1、大眾車系CANBUS的原理與檢修 竇在學 （初審修改稿，編號：.2005-68 ）摘要：簡要闡述了大眾車系CAN數據總線系統(tǒng)的原理、組成，結合實例分析了CAN數據總線系統(tǒng)的故障原因與檢修方法。關鍵詞： CAN數據總線 故障分析 故障檢修前言：目前，汽車電子技術已發(fā)展到控制系統(tǒng)綜合化、信息共享化、機能智能化的新階段，隨著汽車電子設備的不斷增加，勢必會引起導線數量的不斷增多，元器件、導線布置困難，故障率增加等諸多問題。在汽車各電控單元之間采用類似于計算機內部總線的方式進行數據傳遞，可以達到信息共享，減少布線，降低成本以及提高整體可靠性的目的。大眾車系的奧迪A6、寶來、帕薩特B5、POLO轎車都不同

2、程度地引入了CAN數據總線系統(tǒng)，也稱為。因此，了解其原理、組成、使用與檢修是汽車維修業(yè)面臨的新課題。1 車載控制器局域網的分類 為了解決汽車各電控單元之間的信息交換與共享，世界各主要車系均不同程度地引入了車載控制器局域網，CAN數據總線系統(tǒng)就是其中之一。其分類主要以其適用的網絡協(xié)議即標準劃分的。目前存在多種汽車控制器局域網網絡標準，為方便研究和設計應用，AE車輛網絡委員會將汽車控制器局域網劃分為A、B、C三類。 11A類：面向傳感器/執(zhí)行器控制的低速網絡，數據傳輸位速率通常只有1-10kbit /s。主要應用于電動門窗、中控鎖、座椅調節(jié)、燈光照明等控制。 12B類：面向獨立模塊間數據共享的中速

3、網絡，位速率一般為10-100kbit/s。主要應用于電子車輛信息中心、故障診斷、儀表顯示、安全氣囊等系統(tǒng)，以減少冗余的傳感器和其它電子部件。 13C類：面向高速、實時閉環(huán)控制的多路傳輸網，最高位速率可達1Mbit/s，主要用于發(fā)動機和自動變速的動力控制、防滑控制、懸架控制等系統(tǒng)，以簡化分布式控制和進一步減少車身線束。到目前為止，滿足C類網要求的汽車控制器局域網只有CAN協(xié)議。 三類網絡均向上涵蓋，即C類網能同時實現B類和A類網功能，B類支持C類網的功能，但是不同位速率或不同協(xié)議的網聯網則必須設置網間網關。CAN數據總線系統(tǒng)概述為什么要采用數據總線?    我們知

4、道，汽車兩個電控單元之間的信息傳遞，有N個信號就至少要有N+1條信號傳輸線(信號傳輸線的接地端可以采用公共回路)，這樣會導致電控單元針腳數增加、線路復雜、故障率增多及維修困難。什么是數據總線？    一輛汽車不管有多少個電控單元，不管信息容量有多大，每個電控單元都只需引出一條或兩條線共同接在兩個節(jié)點上，這兩條導線就稱為數據總線。以前各電控單元之間好比有許多人騎著自行車來來往往，現在是這些人乘坐公共汽車，公共汽車可以運輸大量乘客，故數據總線亦稱BUS（如圖1所示）。可以看出CAN數據總線系統(tǒng)其網絡的拓撲結構屬于總線型，網上各電控單元也稱為節(jié)點。什么是CAN協(xié)議？&#

5、160;  正如公路運輸需要交通規(guī)則來維持正常的運作一樣，數據總線也需要信號傳遞規(guī)范。或者說計算機網絡用電子語言來說話，各電控單元必須使用和解讀相同的電子語言，這種規(guī)范或語言稱為“協(xié)議”，常見的車載控制器局域網數據傳輸協(xié)議有數種。大眾車系裝用博世公司產品，數據總線采用CAN協(xié)議，這個協(xié)議是由福特、Internet與博世公司共同開發(fā)的高速汽車通信協(xié)議CAN是（Controller Area Network(控制單元區(qū)域網絡)的縮寫，意思是控制單元通過網絡交換數據，CAN協(xié)議已經被ISO頒布為ISO標準，目前為ISO11898與ISO11519-2。前者是通信速率為125Kbit/s-1

6、Mbit/s的CAN高速通信標準；后者是通信速率最高可達125Kbit/s的CAN低速通信標準。CAN作為一種串行多主總線，支持分布式實時控制網絡。其通信介質可以是雙絞線、同軸電纜或光纖。3CAN數據總線系統(tǒng)的組成及工作原理31CAN數據總線系統(tǒng)組成  CAN總線系統(tǒng)中每個電控單元的內部增加了一個CAN控制器，一個CAN收發(fā)器；每個電控單元外部連接了兩條CAN數據總線。在系統(tǒng)中作為終端的兩各電控單元，其內部還裝有一個數據傳遞終端(有時數據傳遞終端安裝在電控單元外部)。32各部件的功能321CAN控制器作用是接收控制單元中微處理器發(fā)出的數據，處理數據并傳給CAN收發(fā)器。同時CAN控制器

