车载网络的故障类型与诊断方法CAN-Bus总线系课件

车载网络技术第第5章章 车载网络传输系统故障与检测车载网络传输系统故障与检测第第5章章 车载网络传输系统故障与检测车载网络传输系统故障与检测u一般来说，引起车载网络传输系统故障的原因有三种：u汽车电源电源系统引起的故障故障；u车载网络传输系统的链路故障链路故障；u车载网络传输系统的节点故障节点故障。u本章以CAN总线为主介绍车载网络传输系统故障诊断与检测方法。5.1 车载网络的故障类型与诊断方法车载网络的故障类型与诊断方法u5.1.1 CAN-Bus总线系统的故障类型总线系统的故障类型u1.汽车汽车电源系统故障电源系统故障引起的车载网络传输系统故障引起的车载网络传输系统故障u(1)故障机理u车载网络传输系统的核心部分是含有通信芯片的电控模块ECM，电控模块ECM的正常工作电压在10.5-15.0V的范围内。如果汽车电源系统提供的工作电压低于该值，就会造成一些对工作电压要求高的电控模块ECM出现短暂的停滞工作，从而使整个车载网络传输系统出现短暂的无法通信。这种现象就如同用故障诊断仪在未启动发动机时就已经设定好要检测的传感器界面，当发动机启动时，由于电压下降导致通信中断，致使故障诊断仪又回到初始界面。5.1 车载网络的故障类型与诊断方法车载网络的故障类型与诊断方法u5.1.1 CAN-Bus总线系统的故障类型总线系统的故障类型u1.汽车汽车电源系统故障电源系统故障引起的车载网络传输系统故障引起的车载网络传输系统故障u(2)故障实例u故障现象。一辆上海别克轿车，在车辆行驶过程中，时常出现转速表、里程表、燃油表和水温表指示为零的现象。u故障检测过程。用TECH2故障诊断仪读取故障代码，发现各个电控模块均没有当前故障代码，而在历史故障代码中出现多个故障代码。其中：SDM(安全气囊控制模块)中出现U1040失去与ABS控制模块的对话，U1000级功能失效，U1064-失去多重对话，U1016-失去与PCM的对话；IPC(仪表控制模块)中出现U1016-失去与PCM的对话；BCM(车身控制模块)中出现U1000二级功能失效。u故障分析和排除。经过故障代码的读取可以知道，该车的多路信息传输系统存在故障，因为U字头的故障代码为车载网络传输系统的故障代码，其车载网络连结关系如图51所示。通过查阅上海别克轿车的电源系统的电路图发现上面的电控模块共用一根电源线，并且通过前围板。由于故障代码为间歇性的，初步断定可能是这根电源线发生间歇性断路故障。经检查发现，该电源线由于磨损导致接触不良，经过维修处理后故障排除。5.1 车载网络的故障类型与诊断方法车载网络的故障类型与诊断方法u5.1.1 CAN-Bus总线系统的故障类型总线系统的故障类型u2.节点故障节点故障u(1)故障机理u节点是车载网络传输系统中的电控模块，因此节点故障就是电控模块故障，包括软件故障和硬件故障。软件故障即传输协议或软件程序有缺陷或冲突，从而使车载网络传输系统通信出现混乱或无法工作，这种故障一般成批出现，且无法维修。硬件故障一般由于通信芯片或集成电路故障，造成车载网络传输系统无法正常工作。5.1 车载网络的故障类型与诊断方法车载网络的故障类型与诊断方法u5.1.1 CAN-Bus总线系统的故障类型总线系统的故障类型u2.节点故障节点故障(2)故障实例 故障现象。一辆上海帕萨特B5轿车在使用中出现机油压力报警灯与安全气囊故障指示灯报警，同时发动机转速表不能运行等故障。故障检测。用V.A.G.1552故障阅读仪读取仪表系统的故障代码为：01314049到发动机控制单元无通信；01321049 到安全气囊控制单元无通信。故障分析与排除。通过读取故障代码可以初步判断故障在车载网络传输系统。通过对汽车电气线路进行分析，电源系统引起故障的概率很小，故障很可能是节点或链路故障。用替换法尝试替换安全气囊控制单元，故障得以排除。5.1 车载网络的故障类型与诊断方法车载网络的故障类型与诊断方法u5.1.1 CAN-Bus总线系统的故障类型总线系统的故障类型u3.