【Pico汽車示波器診斷】2010年 福斯 Volkswagen Touareg 低速CAN BUS通訊故障

作者:中鑫之宝汽车服务有限公司 任贺新

故障現象:

一輛2010年福斯Touareg,搭載BHR引擎,行駛里程19萬km,儀表顯示多個故障燈(電動轉向助力系統故障燈、ABS故障燈、前照燈照明距離調節故障燈及空氣懸架系統故障燈等),且儀表背景燈熄滅,組合儀表右下角的電瓶電量指示燈歸零,同時還伴有空調鼓風機不工作、車窗玻璃無法升降等故障現象。

故障現象僅能持續幾秒鐘,然後一切恢復正常,故障頻率不高,也沒有規律,有時好幾天才出現1次,有時1天出現好幾次。

診斷過程:

  1. 讀取故障代碼,發現網關中儲存多個控制單元無通訊的故障,且這些控制單元皆為舒適CAN BUS,推斷此車的舒適 CAN BUS偶爾無法正常通訊。

該車的舒適CAN總線為低速總線,數據傳輸速率為100 kbit/s,採用雙絞線連接,分別傳遞CAN-H訊號和CAN-L訊號。CAN-H線和CAN-L線之間沒有終端電阻,兩者是彼此獨立工作的。低速CAN總線支持單線模式,當CAN-H線或CAN-L線其中一條導線出現故障時,比如斷路、對搭鐵短路或對正極短路,系統仍然可以工作;當CAN-H線和CAN-L線相互短路時,兩條CAN線上的訊號電壓是相同的,系統會關閉CAN-L線,只使用CAN-H線通訊。

2. 量測舒適CAN的波型訊號,不發送訊號時(隱形狀態),CAN-H線上的電壓約為0 V,CAN-L線上的電壓約為5 V;當發送訊號時(顯性狀態),CAN-H線上的電壓約為4 V,CAN-L線上的電壓約為1 V。

正常舒適CAN總線的訊號波形

低速CAN一般不容易出現無法通訊的故障,畢竟CAN-H線和CAN-L線同時損壞的機率很低,還有一種可能是某個控制單元損壞,造成整個舒適CAN總線都無法通訊,但具體是哪個控制單元損壞不得而知,首先得想辦法採集故障出現時的數據。經過反覆試車發現,在盡可能多地使用車上的電器設備(比如接通前照燈、霧燈、危險警告燈、音響和空調,反覆按喇叭,以及反覆升降車窗玻璃)時,故障出現的頻率較高。

3. 用Pico示波器測得故障出現時舒適CAN總線的訊號波形,分析認為,CAN-H線和CAN-L線上在重複傳遞兩組不同的電壓波形,即CAN-H線在傳遞一組數據,與此同時CAN-L線在傳遞另一組完全不同的數據。

故障時舒適CAN總線的波形

4. 用Pico示波器診斷軟體的串行譯碼功能對舒適CAN總線的訊號波形譯碼,發現CAN-H線上數據(藍色波形)的ID為404,CAN-L線上數據(紅色波形)的ID為408。由於每個ID只能對應一個控制單元,因此CAN-H線和CAN-L線上的訊息是2個模塊分別發送的。

故障出現時CAN總線上仍能保持規律的電壓波形,暫時排除線路問題的可能。這個故障很奇怪,由於某種原因造成CAN-H線和CAN-L線上發送的訊息不一致,控制單元無法識別CAN總線上傳遞的信息,導致舒適CAN總線上的控制單元暫時失去通信。由於沒遇到過這種故障,只好仔細地分析波形,結果意外地發現舒適CAN總線偶爾處於單線模式,有時是CAN-H線上的訊息缺失,有時是CAN-L線上的訊息缺失,另外還注意到,故障發生前會連續出現幾次單線發送信息的情況。

5. 再次檢測故障代碼,發現前方車身控制單元、後方車身控制單元、組合儀表、網關及左後車門控制單元等中儲存的故障代碼“單線的舒適/便捷功能數據總線組,斷路,靜態”無法清除。

6. 讀取網關中舒適CAN總線的通訊數據流,發現只有左後車門控制單元處於單線模式,其他控制單元均能正常通信。

網關中舒適CAN總線的數據流

7. 拆下左後車門門板,測量左後車門控制單元與網關(該車的網關集成在組合儀表中)之間的舒適CAN總線是否導通,發現橙/棕色的CAN-H線斷路了,跨接左後車門控制單元與網關的CAN-H端子,所有故障代碼均變為偶發狀態,且舒適CAN總線的通信數據流也恢復正常,說明這就是故障原因。

8. 順著線路查找,最終在駕駛人側B柱下方發現問題,此處CAN-H線的接點進水腐蝕,上面的3根線分別連接至網關、左後車門控制單元及駕駛人側座椅控制單元,其中網關與駕駛人側座椅控制單元的線路連接很牢固,而左後車門控制單元的線路只是稍微接著,用手輕輕一拉就掉了,說明故障是由左後車門控制單元的CAN-H線虛接引起的。

為驗證推斷的準確性,人為將左後車門控制單元的CAN-H線斷開,用故障檢測儀讀取故障代碼,發現仍然是之前的那幾個控制單元記錄舒適CAN總線處於單線模式的故障訊息,同時還發現,每當升降左後車窗玻璃時,之前的故障現象就會出現。

9. 修復此CAN-H線接點後反複試車,故障未再出現,交車半個月後回訪客戶,車輛使用一切正常,故障排除。

診斷結論:

CAN總線使用兩條導線通訊,為了消除干擾,控制單元使用差分訊號接收訊息,即用CAN-H線的電壓減去CAN-L線的電壓,以此確保數據能夠可靠傳輸。舒適CAN總線進入單線模式後,抗干擾能力和容錯能力下降,在網絡通訊繁忙時容易出現工作不正常的情況。