【摘 要】汽車CAN總線作為汽車電子電器行業(yè)應(yīng)用廣泛的通信技術(shù)，隨著整車智能化、網(wǎng)聯(lián)化的不斷發(fā)展，總線上的節(jié)點不斷增多，汽車總線故障也愈發(fā)復(fù)雜。這對汽車診斷工程師診斷專業(yè)能力提出了很高要求。因此，掌握處理總線故障的思路對于解決總線故障問題至關(guān)重要。文章以某車型樣車OBD故障燈故障作為案例進(jìn)行分析，介紹總線故障的診斷思路。首先，根據(jù)數(shù)據(jù)分析故障類型，接著通過排除法鎖定故障模塊，最終確認(rèn)問題的根本原因。期望為其他診斷工程師解決總線故障提供一些借鑒經(jīng)驗。

【關(guān)鍵詞】CAN總線;總線故障;OBD;故障類型

中圖分類號：U463.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-8639（ 2024 ）11-0045-02

Analysis and Research on Error Frame Fault of Automobile CAN Bus

【Abstract】Automotive CAN bus is a widely used communication technology in automotive electronic and electrical industry. With the continuous development of vehicle intelligence and network connection，the number of nodes on the bus is increasing，and the fault of automotive bus is becoming more and more complicated. This puts forward high requirements on the diagnostic professional ability of automotive diagnostic engineers. Therefore，it is very important to know how to deal with bus fault. This paper analyzes the fault of OBD lamp of a model car as a case，and introduces the diagnosis idea of bus fault. First，analyze the fault type according to the data，and then lock the fault module through the elimination method to finally identify the root cause of the problem. It is expected to provide some experience for other diagnostic engineers to solve bus faults.

【Key words】CAN bus;bus failure;OBD;fault type

新能源汽車產(chǎn)業(yè)將引領(lǐng)動力電動化、能源低碳化、系統(tǒng)智能化三大革命。新能源汽車的智能化發(fā)展離不開車載網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)不斷迭代更新[1-2]。汽車總線作為一種在汽車工業(yè)中廣泛應(yīng)用的通信技術(shù)，提升了汽車電子的整體穩(wěn)定性。然而，在汽車電子應(yīng)用過程中，CAN總線很容易出現(xiàn)總線故障，并且隨著車用電氣設(shè)備越來越多，汽車總線技術(shù)的發(fā)展也使得故障變得越來越復(fù)雜?？偩€故障診斷分析對專業(yè)技術(shù)要求較高[3-4]。汽車總線常見的故障主要有通信錯誤、總線短路、錯誤幀、總線干擾、總線錯誤等。很多CAN總線故障無法通過肉眼感知，需要通過CAN設(shè)備采集數(shù)據(jù)分析故障，若診斷工程師不具備較好的專業(yè)素養(yǎng)以及CAN工具的應(yīng)用能力，當(dāng)出現(xiàn)通信故障時很容易束手無策，問題無法及時得到解決直接影響項目的研發(fā)進(jìn)度。因此，掌握CAN總線故障分析排查能力對于分析和解決CAN總線故障具有重要意義[5-7]。

1 理論技術(shù)介紹

汽車CAN總線故障的分析對工程師的要求比較高，除了要熟悉總線專業(yè)知識外，還要對整車的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞浅Ａ私?，另外，分析排查問題時要求會使用CAN工具分析數(shù)據(jù)，同時要求會使用診斷工具讀取故障碼對故障進(jìn)行初步的診斷，根據(jù)經(jīng)驗初步分析可能原因，找準(zhǔn)問題方向后，接著利用專業(yè)知識進(jìn)一步鎖定故障的具體原因和故障部位?？偩€故障排查流程如圖1所示。下文對總線Bus-Off故障排查流程進(jìn)行詳細(xì)闡述。

1）使用CAN工具采集總線數(shù)據(jù)讀取整車CAN數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，觀察總線數(shù)據(jù)是否有異常的情況。比如說觀察總線是否有錯誤幀，或者總線發(fā)送數(shù)據(jù)是否符合DBC設(shè)計要求。

2）采集總線數(shù)據(jù)后，判斷故障屬于鏈路故障還是節(jié)點故障。使用萬用表量取總線電壓是否符合總線設(shè)計要求，比如測量總線CANH總線電壓異?；蛘呖偩€對地短路等情況。若符合設(shè)計要求，則屬于線路故障，按照鏈路故障流程進(jìn)行分析。如果不屬于線路故障，則繼續(xù)進(jìn)行排查。

3）通過拔總線模塊的熔斷絲或者拔掉模塊的接插件方式鎖定故障的問題模塊。當(dāng)拔掉某個模塊接插件（熔斷絲）后總線未恢復(fù)正常，繼續(xù)往下拔掉其他模塊的接插件（熔斷絲），當(dāng)拔掉模塊后總線恢復(fù)正常，則初步懷疑該模塊總線節(jié)點存在故障。

