詹永富

（四川交通职业技术学院）

目前汽车具有非常复杂的电子控制系统以及大量传感器和执行器，不断上升的复杂性导致各个控制单元之间必须发生数据交换，为此，开发人员基于计算机联网技术开发了汽车CAN 总线系统，通过它能够在控制单元之间进行数据交换。文章介绍了汽车CAN 总线系统中常见的故障现象及类型，并以PT-CAN 为例阐述了总线出现各种故障时的波形和信号特点。

1 总线系统常见故障现象

原则上总线系统分为主总线系统和子总线系统，主总线系统负责跨系统的数据交换，子总线系统负责系统内的数据交换。总线系统不仅会遭受短路，而且当水汽侵入时可能在接地、正极和CAN 导线之间出现接触电阻。CAN 的所有故障通常被存储在故障代码存储器中，故障记录仅在个别情况下允许简单的诊断，一般必须借助示波器进行可靠的诊断。

CAN 总线常见的物理故障主要是由CAN 线路产生的，其中包括：1）CAN 数据导线断路；2）CAN 数据导线对地短路；3）CAN 数据导线对电源电压UB+短路；4）CAN_H 对CAN_L 短路；5）终端电阻开路。当总线系统出现故障时，该总线上的模块通信均会受到影响。图1 示出汽车CAN 总线系统控制单元树状图，图1b 中标注黄色的模块通信均不应答。

图1 汽车CAN 总线系统控制单元树状图

2 PT-CAN总线的故障诊断

因现在新型车辆中主总线最低速率为500 kbit/s，在此，以数据传输率为500 kbit/s 的主总线系统PT-CAN 为例，介绍总线系统的故障诊断。其它相同速率的总线结构和波形特点类似，唯一区别是PT-CAN具有第3 根导线，用作唤醒线，有的总线（如K-CAN2～5）则无需唤醒导线。PT-CAN 正常工作时波形，如图2所示，总线未启用时低位和高位的总线电平为2.5 V，总线启用后，CAN 低位的电平降低到1.5 V，而CAN 高位的电平升高到3.5 V。

图2 PT-CAN 正常工作波形图

检查故障前先断开电源，将节点插头逐一取下，然后再连接电源测量波形。若取下某节点后，波形恢复正常，说明故障点在该节点之后；反之，说明故障点在该节点之前。

文章将PT-CAN 总线出现故障时的各种波形列出（如图3所示），以便在日常维修工作中用作参考。

图3 PT-CAN 总线故障波形图

CAN_H 对地短路，波形如图3a所示，CAN_H 电压约为0，CAN_L 电压小于1 V，均为非正常波形；CAN_H 对电源短路，波形如图3b所示，CAN_H 电压为车载电压，CAN_L 电压接近车载电压，均为非正常波形；CAN_L 对地短路，波形如图3c所示，CAN_L 电压约为0，CAN_H 电压小于1 V，均为非正常波形；CAN_L 对电源短路，波形如图3d所示，CAN_L 电压为车载电压，CAN_H 电压接近车载电压，均为非正常波形；CAN_H 与CAN_L 互短，波形如图3e所示，CAN_H与CAN_L 电压均约为2.5 V，均为非正常波形。

3 结论

文章通过描述故障现象、总线波形和信号特点，展现了标准的故障类型。在实际的生产工作中，还会出现总线断路和接触电阻（由污垢、清洗剂、盐、水汽和电缆磨损导致）等故障，此时均会出现波形畸变的情况。对于CAN 导线由电阻引起的负载，隐性电位会略微向负载电阻拉动的方向移动。如果负载电阻向接地拉动，则这些电位向0 V 方向移动，当电阻向12 V 拉动时，电位向12 V 方向移动，显性信号也同样受影响。在实际的生产工作中，必须非常细致地判断由此产生的波形，因为故障症状与接触电阻的大小有关，也可能差别很大。因此，对实际故障波形和标准波形进行比较，可帮助维修人员迅速确定故障原因和故障位置，同时也为维修人员提供了一种总线故障诊断的思路和方法。