链路故障链路故障u(1)故障机理u当车载网络传输系统的链路出现故障时，如通信线路的短路、断路以及线路物理性质引起的通信信号衰减失真，都会引起多个电控单元无法工作或电控系统错误动作。判断是否为链路故障时，一般采用示波器或汽车专用光纤诊断仪来观察通信数据信号是否与标准通信数据信号相符。5.1 车载网络的故障类型与诊断方法车载网络的故障类型与诊断方法u5.1.1 CAN-Bus总线系统的故障类型总线系统的故障类型u3.链路故障链路故障(2)故障实例 故障现象。一辆奥迪100轿车自动空调系统在开关接通的情况下，鼓风机能工作，但是空调系统却不制冷。故障检测与排除。通过观察，发现空调压缩机的电磁离合器不吸合，但发动机工作正常。检查电磁离合器线路的电阻值，电阻值符合规定值，检查空调控制单元的数据端没有数据信号。此时用V.A.G.1552故障阅读仪读取发动机控制系统和空调控制系统的故障代码，均无故障代码。用V.A.G.1552故障阅读仪读取空调控制单元的数据流，发动机转速数据为零，由于发动机工作正常，发动机控制单元接收的发动机转速信号应该正常，检查发动机控制单元和空调控制单元之间的通信线路，发现两者之间的通信线的接脚变形造成链路断路，修复接插件后故障排除；5.1.2 车载网络传输系统的基本诊断车载网络传输系统的基本诊断步骤和检测方法步骤和检测方法u1.基本诊断步骤基本诊断步骤 了解该车型的车载网络传输系统特点了解该车型的车载网络传输系统特点(包括传输介包括传输介质、几种子网及车载网络传输系统的机构形式等质、几种子网及车载网络传输系统的机构形式等)。车载网络传输系统的功能，如有无唤醒功能和休眠车载网络传输系统的功能，如有无唤醒功能和休眠功能等。功能等。检查汽车电源系统是否存在故障，如交流发电机的检查汽车电源系统是否存在故障，如交流发电机的输出波形是否正常输出波形是否正常(若不正常将导致信号干扰等故障若不正常将导致信号干扰等故障)等。等。检查车载网络传输系统的链路是否存在故障，采用检查车载网络传输系统的链路是否存在故障，采用替换法或采用跨线法进行检测。替换法或采用跨线法进行检测。如果是节点故障，只能采用替换法进行检测。如果是节点故障，只能采用替换法进行检测。5.1.2 车载网络传输系统的基本诊断步车载网络传输系统的基本诊断步骤和检测方法骤和检测方法u2.双线式车载网络传输系统的检测方法双线式车载网络传输系统的检测方法在检查车载网络传输系统前，须保证所有与车载网络传输系统相连的控制单元无功能故障。功能故障指不会直接影响车载网络传输系统，但会影响某一系统的功能流程的故障。(1)两个控制单元组成的双线式数据总线系统的检测两个控制单元组成的双线式数据总线系统的检测u检测时，关闭点火开关，断开两个控制单元。检查车载网络传输系统是否断路、短路或对正极地短路。如果车载网络传输系统无故障，更换较易拆下(或较便宜)的一个控制单元试一下。如果车载网络传输系统仍不能正常工作，更换另一个控制单元。5.1.2 车载网络传输系统的基本诊断步车载网络传输系统的基本诊断步骤和检测方法骤和检测方法u2.双线式车载网络传输系统的检测方法双线式车载网络传输系统的检测方法(2)三个或更多控制单元组成的双线式车载网络传输系统的检测三个或更多控制单元组成的双线式车载网络传输系统的检测检测时，先读出控制单元内的故障代码。如果控制单元1与控制单元2和控制单元3之间无通信，关闭点火开关，断开与车载网络传输系统相连的控制单元，检查车载网络传输系统是否断路。如果车载网络传输系统无故障，更换控制单元1。如果所有控制单元均不能发送和接收信号(故障存储器存储“硬件故障”)，则关闭点火开关，断开与车载网络传输系统相连的控制单元，检测车载网络传输系统是否短路，是否对正极地短路。5.2 车载网络的仪器检测车载网络的仪器检测u5.2.1 CAN数据总线的万用表检测数据总线的万用表检测u一、检测一、检测CAN数据总线数据总线的电阻的电阻（关闭点火开关）：（关闭点火开关）：1.检测检测CAN数据总线双线之间的电阻（数据总线双线之间的电阻（60欧姆左右）；欧姆左右）；2.检测检测CAN数据总线各线对地的电阻（数据总线各线对地的电阻（1千欧以上）；千欧以上）；3.