杨峰
大庆铁人学院汽车工程系 黑龙江 大庆163000
摘要：现阶段，随着我国科学技术、电子技术的不断发展进步，车载CAN网络的应用表明汽车制造逐渐向智能化、现代化方向发展。大量的集成电路应用于汽车中，电子控制单元逐渐多样复杂。因此，车载CAN网络出现故障时，相关人员难以快速诊断故障所在。本文以车载CAN网络汽车控制故障诊断系统为核心展开讨论。
关键词：车载CAN网络；控制系统；故障诊断
引言
现阶段，通信技术已经应用至众多领域，并且随着时代的快速进步，人们对于汽车性能要求不断提升，在实际的使用中各种故障频繁出现，车载CAN网络控制系统故障的发生导致车辆控制全线崩溃。
1车载CAN网络系统相关概述
在以往的汽车制造中为确保驾驶人员能够对汽车运行状况加以全面了解，对于控制系统的安装的设计通常以电控单元安装为主，汽车运行以及管理是由电控单元间交换数据进行的。随着经济、科学技术的不断提升，人们的生活水平逐渐提升，人们对于汽车各项性能需求随之提升，以往布线方式导致汽车内部控制系统存在庞大的布线系统，对汽车控制系统高效运行产生影响。为实现汽车电控单元间实时共享信息，车载CAN网络系统出现，通过车载CAN网络构建汽车控制网络，对汽车的电路设备加以简化，提升汽车各项性能。CAN又被称作车用控制器局域网，其主要功能为负责控制系统信息交换。通常情况下，车载CAN网络系统主要由信息系统、舒适系统和动力系统组成，总线系统通过车载CAN网络连接，交换数据。CAN系统运行程序主要有相关程序控制器把信息转化成数据传输至控制器，控制器将数据转化为CAN格式输出，CAN收发器接收CAN格式信号，最终控制器对处理信息输出[1]。相比于普通通信系统，CAN总线具有较强的抗干扰能力，但是也正为这一优势导致汽车控制出现故障问题。例如，CAN总线为多节点控制方式，当其中任一节点出现故障，难以及时、准确判断故障节点位置。因此，虽然车载CAN网络汽车控制系统运行原理较为单一，但是具有一定优势。
2车载CAN网络总线系统组成
2.1硬件组成
在车载CAN网络系统中包括控制单元和数据线。节点和收发放大器并联与总线。CAN总线为双绞线连接方式：CAN-Low导线和CAN-High导线。双绞线中，信号的传输相位相反，从而有效抑制外部干扰。各个部件具体功能为：
控制器。例如SJA1000控制器。核心模块按照总线协议发送和接收数据帧；逻辑模块为处理器、控制器或者其他设备提供通讯。处理器能够借助逻辑模块、地址总线访问控制器的寄存器。缓冲区能够储存完成格式标准信息与扩展信息。处理器请求控制器发送指令时，逻辑模块控制核心模块将缓冲区信息传输至CAN总线。接收消息，核心模块需对CAN总线数据串并转换，之后将数据传输至过滤模块，识别消息是否为处理器所请求信号。接收到恶所有数据都能够储存于队列中。按照工作方式与消息帧不同，传输时最多能够储存32个数据包，使用者能够将消息帧分为不同中断处理与优先等级。
收发器。收发器安装于控制器中，具备收发功能。CAN控制器发送数据转换为电信号传输至数据线。收发器控制单元仅能够在特定时间接受和发送数据。逻辑信号为1时，控制器开关断开，CAN处于通信中断状态，逻辑信号为0时，某个控制器闭合，电平为0v，CAN处于通信状态。所以，连接线存在两种状态：①截止状态，开关断开，总线电平为1，电阻较高。②接通状态，开关闭合，总线电平为0，电阻较低。从本质上讲，传输终端就是电阻，其主要为避免数据传输至末尾以回声方式反射，对通讯产生干扰。
数据总线。通过双绞线设计结构主要作用便是避免电磁信号和自身对外界所产生的干扰。在系统中设置有低电平和高电平两根导线，数据发送时，同时发送至两根导线，互为镜像。各控制器连接有终端电阻，降低数据传输超调效应[2]。
3车载CAN网络故障诊断分析和研究
3.1车载CAN网络线路故障
通过大量真实车辆故障研究分析，导致车载CAN网络出现通讯故障的因素主要包括高电位断路、低电位断路、高低电位同时断路、高电位电源或者对地短路、低电位电源或者对地短路、高低电位相互短路、互为短路导致电源或者对地短路、系统中部分高低电位接反。
3.2总线容错故障功能和故障诊断
容错模式指的是通讯导线有一根出现故障，另一根同样可以进行信息的正常传输，确保车载CAN网络具有更强的稳定性，实现系统运行成本降低。当前主流车型多选用CANB容错模式。
3.3车载CAN网络故障诊断方法和机理研究
对车载CAN网络工作特点加以充分了解，相关故障大量统计基础上，对网络故障诊断方法和机理进行研究。首先通过工作电压对网络故障进行判断。下表为现阶段车辆中装备车载CAN网络工作电压。借助万用表对网络运行电压数据进行测量，按照下表电压值能够准确判断车载CAN网络是否存在故障。其次借助专用仪器诊断车载CAN网络故障。应用仪器包括故障码和网络拓扑。现阶段装备车载CAN网络车辆具备诊断功能，通过CANC网络和诊断接头和厂家配备诊断仪加以通信，便能够对车辆网络故障进行诊断分析[3]。利用网络拓扑主要机理为通过观察车载CAN网络拓扑图不同颜色判断故障发生情况，蓝色表示控制模块存在故障、黑色表示网络部分存在故障、红色表示拓扑分析存在故障。打开高级模式，发挥诊断仪功能便能够准确、快速判断、区分通讯故障以及相关系统故障。
CAN总线不同状态电压情况
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4车载CAN网络电气控制故障分析和研究
车载CAN网络电气控制主要包括灯光系统、加热系统、记忆系统、空调系统、防盗系统、雨刮系统、门锁系统等。对于门锁系统的故障诊断可以应用遥控器的开锁功能、自动落锁、禁止功能、闭锁、开锁功能对其故障进行判断。加热系统的故障诊断思路为，当点火开关位于开启状态，加热系统开始工作，一般情况下为两级加热，低加热为38℃，高加热为42℃。当检测出加热元件存在短路或者开路情况时，模块自动关闭，同时LED灯将亮起2s后熄灭，表明系统存在故障。对于不同电器控制故障的诊断按照其工作思路，配合使用相关仪器便能够对故障进行基础判断。
总结
车载CAN网络控制故障诊断系统可以对常见故障加以解决，例如车载CAN网络自身故障，诊断设备连接故障等，需要对车载CAN网络故障诊断系统进行基本检查，其中包括蓄电池静态电压，接头连接情况、发动机保险丝连接情况。无法通过基本检查诊断的故障，应通过车内局域网故障排除手段对故障进行分析。
参考文献
[1]陈泮洁,魏艳波,贾鸿莉,等.基于CAN总线的车辆故障诊断系统设计[J].新教育时代电子杂志:教师版,2017(26):262+264.
[2]李威威.智能车载故障诊断系统的关键技术研究[D].天津工业大学,2017.
[3]赵立超,吴长水.车辆控制器故障诊断系统的设计与实现[J].软件工程,2020,23(07):33-35+26.