奇特的低速CAN总线通信故障

汽车诊断

奇特的低速CAN总线通信故障

中鑫之宝汽车服务有限公司　任贺新

一、故障诊断

一辆2010款大众途锐车，搭载BHR发动机，累计行驶里程约为19万km，行驶中组合仪表上的多个故障灯（电动转向助力系统故障灯、ABS故障灯、前照灯照明距离调节故障灯及空气悬架系统故障灯等）突然点亮，且组合仪表背景灯熄灭，组合仪表右下角的蓄电池电量指示灯归零，同时还伴有空调鼓风机不工作、车窗玻璃无法升降等故障现象。故障现象仅能持续几秒钟，然后一切恢复正常，故障频率不高，也没有规律，有时好几天才出现1次，有时1天出现好几次。

二、故障诊断

用故障检测仪检测，发现网关中存储有多个控制单元无通信的故障代码（图1），且这些控制单元都连接在舒适CAN总线上，由此推断该车舒适CAN总线偶尔无法正常通信。

图1　网关中存储的部分故障代码（截屏）

该车的舒适CAN总线为低速总线，数据传输速率为100 kbit/s，采用双绞线连接，分别传递CAN-H信号和CAN-L信号。CAN-H线和CAN-L线之间没有终端电阻，两者是彼此独立工作的。低速CAN总线支持单线模式，当CAN-H线或CAN-L线其中一条导线出现故障时，比如断路、对搭铁短路或对正极短路，系统仍然可以工作；当CAN-H线和CAN-L线相互短路时，两条CAN线上的信号电压是相同的，系统会关闭CAN-L线，只使用CAN-H线通信。

如图2所示，在不发送信号时（隐形状态），CAN-H线上的电压约为0 V，CAN-L线上的电压约为5 V；当发送信号时（显性状态），CAN-H线上的电压约为4 V，CAN-L线上的电压约为1 V。

图2　正常时舒适CAN总线的信号波形（截屏）

低速CAN总线一般不容易出现无法通信的故障，毕竟CAN-H线和CAN-L线同时损坏的概率很低，还有一种可能是某个控制单元损坏，造成整个舒适CAN总线都无法通信，但具体是哪个控制单元损坏不得而知，首先得想办法采集故障出现时的数据。经过反复试车发现，在尽可能多地使用车上的电器设备（比如接通前照灯、雾灯、危险报警灯、音响和空调，反复按喇叭，以及反复升降车窗玻璃）时，故障出现的频率较高。

用pico示波器测得故障出现时舒适CAN总线的信号波形如图3所示，分析认为，CAN-H线和CAN-L线上在重复传递两组不同的电压波形，即CAN-H线在传递一组数据，与此同时CAN-L线在传递另一组完全不同的数据。用pico示波器诊断软件自带的串行译码功能对舒适CAN总线的信号波形进行译码（图4），发现CAN-H线上数据（蓝色波形）的ID为404，CAN-L线上数据（红色波形）的ID为408。由于每个ID只能对应一个控制单元，因此CAN-H线和CAN-L线上的信息是由2个控制单元分别发送的。

图3　故障出现时舒适CAN总线

的信号波形（截屏）

图4　对舒适CAN总线的信号

波形进行译码（截屏）

故障出现时CAN总线上仍能保持规律的电压波形，暂时排除线路存在问题的可能。这个故障很奇怪，由于某种原因造成CAN-H线和CAN-L线上发送的信息不一致，控制单元无法识别CAN总线上传递的信息，以致整条舒适CAN总线上的控制单元均暂时失去通信。由于没遇到过这种故障，只好仔细地分析波形，结果意外地发现舒适CAN总线偶尔处于单线模式（图5），有时是CAN-H线上的信息缺失，有时是CAN-L线上的信息缺失，另外还注意到，故障发生前会连续出现几次单线发送信息的情况。

图5　舒适CAN总线偶尔处于

单线模式（截屏）

真的有控制单元处于单线模式吗？再次用故障检测仪检测，发现前部车身控制单元、后部车身控制单元、组合仪表、网关及左后车门控制单元等中存储的故障代码“单线的舒适/便捷功能数据总线组，断路，静态”无法清除。读取网关中舒适CAN总线的通信数据流（图6），发现只有左后车门控制单元处于单线模式，其他控制单元均能正常通信。拆下左后车门内衬，测量左后车门控制单元与网关（该车的网关集成在组合仪表中）之间的舒适CAN总线是否导通，发现橙/棕色的CAN-H线断路了，“飞线”搭接左后车门控制单元与网关的CAN-H端子，所有故障代码均变为偶发状态，且舒适CAN总线的通信数据流也恢复正常，说明这就是故障原因。

图6　网关中舒适CAN总线

的通信数据流（截屏）

顺着线路查找断路点，最终在驾驶人侧B柱下方发现问题，此处CAN-H线的接点进水腐蚀（图7），上面的3根线分别连接至网关、左后车门控制单元及驾驶人侧座椅控制单元，其中网关与驾驶人侧座椅控制单元的线路连接很牢固，而左后车门控制单元的线路只是稍微挨着一点，用手轻轻一拽就掉了，说明故障是由左后车门控制单元的CAN-H线虚接引起的。为验证推断的准确性，人为将左后车门控制单元的CAN-H线断开，用故障检测仪读取故障代码，发现仍然是之前的那几个控制单元记录舒适CAN总线处于单线模式的故障信息，同时还发现，每当升降左后车窗玻璃时，之前的故障现象就会出现。

图7 CAN-H线的接点进水腐蚀

三、故障排除

修复驾驶人侧B柱下方的CAN-H线接点后反复试车，故障未再出现，交车半个月后回访客户，车辆使用一切正常，故障排除。

四、故障总结

CAN总线使用两条导线传递信息，为了消除干扰，控制单元在接收信息时使用差分信号，即用CAN-H线的电压减去CAN-L线的电压，以此确保数据能够可靠传输。舒适CAN总线进入单线模式后，抗干扰能力和容错能力下降，在网络通信繁忙时容易出现工作不正常的情况。