校金龙

（河南工业贸易职业学院汽车工程学院， 河南 郑州 451191）

2022年新能源汽车销量达到535万辆，占汽车销量的23.05%，相比于上年增长了81.48%，而比亚迪新能源汽车销量为185.7万辆，占据新能源汽车销量的34.71%。可见新能源汽车发展势头迅猛，正在快速地占据汽车市场，而比亚迪新能源汽车是新能源汽车中的主力军，同时在高职院校实训设备中应用较多，因此有必要对比亚迪新能源汽车的故障诊断进行深入研究。CAN总线相较于普通线束结构特殊，故障诊断困难，维修有特殊要求，本文基于2019款比亚迪秦EV开展CAN总线故障诊断探究[1]。

1 比亚迪秦EV CAN网络总线

如图1所示，2019款比亚迪秦EV的CAN网络包含4个大网络和3个小网络，其中BIC子网在电池包内部[2]。

图1 比亚迪秦EV CAN网络结构

1） 动力网。动力CAN网络数据传输速度为500kb/s，采用总线型方式连接，入网的主要模块包含诊断口、挡位传感器、整车控制器、电机控制器、电池管理器、充配电总成等。该网络中并联有2个120Ω的终端电阻[3]，分别在网关和电池管理器中。该网络主要传输动力系统相关数据，在上电过程中参与动力系统防盗认证。该网络下的电池子网和BIC子网用于向电池管理器传输采集到的电池包的温度、电压等数据信息，同时可以将均衡命令发送到电池包的执行器对电芯电量进行均衡。电池子网的终端电阻分别在动力电池管理器和通信转换模块中。

2） 舒适CAN网络1。舒适CAN网络1数据传输速度为125kb/s，主要包含组合开关、左前车门组合开关、BCM、SRS ECU等模块。该网络中的2个终端电阻分别在网关和CAN总线中。该网络下的启动子网主要用于传输遥控钥匙认证信息，从而进行车辆上锁或解锁，启动子网的终端电阻分别并联在BCM和I-KEY（智能钥匙控制单元） 中。值得注意的是BCM集成在仪表板配电盒中。

3） 舒适CAN网络2。舒适CAN网络2数据传输速度为125kb/s，主要包含空调控制器、8寸PAD、收放机、PTC加热器、电动压缩机等模块，该网络的2个终端电阻分别并联在网关和线束中。该网络是娱乐、舒适网络，主要传输车载娱乐设备及驾驶舱热管理相关信息。

4） ESC网。ESC网络数据传输速度为500kb/s，主要包含ESP、CEPS、EPB、胎压监测等模块，该网络的2个终端电阻分别并联在网关和线束中，主要传输转向系统、制动系统相关信息。

2 比亚迪秦EV进入及启动策略

2.1 无钥匙进入策略

图2为比亚迪秦EV无钥匙进入及高低压上电控制结构图。经试验验证，当驾驶员按压微动开关并拉动门把手时，微动开关将开门信号传输给I-KEY模块，I-KEY模块通过天线广播低频信号寻找钥匙，钥匙接收信号后广播高频信号，I-KEY模块通过内置的接收模块接收高频信号并解析防盗代码，防盗信息确认后I-KEY通过启动CAN网络发送车门解锁信息至BCM，控制解锁车门[4]。

图2 比亚迪秦EV无钥匙进入及高低压上电控制结构图

2.2 高低压上电策略

踩下制动踏板，同时按下一键启动开关时，BCM会通过启动子网询问智能钥匙控制器合法钥匙是否在车上，这时智能钥匙控制器会再次寻找钥匙，并进行防盗代码验证，验证通过后将结果通过启动子网反馈给BCM，此时BCM控制IG1、IG2、IG3、IG4继电器闭合，唤醒动力CAN网络各模块[5]。