检测检测CAN数据总线各线对火线的电阻（数据总线各线对火线的电阻（1兆欧以上）；兆欧以上）；u二、检测二、检测CAN数据总线数据总线的电压的电压（打开点火开关）：（打开点火开关）：CAN数据总线可以采用数字万用表进行电压信号测试，数据总线可以采用数字万用表进行电压信号测试，大致判断数据总线的信号传输是否存在故障大致判断数据总线的信号传输是否存在故障。用数字万用用数字万用表在测量频率信号时，万用表具有表在测量频率信号时，万用表具有分段采集分段采集和和有效值运算有效值运算的工作特性，因此，数字万用表的显示值只能反映被测信的工作特性，因此，数字万用表的显示值只能反映被测信号的主体信号电压值，不能显示被测信号的每个细节。号的主体信号电压值，不能显示被测信号的每个细节。5.2 车载网络的仪器检测车载网络的仪器检测u5.2.1 CAN数据总线的万用表检测数据总线的万用表检测u二、检测二、检测CAN数据总线数据总线的电压的电压（打开点火开关）：（打开点火开关）：u1.用万用表测量用万用表测量动力动力CAN总线总线 动力动力CAN的信号波形如图的信号波形如图5-5所示。所示。CAN-H信信号在总线空闲时的电压约为号在总线空闲时的电压约为2.5V，总线上有信号，总线上有信号传输时总线上的电压值在传输时总线上的电压值在2.5V和和3.5V之间高频波之间高频波动，因此动，因此CAN-H的主体电压应是的主体电压应是2.5V，所以，所以万用万用表的测量值为表的测量值为2.53.5V之间，大于之间，大于2.5V但靠近但靠近2.5V。同理，同理，CAN-L信号在总线空闲时的电压约为信号在总线空闲时的电压约为2.5V，总线上有信号传输时总线上的电压值在，总线上有信号传输时总线上的电压值在2.5V和和1.5V之间高频波动，因此之间高频波动，因此CAN-L的主体电的主体电压应是压应是2.5V，所以，所以万用表的测量值为万用表的测量值为1.52.5V之之间，小于间，小于2.5V但靠近但靠近2.5V。5.2 车载网络的仪器检测车载网络的仪器检测u5.2.1 CAN数据总线的万用表检测数据总线的万用表检测u二、检测二、检测CAN数据总线数据总线的电压的电压（打开点火开（打开点火开关）：关）：u2.用万用表测量用万用表测量舒适舒适CAN总线总线 舒适舒适CAN的信号波形如图的信号波形如图5-6所示。所示。CAN-H信号在总线空闲时的电压约为信号在总线空闲时的电压约为0V，总线上有信，总线上有信号传输时总线上的电压值在号传输时总线上的电压值在0V和和5V之间高频波之间高频波动，因此动，因此CAN-H的主体电压应是的主体电压应是0V，所以万用，所以万用表的测量值为表的测量值为0.35V左右。左右。同理，同理，CAN-L信号在总线空闲时的电压约为信号在总线空闲时的电压约为5V，总线上有信号传输时总线上的电压值在，总线上有信号传输时总线上的电压值在5V和和0V之间高频波动，因此之间高频波动，因此CAN-L的主体电压应的主体电压应是是5V，所以万用表的测量值为，所以万用表的测量值为4.65V左右。左右。5.2 车载网络的仪器检测车载网络的仪器检测u523总线传输系统自诊断总线传输系统自诊断u带有带有CAN数据总线的多路传输系统，支持自诊断功能，但数据总线的多路传输系统，支持自诊断功能，但是由于是由于CAN数据总线不同于普通数据总线不同于普通K线的传递方式，对检测线的传递方式，对检测仪的要求很高，也就是说普通的解码器不能满足带有仪的要求很高，也就是说普通的解码器不能满足带有CAN数据传输系统的检测要求，但是支持带有数据传输系统的检测要求，但是支持带有CAN数据传输系数据传输系统解码器却能兼容具有统解码器却能兼容具有K线传递的系统。线传递的系统。u1故障自诊断原理故障自诊断原理 故障自诊断模块监测的对象故障自诊断模块监测的对象是电控汽车上的是电控汽车上的各种传感各种传感器器、电子控制系统本身电子控制系统本身以及以及各种执行元件各种执行元件，故障判断正是，故障判断正是针对上述三种对象进行的。