CAN總線故障定位及解決辦法

引入 當(dāng)前市場(chǎng)行業(yè)發(fā)展

CAN總線雖然有強(qiáng)大的抗干擾和糾錯(cuò)重發(fā)機(jī)制，但目前CAN大量地運(yùn)用于電動(dòng)汽車、充電樁、電力電子、軌道交通等電磁環(huán)境比較惡劣的場(chǎng)合，因此對(duì)CAN總線的抗干擾能力也會(huì)存在挑戰(zhàn)，所以對(duì)CAN總線的抗干擾能力需要加以重視。

工作機(jī)制

當(dāng)CAN總線出現(xiàn)故障或數(shù)據(jù)傳輸異常時(shí)，往往會(huì)出現(xiàn)多種奇怪的故障現(xiàn)象，干擾也會(huì)導(dǎo)致幀錯(cuò)誤增加，重發(fā)頻繁，正確數(shù)據(jù)不能及時(shí)到達(dá)，將會(huì)大大影響工作的效率和質(zhì)量。

想要確定CAN總線故障在哪里，然后更有目標(biāo)性的去解決它，首先我們要了解有哪些常見的故障現(xiàn)象。根據(jù)故障現(xiàn)象和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖來對(duì)故障原因進(jìn)行初步定位，結(jié)合相關(guān)的診斷儀器進(jìn)行診斷，通過診斷結(jié)果目標(biāo)明確，查找到具體的故障部位以及原因。

CAN總線常見故障現(xiàn)象

1、儀表板顯示異常，不停跳變

2、車輛無法正常啟動(dòng)，啟動(dòng)后無法熄滅

3、車輛某些電控系統(tǒng)功能失靈

4、電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)異常，動(dòng)力供應(yīng)變化巨大等。

這是因?yàn)橄嚓P(guān)數(shù)據(jù)或信息是通過CAN總線傳輸?shù)?，如果傳輸失敗，那么?huì)產(chǎn)生多種連帶故障，甚至造成整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)癱瘓。

CAN故障通常有短路原因?qū)е拢?strong>CAN線短路、對(duì)電源短路、對(duì)地短路、也有斷路原因導(dǎo)致，如CAN L或者CAN H斷路，還有可能是線路相互接反。

CAN總線故障定位

節(jié)點(diǎn)測(cè)試法

CAN總線是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的控制器區(qū)域，是中央網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，各節(jié)點(diǎn)或者說是車內(nèi)的電子控制單元就是由CAN所聯(lián)系起來的。當(dāng)CAN總線出現(xiàn)干擾異常時(shí)，針對(duì)短路問題，可以通過逐個(gè)斷開節(jié)點(diǎn)來進(jìn)行測(cè)試，若電壓恢復(fù)正常，則說明該節(jié)點(diǎn)有問題。若斷開所有節(jié)點(diǎn)后電壓還沒有變化，則說明線路短路。通過這個(gè)方法可以判斷是由節(jié)點(diǎn)引起的短路還是導(dǎo)線連接引起的短路。

電阻測(cè)量法

當(dāng)某個(gè)控制模塊CAN L導(dǎo)線或者是CAN H導(dǎo)線斷路時(shí)，會(huì)導(dǎo)致該控制模塊無法實(shí)現(xiàn)通信，在其他控制模塊的通信是不受影響的。但在其他控制模塊有讀到該故障塊故障碼的可能。如果多個(gè)控制模塊的CAN L導(dǎo)線或者是CAN H導(dǎo)線出現(xiàn)斷路，那么這些控制模塊的通信功能都會(huì)受到影響。

若出現(xiàn)故障的控制模塊帶有終端電阻，那么就可以采用電阻測(cè)量法。以下就是判斷有無終端電阻的測(cè)量方法。

根據(jù)實(shí)際的線束特性進(jìn)行計(jì)算可以知道，CAN終端店電阻的阻值大約為120Ω，測(cè)量診斷接口的CAN H 與CAN L之間的電阻，若變?yōu)?20Ω，則說明有一個(gè)終端電阻斷路。這種情況下則可用電阻測(cè)量法進(jìn)行故障判斷。

