CAN總線故障定位及解決辦法

引入 當(dāng)前市場行業(yè)發(fā)展

CAN總線雖然有強(qiáng)大的抗干擾和糾錯重發(fā)機(jī)制，但目前CAN大量地運(yùn)用于電動汽車、充電樁、電力電子、軌道交通等電磁環(huán)境比較惡劣的場合，因此對CAN總線的抗干擾能力也會存在挑戰(zhàn)，所以對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，往往會出現(xiàn)多種奇怪的故障現(xiàn)象，干擾也會導(dǎo)致幀錯誤增加，重發(fā)頻繁，正確數(shù)據(jù)不能及時到達(dá)，將會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，啟動后無法熄滅

3、車輛某些電控系統(tǒng)功能失靈

4、電機(jī)轉(zhuǎn)動異常，動力供應(yīng)變化巨大等。

這是因為相關(guān)數(shù)據(jù)或信息是通過CAN總線傳輸?shù)?，如果傳輸失敗，那么會產(chǎn)生多種連帶故障，甚至造成整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)癱瘓。

CAN故障通常有短路原因?qū)е?，包?strong>CAN線短路、對電源短路、對地短路、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，針對短路問題，可以通過逐個斷開節(jié)點(diǎn)來進(jìn)行測試，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。

電阻測量法

當(dāng)某個控制模塊CAN L導(dǎo)線或者是CAN H導(dǎo)線斷路時，會導(dǎo)致該控制模塊無法實現(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量法。以下就是判斷有無終端電阻的測量方法。

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

替換控制模塊

還有一個情況是不帶終端電阻，這樣的話就需要去測量這個控制模塊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。同時還要要結(jié)合網(wǎng)絡(luò)圖來進(jìn)行斷點(diǎn)查找，因為在整個網(wǎng)絡(luò)中會設(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，同時也會決定診斷儀能夠進(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的干擾，減少對線路的干擾。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)層可以平衡信號的地電位，抑制共模干擾，減少錯誤幀，但強(qiáng)干擾時收發(fā)器損壞率會提高；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的泄放。

CAN線遠(yuǎn)離干擾源

CAN線干擾源是最簡單的抗干擾方法，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。但是在實際情況中，線路的可布局空間都不會很大，使CAN線和其他電線混在一起。在很多的新能源汽車的驅(qū)動系統(tǒng)，CAN線經(jīng)常與驅(qū)動線混在一起，結(jié)果導(dǎo)致干擾很大。只要與CAN并行的驅(qū)動線，具備2A/秒的電流變化，就會耦合出強(qiáng)磁場而導(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干擾的抵抗。 以上是一些比較好操作，實施性較強(qiáng)的方法。

審核編輯：劉清