汽車CAN總線控制系統故障診斷探討

啟云_9137 2018-04-27

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摘要：一般高檔的汽車都裝有幾十個微機控制器、上百個傳感器和執(zhí)行器，不但線束極為復雜，而且一直存在集中控制和分散控制的矛盾。為此德國博世公司開發(fā)了一種設計先進的解決方案――CAN現場總線，并以取得國際標準化組織（ISO11898）認證的同，國際上一些大的半導體廠商也積極開發(fā)支持CAN總線的專用芯片，促進了CAN總線技術在轎車中的廣泛應用。CAN是廣泛應用了電子產品的系統，它的故障與傳統的線路有很大的區(qū)別，在修需時不能簡單的采用傳統的維修方式，隨著CAN總線技術的廣泛采用，CAN總線的故障診斷排除也成為人們目前必須研究、重視的問題，通過對CAN總線的組成、原理、特點的分析，闡述了如何正確的排除CAN總線故障。
　　關鍵詞：CAN總線技術；優(yōu)點；故障診斷排除
　　中圖分類號：TU 文獻標識碼：A文章編號：1672?3198（2012）10?0165?02
　　
　　
　　0 前言
　　今天，世界上主要生產汽車的廠家多數在轎車上配有CAN局域網。CAN-BUS網絡將車輛控制系統簡化為節(jié)點模塊化。在基于現場總線的分布式控制中，任何傳統意義上的傳感器和執(zhí)行器都可以與同一現場的節(jié)點組合，構成節(jié)點模塊，因此CAN-BUS網路極大的優(yōu)化了汽車控制系統。對于汽車CAN總線控制系統的維修，應根據CAN總線控制系統的結果和控制回路具體分析，以便做出正確的故障操作，以排除總線故障。
　　 1 CAN總線
　　 CAN總線是Controller Ares Network的簡稱，汽車上的控制局域網絡可以歸納為現場總線類，當然還有它自身的一些特點，現場總線是在工業(yè)過程控制和生產自動化領域發(fā)展起來的一種網絡體系。這些領域應用的電子裝置，如傳感器、執(zhí)行器和調節(jié)器等非常多。隨著技術和智能程度的增加，這些裝置通過通信網絡連接實現信息的傳送的需求不斷增加，技術條件也不斷成熟。在20世紀80年代產生了用于這種功能的通信網絡，即現場總線，并形成了一些現場總線技術需求標準?，F場總線定義為在現場和安裝在控制室先進自動化裝置中的一種串行數字通信鏈路。
　　 1.1 總線的組成
　　現場總線是由兩大部分組成的，即數據傳輸和節(jié)點如圖1。
　　
　　
　　圖1在總線系統中節(jié)點包括控制單元和總線輔助設備，控制單元由一個控制器、一個收發(fā)器、兩個數據傳輸終端組成，與傳統汽車微機控制系統的控制器ECU相比，控制單元在硬件上多了專門的總線接口裝置，并有相應的軟件即通信標準的支持，傳統意義上的傳感器、執(zhí)行器稱為總線輔助裝置，同一現場的一個或多個輔助裝置與控制器組合，構成總線模塊稱為節(jié)點。
　　 1.2 總線的工作原理
　　某一節(jié)點是一個相應傳感器的節(jié)點，控制單元的任務是將傳感器信號轉為符合總線協議的數據以串行通信的方式發(fā)送到網絡上，每個信息稱為一幀，以固定的周期發(fā)送到網絡上。例如奔馳220的點火開關節(jié)點（N73控制單元）就是一個這樣的模塊，這個節(jié)點的主要作用就是將點火開關信號發(fā)送到網絡上。
　　總線模塊2是一個執(zhí)行器節(jié)點，控制單元從總線上獲得控制系統的傳感器信息，然后進行決策給執(zhí)行裝置發(fā)送指令，同時還可以將控制信息發(fā)送到網絡。
　　在理論上現場總線中的每個傳感器和執(zhí)行器都可以單獨與控制器結合成節(jié)點。我們通常把同一現場的多個傳感器和執(zhí)行器與控制單元結合組成節(jié)點即總線模塊，并通過數據線將各節(jié)點連接起來構成現場總線。模塊3就是具有多個傳感器和執(zhí)行器的節(jié)點，這些傳感器和執(zhí)行器可以分屬于不同的控制系統，控制單元接收總線上的信息和節(jié)點上傳感器的信號，然后進行決策給執(zhí)行器發(fā)出指令，同事可以將傳感器信息和控制信息發(fā)送到網絡。