动力CAN网络各模块唤醒后进行自检，自检包含BMS对电池包电压、温度等信息的检查，以及对高压互锁检查和各控制模块自身状况检查等。各控制单元自检无异常后，BMS先控制负极接触器闭合，再控制预充接触器闭合，当高压母线的电压上升至电池包电压90%或者两者电压差小于50V时控制正极接触器闭合，最后断开预充接触器，完成高低压上电。高压上电后DCDC进入工作状态。

需要注意的是比亚迪秦EV的舒适CAN网络故障不会影响车辆高低压上电，但是ESC CAN网络故障会导致车辆高压无法上高压电。

3 CAN总线故障形式及现象

3.1 CAN总线故障形式

CAN总线是双绞线构造，一条定义为CANH，另一条定义为CANL。CAN总线的故障形式多种多样，表1给出了CAN总线故障的基本形式，主要包含开路、短路、虚接等形式，延申的故障形式还有对信号线（例如互锁信号、CP信号等）短路或虚接，CANH与CANL交叉等，本文只讨论基本形式。不同CAN网络故障导致的故障现象不一样，不同CAN网络故障的波形也不一样，也有一些CAN故障不会导致车辆出现故障现象，例如动力CANH搭铁虚接250Ω电阻、动力CANL搭铁接250Ω电阻。下面基于比亚迪秦EV的进入系统和高低压上电控制策略，对基本形式的CAN总线故障带来的故障现象进行试验分析。

表1 CAN线故障的基本形式

3.2 CAN总线故障试验分析

通过大量试验得出表2所示的故障现象对应的启动子网故障的基本形式。启动子网只连接智能钥匙控制器和BCM，当启动子网出现故障时，智能钥匙控制系统无法将防盗验证结果传输给车身控制模块，车身控制模块无法发布车门解锁命令进行车门解锁。图3为列举的4种不影响功能的启动子网故障的波形图。基于CAN总线工作原理，通过对波形进行研究，在这7种故障形势下，显性状态，CANH与CANL之间存在一定的差分电压，故无钥匙进入系统工作正常。

表2 启动子网故障及现象

图3 启动子网故障的波形图

通过对动力CAN总线网络中节点MCU处进行故障试验，得出表3所示故障现象对应的故障基本形式。当动力CAN总线出现故障时，VCU、BCM、电池管理器、电机控制器等各模块无法进行自检及上电信息交互，车辆无法完成高压上电[6]。图4a、4b、4c分别对应比亚迪秦动力CAN总线CANH搭铁虚接250Ω的波形图、CANL搭铁虚接250Ω电阻的波形图、CANH对CANL虚接250Ω电阻的波形图。根据CAN总线工作原理，在这3种故障形势下，控制单元能够识别CANH和CANL的差分波形，高压系统能够正常上电。

表3 动力CAN总线故障及现象

图4 动力CAN总线波形图

通过对ESC总线网络节点中网关处进行故障试验，研究得出表4所示故障现象对应的CAN总线故障的基本形式。当网关处CAN总线出现故障时，ESP、EPB、胎压监测等各模块无法进行信息交互，车辆无法完成高压上电。相同原理，在CANL搭铁短路、CANL搭铁虚接250Ω、CANH与CANL之间虚接250Ω电阻的情况下，车辆能够正常完成高低压上电，无故障提示信息且能正常下电。

4 结语

CAN总线故障的形式和故障现象多种多样，不同种类的CAN总线适用于不同的领域，不同的故障形式会引发不同的故障现象，即使在同一种故障形式下，条件不同，所出现的故障现象也是不同的，例如虚接不同的电阻值，就会得到不同的结果。本文在大量试验的基础上，对CAN总线的各种故障形式进行了基础研究，总结了影响比亚迪秦纯电动汽车无钥匙进入、高低压上电的CAN总线故障形式，分析了不影响CAN总线功能的故障形式，给新能源汽车维修从业人员及职业院校师生提供了参考，希望对相关从业人员技术水平有一点帮助，也为促进新能源汽车产业的发展贡献一点绵薄之力。