4）通過拔總線模塊的熔斷絲或者拔掉模塊的接插件方式鎖定故障的問題模塊。當(dāng)拔掉某個模塊接插件（熔斷絲）后總線未恢復(fù)正常，繼續(xù)往下拔掉其他模塊的接插件（熔斷絲），當(dāng)拔掉模塊后總線恢復(fù)正常，則初步判斷該模塊總線節(jié)點存在故障。

5）初步確定故障模塊后，對故障模塊進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)單節(jié)點測試，分析模塊出現(xiàn)故障的原因。針對問題根本原因，采取更換硬件或者修改軟件的措施，并將問題整改完畢。

某車型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如圖2所示，該拓?fù)鋱D為兩網(wǎng)段的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D，儀表IC模塊和發(fā)動機(jī)控制器EMS通過CAN總線信號交互，儀表接收來自發(fā)動機(jī)控制器發(fā)送的總線信號并驅(qū)動OBD故障燈點亮。

2 問題現(xiàn)象

在某車型的開發(fā)過程M1裝車階段，某一臺樣車出現(xiàn)了發(fā)動機(jī)OBD故障燈亮的情況。同時，發(fā)動機(jī)模塊報出燃油液位信號掉線故障碼（油位傳感器信號丟失/失效/校驗錯誤），其他節(jié)點則報出儀表通信節(jié)點丟失當(dāng)前故障碼。

3 問題分析

首先，采集CAN數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)總線存在大量錯誤幀，包括格式錯誤和填充錯誤。接著采集一段儀表模塊的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，如圖3所示，發(fā)現(xiàn)儀表數(shù)據(jù)在源網(wǎng)段和目標(biāo)網(wǎng)段均存在計數(shù)異常的情況。BCAN上的儀表報文的Rolling Counter計數(shù)異常，出現(xiàn)丟幀情況。通過網(wǎng)關(guān)路由轉(zhuǎn)發(fā)到PCAN上，EMS接收儀表發(fā)送的報文，從而導(dǎo)致EMS偶發(fā)性報油位傳感器信號丟失/失效/校驗錯誤故障碼（U0676）。如圖4所示，分析總線上其他節(jié)點（T-BOX、BCM、IC）的數(shù)據(jù)也發(fā)現(xiàn)存在丟幀的情況?？偩€錯誤幀對BACN的節(jié)點數(shù)據(jù)的發(fā)送有顯著影響。

其次，檢查總線電壓無異常情況，確定線路上無故障，基本排除了鏈路故障的原因。進(jìn)一步按照上一節(jié)介紹的總線Bus-Off故障排查流程，對錯誤幀所在網(wǎng)段的總線模塊進(jìn)行逐個拔熔斷絲的操作，以鎖定具體的故障模塊。依次拔儀表、車身控制器、車機(jī)模塊、胎壓模塊、信息娛樂模塊的熔斷絲。當(dāng)拔掉胎壓模塊時，錯誤幀數(shù)據(jù)消失。

然后，通過對故障件胎壓模塊進(jìn)行單節(jié)點測試，并經(jīng)過軟件版本號和硬件版本號比對，發(fā)現(xiàn)故障件屬于借用件，故障件的CAN波特率為125kBaud，而總線定義網(wǎng)段的波特率為500kBaud。經(jīng)確認(rèn)，TPMS的波特率125kBaud和整車網(wǎng)絡(luò)500kBaud不匹配，造成整個CAN總線通信異常錯誤幀的問題。

4 問題解決方案

針對上述開發(fā)過程中因錯誤幀引起的OBD故障燈的問題，修改胎壓模塊的底層軟件，配置軟件底層定義的波特率，修改為500kBaud，并同步進(jìn)行單節(jié)點測試，測試無問題后，安裝在車上并進(jìn)行單節(jié)點網(wǎng)絡(luò)測試，測試模塊的單節(jié)點通信功能是否符合設(shè)計要求。采集數(shù)據(jù)分析總線無錯誤幀問題，總線數(shù)據(jù)無丟幀的情況。測試結(jié)果如圖5所示。 5 結(jié)論

本文以某車型OBD故障燈故障為例，詳細(xì)介紹了此類總線故障的排查分析思路。在此基礎(chǔ)上，對故障進(jìn)行了深入分析，初步識別出故障屬于總線錯誤幀故障問題。通過有效的分析方法，快速識別到問題出現(xiàn)的源頭。此外，針對OBD故障燈問題給出改進(jìn)方案，在修改軟件后進(jìn)行通信測試。測試結(jié)果表明，整改后的軟件未出現(xiàn)錯誤幀情況，OBD故障燈完全解決，為汽車CAN網(wǎng)絡(luò)診斷開發(fā)及應(yīng)用的相關(guān)人員提供了借鑒。

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