黎永键;陈述官
驾校退学【摘 要】CAN是现代轿车广泛使用的现场总线技术.文中介绍了丰田卡罗拉轿车CAN总线通信系统的结构以及数据传输原理,分析了CAN总线故障诊断与排除主要步骤.然后,以一辆进厂维修的卡罗拉轿车CAN总线通信系统故障为例,详细介绍了故障检测的过程和测量结果分析,最终确定故障原因并排除故障.最后,总结维修经验,并就解决此类CAN总线故障提出了建议.
【期刊名称】《广东交通职业技术学院学报》
【年(卷),期】2018(017)001
【总页数】5页(P29-33)
【关键词】卡罗拉轿车;CAN总线;原理;故障检修
【作 者】黎永键;陈述官
【作者单位】广东农工商职业技术学院,广东广州511365;广东农工商职业技术学院,广东广州511365
【正文语种】中 文
【中图分类】U472
CAN（Controller Area Network，控制器局域网）是一种先进的现场总线技术，具有信息传输速率快、可靠性高、成本低等优点[1]。因此，CAN总线技术在现代轿车应用广泛，在汽车车载网络的领域占据主导地位[2]。与其他现场总线技术比较，CAN总线的特征是：数据传输原理是基于串行数据通讯协议、短帧数据结构、非破坏总线仲裁等技术[3]。随着汽车电子控制技术的普及，汽车上普遍采用CAN总线连接各控制模块以形成车载局域网络。以2013款丰田卡罗拉轿车为例，其CAN数据总线连接了6块ECU（Electronic–Controlled Unit，电子控制单元），包括组合仪表ECU、主车身ECU、动力转向ECU、电视摄像机ECU、防滑控制ECU、认证ECU[4]。在实际使用中，CAN总线技术简化了整车线束结构，使汽车电气系统的线路布置更合理[5]。但是，由于CAN总线内部结构较复杂，且CAN总线通信系统故障涉及到汽车多个控制子系统，其故障现象与故障原因往往不能直接建立起联
系。例如，某车的实际故障点是在汽车轮胎部分，但故障现象却表现为发动机动力性下降、加速不良、自动跳挡等[6]。如果维修人员不了解CAN总线结构原理，则很难建立起故障排除思路，无法制定解决问题的方案，从而影响了维修工作效率。
本文首先介绍丰田卡罗拉轿车CAN总线通信系统结构与原理，分析和探讨CAN总线故障的诊断思路和步骤，并通过维修案例说明故障检测与维修的完整过程。
1 卡罗拉CAN总线通信系统结构及原理
1.1 CAN通信系统整体结构
卡罗拉CAN总线通信系统结构如图1所示，由CAN1号总线和MS总线组成，可进行500 kbps和250 kbps的高速通信。CAN1号总线和MS总线两端都带有120Ω的终端电阻，位于组合仪表和ECM（点火控制模块）之间，并通过主车身ECU连接至各电子控制单元以及传感器。ECM和组合仪表之间连接2个终接电阻器的双绞线为主总线；连接其它ECU的双绞线为支线。通过系统进行通讯的电子控制单元或传感器有防滑控制ECU、横摆率传感器、转向角传感器、主车身ECU、中央气囊传感器总成、认证ECU（带智能上车和起动系统）、空调放大器、组合仪表、动力转向、电视摄像机ECU、DLC3。
图1 卡罗拉CAN总线结构
1.2 卡罗拉CAN总线数据传输原理
各控制单元节点与CAN总线是通过发送器和接收器进行数据的实时交换。CAN总线由CANH和CANL的双绞线所组成，其数据传输（图2）原理基于以下3个方面的内容：差动驱动电压、差动信号放大、噪声过滤技术[7]。
(1)差动驱动电压。差动信号是以主线CANH电压减去主线CANL电压，如图2(a)所示。根据CAN信号状态，可分为静态与动态。静态下，两条主线的电压相等，则差动电压为0；动态下，主线CANH的电压值约为3.5 V，CANL约为1.5 V，则差动电压为2 V。
(2)差动信号放大。在求出差动驱动电压的基础上，经信号放大器将信号转换，将处理后的数据发送至CAN控制寄存器内。
(3)干扰脉冲过滤。卡罗拉轿车的CAN总线两条主线采用铰接的方式，其差动信号是主线电压之差，这种方式可过滤干扰脉冲信号，使数据传输更精确。
交强险保费图2 CAN总线传输数据
荣威350报价雷克萨斯rx350论坛2 CAN通信系统故障诊断与检修方法
2.1 故障检测工具
图3为丰田车系专用检测工具IT2功能界面。其使用方法如下：
(1)选择网关。进入系统主界面后，选择要检测的总线。
(2)读故障码。根据故障现象选择对应的系统总成，进入读故障码功能项，即可查询控制单元保存的故障码。
图3 IT2功能界面
小鸟电动车价格表图4 卡罗拉CAN总线故障诊断流程
(3)读数据流。从数据流可以观察传感器、执行器的动态参数变化，通过实际值与标准值的比较，判断系统是否正常工作。
2.2 故障检修步骤
卡罗拉轿车CAN通信系统故障检修的基本步骤如图4所示，可按照以下思路进行检修。
第一步，基本检查。主要检查内容包括：电源系统电压、各总成部件的运转情况、故障指示灯情况、读故障码等。
第二步，CAN总线检查。其主要内容包括：通信故障情况、CANH与CANL之间的电阻、CANH与CANL对电源正极短路情况、CANH与CANL对负极短路情况
第三步，CAN总线波形。用示波器观察波形变化情况，是否符合标准波形的要求，以判断故障点。
3 故障检修实例
3.1 故障现象
目前北京进京要求一辆2010年产的丰田卡罗拉轿车进厂维修，其行驶里程为50 000 km，发动机型号为2ZR-FE，排量1.8 L。车主反映发动机故障指示灯、ABS故障灯、动力转向指示灯在车辆启动后仍不熄灭。
3.2 基本检查
确认故障。起动发动机，发动机能运转，但是发动机故障指示灯、ABS故障灯、动力转向指示灯一直闪烁。
读故障码。使用丰田车系专用检测工具IT2读取CAN总线通信系统的故障码，选择功能菜单，进入相应的操作页面后按照“读故障码-清故障码-再读故障码”进行。通过操作发现车载局域网的多个节点控制单元无法通信，可知CAN总线通信系统故障。
3.3 CAN通信系统故障诊断与检测
首先查丰田卡罗拉轿车CAN总线通信系统的DLC3诊断接口的各端子含义，如图5所示。
然后，按照检测基本步骤进行故障诊断。
(1)检查CANH与CANL之间的电阻值。用万用表欧姆挡测量DLC3诊断接口的端子E11-6（CANH）和端子E11-14（CANL）之间的电阻值。测量结果为60Ω。参考维修手册，参照表1，可知其标准范围是：54～69Ω。因此，CANH与CANL之间未发生短路或断路，属于正常情况。按照维修手册的说明进行下一步操作。
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