7、也接收收發(fā)器收到的數據，處理數據并傳給微處理器。 322CAN收發(fā)器 是一個發(fā)送器和接收器的組合，它將CAN控制器提供的數據轉化成電信號并通過數據總線發(fā)送出去，同時，它也接收總線數據，并將數據傳到CAN控制器。333數據傳遞終端 實際是一個電阻器，作用是避免數據傳輸終了反射回來，產生的反射波而使數據遭到破壞。334CAN數據總線 用以傳輸數據的雙向數據線，分為CAN高位(CAN-high)和低位(CANlow)數據線。數據沒有指定接收器，數據通過數據總線發(fā)送給各控制單元，各控制單元接收后進行計算。為了防止外界電磁波干擾和向外輻射，CAN總線采用兩條線纏繞在一起(如圖2所示)，兩條線上的電位是相

8、反的，如果一條線的電壓是5V，另一條線就是0V，兩條線的電壓和總等于常值。通過這種措施，CAN總線得到保護而免受外界電磁場干擾，同時CAN總線向外輻射也保持中性，即無輻射。34數據傳遞過程    例如：發(fā)動機電控單元向某電控單元的CAN收發(fā)器發(fā)送數據，該電控單元的CAN收發(fā)器接收到由發(fā)動機電控單元傳來的數據，轉換信號并發(fā)給本電控單元的控制器。CAN數據傳輸系統(tǒng)的其他電控單元收發(fā)器均接收到此數據，但是要檢查判斷此數據是否是所需要的數據，如果不是將忽略掉。大眾車系CAN數據總線系統(tǒng)目前，大眾車系的奧迪A6、寶來、帕薩特、POLO等都設有用于動力控制系統(tǒng)的高速CAN和用

9、于舒適系統(tǒng)的低速CAN，兩網用中央數據控制單元作為網關連接（下面以寶來為例）。41動力CAN數據總線系統(tǒng)    動力CAN數據總線連接3個電控單元，它們是發(fā)動機、ABSEDL及自動變速器電控單元(動力CAN數據總線實際上還可以連接安全氣囊、四輪驅動與組合儀表等電控單元)。總線可以同時傳遞10組數據，發(fā)動機電控單元5組、ABSEDL電控單元3組和自動變速器電控單元2組。數據總線以500kbit/s速率傳遞數據，每一數據組傳遞大約需要025ms，每一電控單元720ms發(fā)送一次數據。優(yōu)先權順序為ABSEDL電控單元發(fā)動機電控單元自動變速器電控單元。  

10、;  在動力傳動控制系統(tǒng)中，數據傳遞應盡可能快速，以便及時利用數據，所以需要一個高性能的發(fā)送器，高速發(fā)送器會加快點火系統(tǒng)間的數據傳遞，這樣使接收到的數據立即應用到下一個點火脈沖中去。CAN數據總線連接點通常置于控制單元外部的線束中，在特殊情況下，連接點也可能設在發(fā)動機電控單元內部。42舒適CAN數據總線系統(tǒng)舒適CAN數據總線連接五個控制單元，包括中央控制單元及四個車門的控制單元。舒適CAN數據總線系統(tǒng)的數據傳遞有五個方面的功能：中央門鎖、電動窗、照明開關、后視鏡加熱及自診斷功能。控制單元的各條傳輸線以星狀形式匯聚一點，這樣做的好處是，如果一個控制單元發(fā)生故障，其他控制單元仍可發(fā)送各自

11、的數據。    該系統(tǒng)使經過車門的導線數量減少，線路變得簡單。如果線路中某處出現對地短路，對正極短路或線路間短路，CAN系統(tǒng)會立即轉為應急模式運行或轉為單線模式運行。四個車門控制單元都是由中央控制單元控制，只需較少的自診斷線。數據總線以625kbits速率傳遞數據，每一組數據傳遞大約需要lms，每個電控但原每20m發(fā)送一次數據。優(yōu)先權順序為：中央控制單元駕駛員側車門控制單元前排乘客側車門控制單元左后車門控制單元右后車門控制單元。由于舒適系統(tǒng)中的數據可以用較低的速率傳遞，所以發(fā)送器性能比動力傳動系統(tǒng)發(fā)送器的性能低。5CAN數據總線系統(tǒng)的故障分析裝有CAN數據總線系統(tǒng)

