荣威燃料电池轿车can通讯故障诊断研究

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1、荣威燃料电池轿车CAN通讯故障诊断研究梁伟铭,丁阳2008-01-21 [字体：大中小]　　0引言 　　上海汽车荣威燃料电池轿车采用CAN总线（ISO11898－2）构建动力系统各部件之间的通讯网络。相比传统车型，燃料电池轿车的电磁环境更为复杂，由于使用了多个能产生较大传导性干扰和瞬态干扰的DC/DC电源转换器、电机，燃料电池轿车的CAN通讯更易受到干扰而出现故障。 　　图1为荣威燃料电池轿车CAN网络的拓扑结构，CANA网络联接的部件有：整车控制器（VMS）、电液动力转向控制器（EHPS）、制动模块控制器（ABS）、网关防盗

2、模块、组合仪表以及空调控制器。图1荣威燃料电池轿车CAN网络架构 　　1CAN通讯测试分析工具 　　在CAN总线领域，Vector公司提供的产品用于CAN网络的测试和分析。在荣威燃料电池轿车CAN网络通讯调试的过程中，主要使用CANoe/CANalyser和CANscope。 　　CANoe/CANalyse可跟踪总线数据的实时变化、统计报文的频率、错误帧出现的频率，还可以记录总线数据进行回放。在CAN通讯故障调试中，可以利用CANoe/CANalyser作为网关隔离可能产生强干扰的节点以确定干扰源和干扰路径。 　　CANsc

3、ope是一款CAN物理层的分析工具，可以设置各种触发条件显示记录总线的CAN－H、CAN－L及差分电压的波形，观察CAN信号的畸变情况，分析噪声的特性。 　　2CAN网络故障诊断方法 　　2.1CAN通讯故障描述 　　经过测试，发现荣威燃料电池轿车CAN网络的通讯存在如下故障： 　　（1）点火开关处于Ignition档，高压电关断的情况下，CANA网络通讯正常，无错误帧；　　（2）接通高压电启动动力系统后，CANA网络出现错误帧，错误帧出现的频率约20～90f/s，之后组合仪表或EHPS停止通讯。 　　2.2干扰信号分析 　　

4、根据CANscope对错误帧的分析，在高压电接通的状态下，CANA网络出现干扰信号，干扰信号出现的周期为0.1ms，在CAN－H、CAN－L两线差分电压上引起的幅值达到±1V。图2出现错误帧时记录的波形 　　图3中，错误帧的前一位是隐性位，但是干扰信号引起这个位的差分电压出现谐波，幅值约±1V，超出了ISO11898－2规范要求的电平范围，因此节点判断通讯出现故障，发出了错误帧。图3第3个干扰信号放大图 　　相邻两个干扰信号之间的时间是50bit，CANA网络波特率为500Kb/s，因此干扰信号出现的周期是0.lms。 　　2

5、.3CAN网络通讯测试 　　（1）CANoe网关隔离 　　CANoe网关是通过CAPL语言编程转发隔离节点与连接网络的报文，使用CANoe网关并结合CANscope，可以检测某一网段的信号特性和干扰程度，是查找CAN通讯故障的有效手段。 　　在CAN通讯故障原因的查找过程中，使用CANoe网关把CANA网络分割成两个网段，网关连接的两个网段通讯正常，未出现错误帧，但是用CANscope监测网络信号，在高压电接通时仍然可以发现同样的干扰信号，只是幅值略小。这表明上述的干扰信号是造成CANA网络通讯故障的原因 　　（2）更换通讯介

6、质 　　在调试过程中，当使用双绞线把VMS、EHPS、组合仪表单独联接后，三者能够正常通讯，原因是：这样单独联接的网络线较短与动力线束距离远，干扰信号的幅值不大，不足以造成错误帧。而CANA网络从乘员舱到VMS、EHPS的路径长，与其它线束捆绑在一起，干扰信号引起的幅值大，能够引起错误帧。这两种情况下干扰都是存在的。 　　2.4干扰源查找方法 　　确定了导致通讯故障的原因是CAN网络存在干扰，而且是在高压电接通的情况下才会出现干扰。在实验过程中，高压通电后，驱动电机、燃料电池DC/DC、燃料电池、空调压缩机均未运行。运行的部件

7、包括：EHPS、12V系统DC/DC、水冷系统。因此可以测试这3个系统以确定干扰源。 　　（1）接通高压电，控制EHPS不运行，断开水冷系统高压电路，只有12V系统DC/DC网络通讯正常，无错误帧，CANscope观察不到干扰信号。波形如图4。图4水冷系统不工作/EHPS不运行时的波形 　　（2）接通高压电，12V系统DC/DC工作，控制EHPS运行，断开水冷系统高压电路，网络通讯正常，无错误帧，CANscope观察不到干扰信号，波形如图5。图5水冷系统不工作/EHPS运行时的波形 　　（3）接通高压电，12V系统DC/DC、

8、EHPS、水冷系统三者都下作。 　　在此情况下，CAN网络通讯不正常，错误帧为40f/s，图6是一个发送成功的报文，但是在波形图上可以看到干扰信号的存在。图6水冷系统工作时的波形 　　上述实验表明水冷系统工作时产生的干扰信号是造成CAN通讯故障的原因。通过现场的检查，发现水冷