故障自诊断模块共用汽车电子针对上述三种对象进行的。故障自诊断模块共用汽车电子控制系统的信号输入电路，在汽车运行过程中不断监测上控制系统的信号输入电路，在汽车运行过程中不断监测上述三种对象的输入信号，述三种对象的输入信号，当某一信号超出对应的范围或元当某一信号超出对应的范围或元件出现故障，将把这一故障以故障码的形式存入内部存储件出现故障，将把这一故障以故障码的形式存入内部存储器，同时点亮仪表盘上的故障指示灯器，同时点亮仪表盘上的故障指示灯。5.2 车载网络的仪器检测车载网络的仪器检测u523总线传输系统自诊断总线传输系统自诊断u针对三种监控对象产生的故障，故障自诊断模块采取不同针对三种监控对象产生的故障，故障自诊断模块采取不同的应急措施：的应急措施：u当某一传感器或电路产生了故障后当某一传感器或电路产生了故障后，其信号就不能再作，其信号就不能再作为汽车的控制参数，为了维护汽车的运行，故障自诊断模为汽车的控制参数，为了维护汽车的运行，故障自诊断模块便从其程序存储器中块便从其程序存储器中调出预先设定的经验值调出预先设定的经验值，作为该电，作为该电路的应急输入参数，保证汽车可以继续工作。路的应急输入参数，保证汽车可以继续工作。u当电子控制系统自身产生故障时当电子控制系统自身产生故障时，故障自诊断模块便触，故障自诊断模块便触发备用控制回路对汽车进行发备用控制回路对汽车进行应急的简单控制应急的简单控制，使汽车可以，使汽车可以开到修理厂进行维修，这种应急功能叫做开到修理厂进行维修，这种应急功能叫做“安全回家功安全回家功能能”。u当某一执行元件出现可能导致其他元件损坏或严重后果当某一执行元件出现可能导致其他元件损坏或严重后果的故障时的故障时，为了安全起见，故障自诊断模块采取一定的安，为了安全起见，故障自诊断模块采取一定的安全措施，全措施，自动停止某些功能的执行自动停止某些功能的执行，这种功能称为，这种功能称为故障保故障保险险。如：当点火器出现故障，故障自诊断模块就会切断燃。如：当点火器出现故障，故障自诊断模块就会切断燃油喷射系统电源，使喷油嘴停止喷油，防止未燃烧混合气油喷射系统电源，使喷油嘴停止喷油，防止未燃烧混合气体进入排气系统，引起爆炸。体进入排气系统，引起爆炸。5.2 车载网络的仪器检测车载网络的仪器检测u523总线传输系统自诊断总线传输系统自诊断u2自诊断系统的功能自诊断系统的功能(1)发现故障发现故障(2)故障分类故障分类(3)故障报警故障报警(4)故障存储故障存储(5)故障处理故障处理(6)故障自诊断模块故障自诊断模块5.2 车载网络的仪器检测车载网络的仪器检测u523总线传输系统自诊断总线传输系统自诊断u3具有具有CAN多路传输系统车辆对解码器的要求多路传输系统车辆对解码器的要求(1)能够自动识别汽车控制电脑的型号和版本能够自动识别汽车控制电脑的型号和版本(2)能够完全访问汽车控制电脑上开放的存储资源能够完全访问汽车控制电脑上开放的存储资源(3)能够不失真地按照原厂要求显示从汽车控制电脑上获能够不失真地按照原厂要求显示从汽车控制电脑上获取的数据取的数据(4)必须支持以下五个功能必须支持以下五个功能 读取故障码；读取故障码；清除故障码；清除故障码；动态数据分析；动态数据分析；执行元件测试；执行元件测试；对特定的车系车型支持专业功能。如提供系统基本调对特定的车系车型支持专业功能。如提供系统基本调整、自适应匹配整、自适应匹配(含防盗电脑及钥匙匹配含防盗电脑及钥匙匹配)、编码、单独通、编码、单独通道数据、登录系统、传送汽车底盘号等专业功能。道数据、登录系统、传送汽车底盘号等专业功能。5.2 车载网络的仪器检测车载网络的仪器检测u523总线传输系统自诊断总线传输系统自诊断u4CAN数据总线自诊断系统所能识别的故数据总线自诊断系统所能识别的故障记忆障记忆 一条或两条数据线断路；一条或两条数据线断路；两数据线同时断路；两数据线同时断路；数据线对地短路或对正极短路：数据线对地短路或对正极短路：一个或多个控制单元有故障。一个或多个控制单元有故障。CAN总线的自诊断功能和流程见实训项目总线的自诊断功能和流程见实训项目4。