CAN總線的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，工程師在不同工況下，如何快速實(shí)現(xiàn)故障定位呢？本文將介紹CAN網(wǎng)絡(luò)故障帶來(lái)的麻煩，以及快速定位故障的幾種方法，可以幫您快速完成判斷并進(jìn)行選擇。

新能源汽車(chē)的未來(lái)發(fā)展

現(xiàn)在大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、智能家居等概念已經(jīng)滲透進(jìn)了千家萬(wàn)戶，也滲透到了汽車(chē)工業(yè)的未來(lái)，典型例子就是汽車(chē)的自動(dòng)化駕駛。

圖1 車(chē)輛內(nèi)通訊量隨年份變化表

如圖1所示，隨著車(chē)輛實(shí)現(xiàn)的功能逐漸增多，整車(chē)的網(wǎng)絡(luò)也越來(lái)越復(fù)雜，需要進(jìn)行的通訊量也隨著暴漲。為了面對(duì)數(shù)據(jù)傳輸量的暴增，未來(lái)新能源汽車(chē)將會(huì)逐步從現(xiàn)在有的CAN總線通訊逐步升級(jí)到CAN FD，來(lái)應(yīng)對(duì)該變化。

故障常見(jiàn)現(xiàn)象

當(dāng)CAN總線出現(xiàn)故障或數(shù)據(jù)傳輸異常時(shí)，往往會(huì)出現(xiàn)多種奇怪的故障現(xiàn)象，例如：

· 儀表板顯示異常，不停跳變，與實(shí)際值；

· 車(chē)輛無(wú)法正常啟動(dòng)，啟動(dòng)后無(wú)法熄滅；

· 車(chē)輛某些電控系統(tǒng)功能失靈；

· 電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)異常，動(dòng)力供應(yīng)變化巨大等。

CAN總線故障定位

CAN總線的故障問(wèn)題絕大多數(shù)都是由于物理層傳輸出現(xiàn)問(wèn)題導(dǎo)致的，所以為了對(duì)CAN總線故障定位，就需要對(duì)CAN總線的報(bào)文進(jìn)行分析。

圖2 CAN總線異常狀態(tài)波形圖

新能源汽車(chē)中常見(jiàn)的問(wèn)題是干擾問(wèn)題。如圖2所示是使用我司CAN總線分析儀捕獲到的某車(chē)輛通訊的波形，在進(jìn)行CAN總線故障定位時(shí)，要根據(jù)波形情況來(lái)判定異常干擾的原因。

可以看到在CAN_H和CAN_L上均有異常共模信號(hào)疊加，所以針對(duì)異常共模信號(hào)做FFT頻譜分析，幫助用戶快速定位共模干擾頻率。

圖3 FFT分析結(jié)果

如圖3所示為FFT分析結(jié)果，可以看到干擾主要集中在1264KHz附近，證明在該CAN總線網(wǎng)絡(luò)中有某個(gè)節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生了這個(gè)頻率的信號(hào)，串?dāng)_進(jìn)了CAN總線網(wǎng)絡(luò)中，導(dǎo)致總線通訊發(fā)生異常。

圖4 CAN總線網(wǎng)絡(luò)示例圖

如圖4所示為該CAN總線網(wǎng)絡(luò)的示例圖，針對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試后發(fā)現(xiàn)該共模干擾頻率與逆變器頻率吻合，最終確定是由于逆變器信號(hào)串?dāng)_進(jìn)入總線導(dǎo)致通訊異常。

干擾排除方法

當(dāng)我們確定了CAN總線的故障原因以后，需要進(jìn)行干擾排除，那么下面將介紹常用的抗干擾解決方案。

1、增加隔離模塊

干擾不但影響信號(hào)，更嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致板子死機(jī)或者燒毀，所以接口和電源的隔離是抗干擾的第一步。隔離的主要目的是：避免地回流燒毀電路板和限制干擾的幅度。如圖5所示，未隔離時(shí)，兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的地電位不一致，導(dǎo)致有回流電流，產(chǎn)生共模信號(hào)，CAN的抗共模干擾能力是-12~7V，超過(guò)這個(gè)差值則出現(xiàn)錯(cuò)誤，如果共模差超過(guò)±36V，燒毀收發(fā)器或者電路板。增加CTM隔離模塊后，就隔絕了地回流，限制了干擾幅度，增加了總線抗干擾性。

圖5 差分抗干擾示意圖

2、增加雙絞程度

CAN總線為了提高抗干擾能力，采用CANH和CANL差分傳輸，達(dá)到效果就是遇到干擾后，可以“同上同下”，最后CANH-CANL的差分值保持不變。如圖6所示。