　　 1.3 總線的優(yōu)點
　　通過CAN總線，傳感器、控制器、執(zhí)行器由串行數據連接起來，其通訊協議相當于ISO/OSI參考模型中的數據鏈路層，網絡可以根據協議探測并糾正數據傳輸過程中因電磁干擾而產生的數據錯誤。CAN總線網絡配置比較容易，允許任何節(jié)點間直接通信，而無需將所有數據全部匯總到計算機后進行處理，具體歸結出以下優(yōu)點：
　　（1）經濟性好。
　　一對n結構，連接n個總線模塊雙向傳輸多個信號，節(jié)省了電纜費用，安裝簡單，維護方便。
　　（2）可靠性高。
　　精度高，系統穩(wěn)定性就高，現代數字信號傳輸技術抗干擾能力強。
　　（3）可控性好。
　　現代轎車通過總線介入故障診斷儀，可以對所有控制單元進行編碼和故障診斷。
　　（4）綜合性好。
　　現場總線模塊具備智能和綜合能力，既可監(jiān)測、變換、補償、傳送信息，又能接受、控制和運算信息，同時還可以兼做網關，實現總線模塊多用化。
　　（5）開放性好。
　　現場總線為開放互聯網絡，所有的技術和標準都是公共的，對于制造商只能在其體系結構、工藝等方面保留特色，使其質量提高，同時為網絡設備的擴展提供了空間。
　　（6）互換性和互操作性強。
　　按照統一標準生產的總線設備，可以實現不同廠家的互換。
　　 2 CAN總線控制系統的維修
　　對于汽車CAN總線控制系統的維修，應該根據CAN總線控制系統的結構和控制回路具體分析。可以借助專用的檢測設備解決絕大部分總線故障，并可進行模塊的匹配和調試。
　　 2.1 引起汽車CAN總線控制系統的故障原因
　　（1）汽車電源系統引起的故障。
　　（2）汽車CAN總線控制系統的鏈路故障。
　　（3）汽車網絡信息傳輸系統的節(jié)點故障。
　　2.2 借助不同的診斷工具對系統故障進行分析
　　在分析的過程中通過個人的經驗外加診斷工具來進行。
　　（1）用萬用表進行CAN總線故障查詢。驅動CAN數據總線上最常見的故障可以用VAS5051上的萬用表/電阻表來診斷，有些故障需使用VAS5051上數字存儲式示波器來判斷。
　　（2）可以通過示波器顯示CAN總線常見故障的波形。
　　 2.3 實例說明
　　用VAS5051電腦診斷儀對舒適CAN數據總線的故障診斷步驟：
　　（1）故障查詢。進入功能碼2，查詢舒適系統中央控制單元是否儲存故障碼。在故障診斷和檢測過程中，通過CAN總線傳遞信息的所有控制單元均被認為是一個完整系統。不同車型的中央控制單元CAN數據總線故障代碼在其相應的維修手冊中能夠找到。查詢出故障碼后可以參考維修手冊確定故障部位及原因。
　　（2）數據流的讀取，進入功能碼08，讀取舒適系統中央控制單元的12組數據流。
　　（3）匹配和調試。有些車型提供了個性化的功能，可以為每個車主提供不同的個性化服務。例如有一部車輛裝備了兩個電動窗，車主要求按一次遙控器，只打開一個車門鎖，而原有的配置是車輛按一次遙控器，打開所有車門鎖，那么進行下列的操作就可以達到客戶的個性要求。
　　 ①輸入46進入舒適系統。
　　 ②選擇功能號07。
　　 ③查表1得知只打開一個車門的故障代碼是00256，那么輸入此號碼，就實現了駕駛員的要求。
　?。?）CAN診斷維修步驟。
　　 ①查出CAN數據總線的故障碼。
　　 ②準備好診斷工具萬用表，還要知道相關電路圖，記不住可以找出相關的參考圖，電路圖是進行總線故障診斷的重要依據，對于診斷儀提出的故障要依據線路圖進行排除，對于診斷儀不能診斷的故障，依據電路圖進行人工診斷。
　　 ③按照電路圖，通過萬用表測量數據總線的故障點。如果未查出故障，要先清除故障碼，再拔下所有車門插頭再依次插好，讀取數據模塊012組的顯示區(qū)1，根據顯示的情況判斷某個控制單元的故障，并進行更換。
　　本文通過對CAN總線的組成及原理的分析，給出了CAN總線的故障診斷工具及排除的方法，使我們能夠解決越來越多的帶有CAN總線技術的總線故障。
　　參考文獻
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