３组，自动变速器控制单元２组。驱 动系统ＣＡＮ总线数据传递的优先权 顺序为：ＡＢＳ控制单元一发动机控制 单元一自动变速器控制单元。在动力 传动控制系统中，数据传递应尽可能 快速，以便及时利用数据。
３．信息系统
灯、机油压力灯、安全带灯、手制动灯 等。仪表系统ＣＡＮ总线的传输速率 为ｌＯＯｋｂｉｔ／ｓ。
三、ＣＡＮ总线系统的故障诊断 １．故障机理分析 装有ＣＡＮ总线系统的车辆出现 故障时，应首先检查汽车多路信息系 统是否正常，因为如果多路信息传输 系统有故障，则整个汽车信息传输系 统中的部分信息无法传输。对于汽车 多路信息传输系统故障的检测与维 修，应根据多路信息传输系统的具体
模块确认接收的频率正确后，将密码 许车辆起动。
此外，ＰＡＳＳＫＥＹⅢ防盗系统由
（防盗模块本身有一个燃油启用密ＰＡＳＳＫＥＹ １１Ｉ模块的频率记忆 于是励磁产生信号，因此易受周围磁
码，每个模块都只有一个密码）发送 区可储存１０个频率，防盗钥匙的频 场的影响。口
万方数据
汽车诊所 ＡＵＴＯＭＯＢＩＬＥ ＭＡＩＮＴＥＮＡＮＣＥ
上述三类网络均向上涵盖，即Ｃ 类网络能同时实现Ｂ类和Ａ类的功 能，Ｂ类支持Ｃ类的功能。但是，不同 位速率或不同协议的网络必须设置 网关。
由于不同区域ＣＡＮ总线的速率
ＣＡＮ总线是一种串行多主站控制器 局域网总线，它是德国Ｂｏｓｃｈ公司为 解决现代车辆中众多的控制和数据
网络分为Ａ、Ｂ、Ｃ 三类。Ａ类面向传 感器／执行器控制
交换问题而开发出的一种现场总线 通信结构，它具有很高的网络安全 性、通讯可靠性和实时性，而且简单
的低速网络，数据 传输位速率通常只 有ｌ～１０ｋｂｉｔ／ｓ，主要
嚣藿誊囊
实用，网络成本低。
应用于电动门窗、
图ｌ ＣＡＮ总线系统的组成
夺··争··争·寺··÷·专·夺·夺·寺·争·专·—争·孛·ｔ争·—｝·ｔ争··争·寺···争·夺··争·专·寺··争·—串··串·÷··争··｝··争·夺·专··夺·夺··争··夺··｝·—争··争··争·÷·÷··争·夺·夺·争—｝啼··争—争·
通过以上两个维修案例我们不 难看出，维修带有ＣＡＮ总线的车 辆，必须通过专用故障诊断仪器调
出故障代码，再根据故障代码的 提示查找故障原因，而不能简单 地根据故障现象来判断故障原 因。第一个案例中故障现象是喇 叭不响，但故障原因却是转向控 制装置有问题，从表面上看喇叭 和转向系统是没有关系的，但它 们是同一链路的。第二个案例中 故障现象是换档后无法加速，同 时仪表板上的ＥＰＣ灯点亮，但故 障原因却是制动灯的保险丝ＳＢ７ 烧断，由于制动信号是要影响发 动机工作的，发动机工作不正常， ＥＰＣ灯就会报警。口
和识别代号不同，因此一个信号要从 一个总线进入到另一个总线区域，必 须改变它的识别信号和速率，以能够 让另一个系统接受，这个任务由网关 （Ｇａｔｅｗａｙ）来完成。
另外，网关还具有改变信息优先 级的功能。如车辆发生碰撞事故，安 全气囊控制单元会发出负加速度传 感器的信号，这个信号的优先级在驱 动系统中是很高的，但转到舒适系统 后，网关调低了它的优先级，因为它 在舒适系统中的功能只是打开车门 和车灯。