12、的車輛出現故障，應首先檢測總線是否正常。因為如果系統(tǒng)總線有故障，則整個汽車數據總線系統(tǒng)中的有些信息將無法傳輸，接收這些信息的電控單元將無法正常工作，從而為故障診斷帶來困難。對于汽車數據總線系統(tǒng)故障的檢修，應根據數據總線系統(tǒng)的具體結構和控制回路具體分析。一般說來，引起汽車數據總線系統(tǒng)故障的原因有三種：一是汽車電源系統(tǒng)引起的故障；二是汽車數據總線系統(tǒng)的鏈路故障；三是汽車數據總線系統(tǒng)的節(jié)點故障。51汽車電源系統(tǒng)故障引起的總線系統(tǒng)故障汽車數據總線系統(tǒng)的核心部分是含有通信IC芯片的電控單元，電控單元的正常工作電壓在10.515.0V的范圍內。如果汽車電源系統(tǒng)提供的工作電壓低于該值，就會造成一些對工作電壓

13、要求高的電控單元出現短暫的停止工作，從而使整個汽車數據總線系統(tǒng)出現短暫的無法通信。這種現象就如同用診斷儀在未起動發(fā)動機時就已經設定好要檢測的傳感器界面，當發(fā)動機起動時，往往診斷儀又回到初始界面。52節(jié)點故障節(jié)點是指汽車數據總線系統(tǒng)中的電控單元，因此節(jié)點故障就是數據總線中的電控單元自身有故障。它包括軟件故障即傳輸協(xié)議或軟件程序有缺陷或沖突，從而使汽車數據總線系統(tǒng)通信出現混亂或無法工作，這種故障一般成批出現，且無法維修。硬件故障一般由于通信芯片或集成電路故障，造成汽車總線系統(tǒng)無法正常工作。53鏈路故障當汽車數據總線系統(tǒng)的鏈路（或通訊線路）出現故障時，如；通訊線路的短路、斷路以及線路物理性質引起的通

14、訊信號衰減或失真，都會引起多個電控單元無法工作或電控系統(tǒng)錯誤動作。判斷是否為鏈路故障時，一般采用示波器或汽車專用光纖診斷儀來觀察通信數據信號是否與標準通信數據信號相符。6CAN數據總線系統(tǒng)的故障檢修61一般檢修步驟通過對以上三種汽車數據總線系統(tǒng)故障的分析，可以總結出該系統(tǒng)一般檢修步驟為：611了解該車型的汽車數據總線系統(tǒng)特點（包括：傳輸介質、幾種子網及汽車數據總線系統(tǒng)的結構形式等）。612汽車數據總線系統(tǒng)的功能，如：有無喚醒功能和休眠功能等。613檢查汽車電源系統(tǒng)是否存在故障，如：交流發(fā)電機的輸出波形或點火高壓電路是否正常（若不正常將導致信號干擾等故障）等。614檢查汽車數據總線系統(tǒng)的鏈路是否

15、存在故障，采用替換法或采用跨線法進行檢測。615如果是節(jié)點故障，只能采用節(jié)點替換法進行檢測。62CAN數據總線系統(tǒng)的故障自診斷中央數據控制單元（網關）與自診斷K線相連，CAN數據總線與K線可以實現數據交換。利用大眾VAG1551、VAG1552或VAS5051電控單元診斷儀可以讀取與CAN數據總線有關的故障碼，也可以顯示相關數據流。實施方法與一般電控系統(tǒng)的自診斷相同。621寶來動力CAN數據總線系統(tǒng)的故障碼查詢使用VAG1551、VAG1552或VAS5051電控單元診斷儀，分別進入01、02、03地址，對發(fā)動機、ABSEDL和自動變速器電控單元進行自診斷，再進入功能碼02查詢三塊電控單元是否

16、儲存CAN數據總線故障碼。 舉例：寶來18T車AUM發(fā)動機控制單元CAN數據傳輸故障碼：6211SAE碼P1626、VAG碼18034數據總線缺少來自自動變速器控制單元的信息。6212SAE碼P1636、VAG碼18004數據總線缺少來自安全氣囊控制單元的信息。6213SAE碼P1648、VAG碼18056數據總線損壞。62，14SAE碼P1649、VAG碼18057數據總線缺少來自ABSEDL控制單元的信息。6215SAE碼P1650、VAG碼18058數據總線缺少來自組合儀表控制單元的信息。6216SAE碼P1682、VAG碼18090數據總線中來自ABSEDL控制單元的信號不可靠。621

17、7SAE碼P1683、VAG碼18091數據總線中來自安全氣囊控制單元的信號不可靠。6218SAE碼P1683、VAG碼18261數據總線中來自ABSEDL控制單元的信號不可靠。622寶來舒適CAN數據總線系統(tǒng)的故障碼查詢使用VAG1551、VAG1552或VAS5051，進入地址碼46，對舒適系統(tǒng)控制單元進行自診斷，進入功能碼02查詢舒適系統(tǒng)中央控制單元是否儲存故障碼。 舉例：寶來舒適系統(tǒng)中央控制單元CAN數據傳輸故障碼：6221VAG碼01328舒適系統(tǒng)數據總線或控制單元存在故障。6222VAG碼01329舒適系統(tǒng)數據總線處于緊急模式。623CAN數據總線系統(tǒng)故障診斷。6231診斷條件 已

