汽车CAN总线常见故障类型及诊断方法

CAN 总线作为一种先进的汽车电子系统通信协议，它由德国Bosch（博世）公司在20 世纪80 年代（1983)，为解决众多的测量控制部件之间的数据交换问题而开发的一种串行数据通信总线，具有高性能、高可靠性、易开发且低成本的特点，已经得到了广泛地应用。

在汽车上，CAN 总线通信一般由导线、收发器、控制器和终端电阻组成（图1 所示）。其中导线由一组双绞线组成，分为CAH-H（高速总线/颜色为单色）与CANLow（低速总线/颜色为双拼色）；收发器负责接收和发送网络上共享的信息；控制器对收到和发送的信号进行“ 翻译”；终端电阻可以阻止CAN 总线信号产生对变化电压的反射。

以大众车型为例，根据CAN控制器的功能和控制器之间的连接关系，可将车载网络划分为舒适CAN、诊断CAN、信息娱乐CAN、底盘CAN、驱动CAN、驾驶辅助CAN 等多个局域网，各个局域网之间通过网关构成一个完整的汽车网络体系。

在整车实际中导线是由一组双绞线组成，实现各控制单元之间通信；控制器和收发器都集成在控制单元中，比如天窗控制单元等；终端电阻集成在部分控制单元中，如网关控制单元等。因此CAN 总线网络在实车上的主要载体就是双绞线及各控制单元（图2 所示）。基于过往分析经验，对这两部分所产生的故障进行了梳理，总结了常见的故障类型。

第一种类型，CAN 总线线路问题（短路/断路）。不同类型的控制单元发生短路或断路时，整车故障表现也是不一样的（下页表1 所示），不参与防盗的控制器（比如车门控制器等）CAN 总线短路会导致整车无法启动，发生断路时则仅该控制器功能无法使用，整车仍然可以正常启动；但参与防盗的控制器（比如发动机控制单元等）CAN 总线短路或断路时，整车都会无法启动。常见的防盗控制器及不参与防盗的控制器（表2 所示）。

第二种类型，控制单元问题（收发器/控制器等）。一旦控制器内部组件出现问题，会导致该控制器功能无法使用或整车无法启动（下页表3 所示）。比如：进入及启动控制单元的控制器出现问题会使CAN 总线短路，导致整车无法启动；组合仪表收发器出现问题会使信号传输出现问题，导致仪表语言显示错误问题。

针对已总结的两种CAN 总线常见故障类型，基于对大量缺陷案例的总结，梳理出了对应的诊断方法。

在识别故障阶段，首先通过专业的故障诊断仪来获取基本故障信息，以大众车型为例，如控制单元故障码提示“ 控制单元无法识别”“CAN 系统有故障”“CAN 总线单线运行模式”等信息时则表示很可能是CAN 总线问题。

在问题分析阶段，由于控制单元内部元件处于密封状态且没有专业的分析工具，如强行的拆装会导致控制单元内的其它部件损坏，为此在处理CAN 总线问题时，优先对线路进行排查，如果线路排查一切正常，最后可通过更换新的控制单元来验证缺陷是否消除。

CAN 总线线路排查的主要工具是电压表，可通过蜂鸣挡及电压挡来测量线路是否存在断路及短路缺陷。

当CAN 总线发生断路时，总线电压一直为0V（正常电压为2.5V 左右）。分析第一步应检查控制单元外观是否存在明显损坏，同时也要关注对应针脚状态。第二步检查线束插头的针脚及端子连接，是否存在端子退出、针脚顺序错等问题。第三步检查对接插头及线束节点，对接插头要重点检查端子连接，节点位置要确定节点的包裹及压合状态，两者检查的前后顺序需要结合零件拆装及难易程度择优进行。第四步通过单股测量确定是否为连接线束问题。如以上检查都没问题可通过更换新的控制器。具体诊断方法（表4 所示）。

案例分享：整车空调功能不可用。故障表现为:操作空调面板无反应且空调无法开启，通过诊断仪获取故障码“ 空调控制单元无通信”，首先通过电路图确定空调控制单元的供电保险，借助电压表测量供电保险电压12V 正常；将空调控制单元拆下检查对接插头及控制单元外观正常；测量供电/搭铁及CAN 总线电压，发现CAN-H 电压0V（正常为2.5V 左右），CAN-Low 电压为2.5V；查找电路图确定空调控制单元CAN 线的连接状态（空调控制单元－ 左下对接插头－仪表内线束节点－网关控制单元），对比节点位置与对接插头的插件数量及难易程度，确定优先检查对接插头，将覆盖件拆除找到对接插头，检查插头连接状态及端子无明显异常；断开插头通分段测量，发现连接网关控制单元一端有电压，另一侧无电压。电压表测量对接插头至空调控制单元CAN 线不通，对连接线束检查发现在左下护板内侧线束被护板卡子压断，修复缺陷故障消除。

当CAN 总线发生短路时，可借助电压表的蜂鸣挡测试CANH与CAN-Low 之间是否通路，由于局域网下的控制器都是并联连接的（图3 所示），测量时可通过任意一个控制单元测量（同局域网下）。

分析第一步可按照特定诊断方法进行（表5 所示）。首先从断开控制单元开始，优先排除控制单元本身问题同时检查对接插头的装配及端子状态，必要时可将插头的塑壳拆除以便更细致地查看端子位置。如果该局域网下控制单元比较多且有些控制单元需要拆很多覆盖件才能找到，则可通过电路图确定是否存在公共的对接插头及线束节点，综合对比拆装的复杂程度哪个容易排查就从哪个开始；第二步检查对接插头及线束节点，对接插头要重点检查端子连接，节点位置要确定节点的包裹及是否存在铜丝外漏，两者检查的前后顺序需要结合零件拆装及难易程度择优进行；第三步可断开节点通过分段测试，单股测量确认是否为连接线束问题。如以上检查都没问题可通过更换新的控制器。

案例分享：整车无法启动，故障表现为整车无法通电及点火，双闪警示灯打开时只有两侧后视镜灯亮，通过诊断仪获取故障码为“舒适CAN 系统存在故障”。首先可以通过故障码找到分析的切入点“ 舒适CAN 总线”，查找车型的电路图找到和舒适CAN 总线相关的控制器，通过电压表测量总线状态，确定CAN-H 与CAN-Low之间短路（总线休眠之后测量）；其次对舒适CAN 网络各控制器断开测试，故障没有消除；对控制器及对接插头进行检查，没有发现问题；通过电路图确认没有对接插头，线束节点有1 处在仪表蒙皮下方，拆除仪表覆盖件确认节点的包裹状态，排除CAN-H 节点和CAN-Low 节点之间短路（CAN-H与CAN-Low 节点之间一般为错位包裹）且包裹完整；将线束节点断开通过分段测试及单股测量确定天窗CAN 短路；将天窗CAN 线断开整车可以启动，检查线束走向确定仪表结合与车身结合位置线束挤压短路，修复缺陷故障消除。以上是经过大量案例及过程梳理，总结出的关于汽车CAN 总线在短路及断路问题发生的诊断方法，通过以上诊断方法，可以更高效地进行CAN 总线的故障排除，减少诊断时间，提高分析效率。

CAN 协议具有高度可靠性、高速传输、低成本等优点，它可以在汽车电子设备之间传递信息，使得各个电子设备能够相互协调工作，从而提高了整个汽车系统的可靠性和效率。本文通过对CAN 总线故障类型总结及诊断方法的介绍，为汽车电子系统的维护和故障排除提供了参考。在实际应用中，应根据具体情况选择合适的诊断方法，以提高故障诊断的效率和准确性。