替換控制模塊

還有一個(gè)情況是不帶終端電阻，這樣的話就需要去測(cè)量這個(gè)控制模塊CAN導(dǎo)線的通導(dǎo)性。替換有故障碼內(nèi)容涉及的控制模塊，可以快速判斷故障是否由該控制模塊本身造成的。同時(shí)還要要結(jié)合網(wǎng)絡(luò)圖來進(jìn)行斷點(diǎn)查找，因?yàn)樵谡麄€(gè)網(wǎng)絡(luò)中會(huì)設(shè)置相應(yīng)的總線集線器，斷點(diǎn)部位不同，受影響的部件也不同，同時(shí)也會(huì)決定診斷儀能夠進(jìn)行診斷的控制模塊。

CAN網(wǎng)絡(luò)與集線器分布圖

CAN總線干擾的解決方法

CAN線保證屏蔽效果與正確接地

CAN線帶屏蔽層的話，可以良好地抵御電場(chǎng)的干擾，減少對(duì)線路的干擾。可以把CANH和CANL用鋁箔和無氧銅絲屏蔽網(wǎng)包裹起來，但是需要注意的是與接插件的連接，可以在連接部分有短于25mm的電纜不用雙絞。

CAN雙屏蔽線的干擾效果更強(qiáng)，分為內(nèi)層和外層，其中內(nèi)層的CAN-GND是于CAN收發(fā)器的地連接，外層的Shield是與外殼大地相連。內(nèi)層可以平衡信號(hào)的地電位，抑制共模干擾，減少錯(cuò)誤幀，但強(qiáng)干擾時(shí)收發(fā)器損壞率會(huì)提高；外層可以泄放電荷到大地。

但是使用屏蔽線后，在屏蔽層沒有良好接大地前，屏蔽線是不起作用的。所以要選擇一個(gè)適合的接地方式，一般接地方式有：屏蔽層單點(diǎn)接地和多點(diǎn)接地。

屏蔽層單點(diǎn)接地可以避免地回流，多點(diǎn)接地可以加快高頻干擾信號(hào)的泄放。

CAN線遠(yuǎn)離干擾源

CAN線干擾源是最簡(jiǎn)單的抗干擾方法，如果CAN線與強(qiáng)電干擾源遠(yuǎn)離0.5米，干擾就基本影響不到了。但是在實(shí)際情況中，線路的可布局空間都不會(huì)很大，使CAN線和其他電線混在一起。在很多的新能源汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，CAN線經(jīng)常與驅(qū)動(dòng)線混在一起，結(jié)果導(dǎo)致干擾很大。只要與CAN并行的驅(qū)動(dòng)線，具備2A/秒的電流變化，就會(huì)耦合出強(qiáng)磁場(chǎng)而導(dǎo)致CAN線上出現(xiàn)干擾脈沖。所以CAN線必須要和電流會(huì)劇烈變化的線纜遠(yuǎn)離。比如繼電器、電磁閥、逆變器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)線等。

CAN線提高絞合度

CAN本身就有抗干擾性，它是通過CAN H和CAN L差分傳輸?shù)姆绞?，使在遇到干擾的情況可以達(dá)到CAN H和CAN L的差分值保持不變，來達(dá)到抗干擾的目的。



差分抗干擾示意圖

對(duì)于這種抗干擾能力而言，需要的前提條件是將CANH和CANL的絞合程度很高，使兩個(gè)部分所受到的干擾差盡量一致，從而更小地影響其差分值。因此提高CAN線的絞合度可以更好地幫助其對(duì)干擾的抵抗。 以上是一些比較好操作，實(shí)施性較強(qiáng)的方法。

審核編輯：劉清