18、查詢出CAN數據總線的一個故障碼。6232必備工具儀表 數字萬用表、VAG1551、VAG1552或VAS5051和電路圖。6233診斷步驟 按照電路圖使用數字萬用表測量數據總線的故障點。如未查出故障，先清除故障碼，再拔下所有車門插頭并依次插好，同時讀取數據塊012組的顯區(qū)1，視顯示情況更換某一個控制單元。當診斷儀不能進入其中的某一個控制單元時，應該重點檢查該控制單元的CAN總線是否存在問題。當發(fā)現某一控制單元編碼錯誤時，應按標準程序重新進行編碼。若更換了新的控制單元，更應該進行正確的編碼。63 CAN數據總線系統(tǒng)的檢測方法在檢查數據總線系統(tǒng)前，須保證所有與數據總線相連的控制單元無功能故障。功

19、能故障是指不會直接影響數據總線系統(tǒng),但會影響某一系統(tǒng)的功能流程的故障。例如：傳感器損壞，其結果就是傳感器信號不能通過數據總線系統(tǒng)傳遞。這種功能故障對數據總線系統(tǒng)有間接影響。即會影響需要該傳感器信號的控制單元的信息接收。如存在功能故障，先排除該故障。記下該故障并清除所有控制單元的故障碼。排除所有功能故障后，如果控制單元數據傳遞仍不正常 ，則檢查數據總線系統(tǒng)。檢查數據總線系統(tǒng)故障時，須區(qū)分如下兩種可能的情況。631兩個控制單元組成的數據總線系統(tǒng)的檢測檢測時，關閉點火開關，斷開兩個控制單元與總線的連接，檢查數據總線是否斷路、短路或對正極/地短路。如果數據總線無故障，更換易拆下或較便宜的一個控制單元試

20、一下。如果數據總線仍不能正常工作，則更換另一個控制單元。632三個或更多控制單元組成的數據總線系統(tǒng)的檢測檢測時，先讀出控制單元的故障碼。如果故障碼顯示控制單元1與控制單元2和控制單元3之間無通信。關閉點火開關，斷開所有控制單元與總線的連接，檢查數據總線是否有斷路、短路或對正極/地短路 故障。如果總線無故障，更換控制單元1。如果所有控制單元均不能發(fā)送和接收信號（故障碼顯示“硬件故障”），則關閉點火開關，斷開與數據總線相連的所有控制單元，檢測數據總線是否斷路、短路或對正極/地短路。如果數據總線上查不出引起硬件損壞的原因，檢查是否由某一控制單元引起該故障。斷開所有通過CAN數據總線傳遞數據的控制單元

21、，關閉點火開關，接上其中一個控制單元，連接大眾VAG1551、VAG1552或VAS5051，打開點火開關，清除剛接上的控制單元的故障碼。用功能06來結束輸出。關閉并在打開點火開關，打開點火開關10s后用故障閱讀儀讀出剛接上的控制單元故障碼。如顯示“硬件損壞”，接上下一個控制單元，重復上述過程。 64故障診排實例波羅（POLO）轎車不能起動641故障現象：一輛2003款大眾1.6L波羅轎車，行駛里程500Km，因事故修復后出現不能起動故障（無起動跡象）。用診斷儀讀取發(fā)動機電控單元故障碼：發(fā)動機電控單元鎖死；與儀表電控單元失去通信。同時儀表板顯示不正常，儀表板上的蓄電池警告燈和EPC（電子油門）

22、警告燈閃爍。642故障分析：該車設有上述CAN數據總線系統(tǒng)。發(fā)動機電控單元鎖死的故障碼屬于發(fā)動機防盜系統(tǒng)的故障碼，但是大眾車系的發(fā)動機防盜系統(tǒng)鑰匙認證失敗或出現故障是車輛是可以起動的，只是起動后3s內自動熄火。此車沒有一點能起動的跡象，當與防盜系統(tǒng)無關。而儀表電控單元失去通信的故障碼屬于總線系統(tǒng)故障碼，后用診斷儀進入儀表電控單元還發(fā)現儀表電控單元與ABS、氣囊、發(fā)動機電控單元都失去通信，儀表電控單元像是從整個總線系統(tǒng)中被甩掉了。因此應將故障定性為CAN數據總線系統(tǒng)的鏈路（通信線路）故障。643故障診排：根據上面的分析，應重點檢查與儀表電控單元相連的總線（雙絞線）。考慮到用電阻測量法需要拔下至少2個電