凯美瑞CAN网络系统检修

近10年来，CAN网络在汽车上迅速发展成熟，这样就要求维修人员能掌握CAN的检修方法。但是，现在维修人员对这方面的知识相当匮乏，原因有二：一是由于CAN网络大量应用，但故障发生的数量还不多，很少有这方面的维修经验；二是CAN网络故障往往表现为跨系统性，对维修人员跨系统诊断能力要求高，如故障部位在发动机电路部分，但故障现象在组合仪表上出现，或者在空调系统体现。

一、CAN总线概述

CAN(Controller Area Network控制器区域网)是一种实时应用的串行数据通讯总线系统。具有高性能和高可靠性，并易于检测故障。

1　CAN总线结构

图1所示为不带智能启动进入系统的丰田凯美瑞CAN总线结构。

各节点(ECU或传感器)通过CAN总线相连，实现数据的实时通讯。各节点分别是指ECM、防滑控制ECU、组合仪表、主车身ECU、空调放大器、中央气囊传感器总成、DLC3。CAN总线为双绞线，由CANH和CANL两条线配对，并由差动电压驱动，如图2所示。CAN有两个120Ω的终接电阻器，这里终接电阻器位于组合仪表和ECM中，连接终接电阻器的总线为主总线，其它为总线支线。

2　CAN总线通讯

信息的发送有2种规则，一是某一节点向该节点发送请求时，该节点才向其发送信息；二是没有请求信号，各节点向对应节点定期发送信息。当2个以上节点同时需要发送信号时，那么节点自身需判定信号优先级别，优先级别高的先发送，如ECM发送发动机水温信号THW到组合仪表，防滑控制ECU需电子油门协调工作的信号发送到ECM，这时ECM和防滑控制ECU各自比较信号优先级别，结果是，防滑控制ECU优先发送。同样当同一节点需同时发送2个以上信号时，该节点也要判定优先级别，级别高的先发送，如ECM发送发动机水温信号THW、发动机转速Ne，发动机转速Ne信号优先发送。信息接收时。也会有相应的规则，如某一节点发送信息的同时如何协调信息接收等。那么，CAN总线通过通讯协议，也就是通讯规则，保证了通讯的顺利进行，同时也保证了高的通讯稳定性及高的通讯速度。一般CAN的通讯速度为500kB／s(最高2MB／s)。

cAN总线为短字节传输，数据帧1～8字节，保证了传输的可靠性和稳定性。另外，一旦节点判定传输数据出错时，会请求重新发送，具有纠错功能。

3　CAN通讯特点

(1)减少了线束和连接器的使用，可靠性增强

比较总线通讯和非总线通讯，如图3所示，3个ECU中的每一个ECU要控制相应的执行器，需要接收3个传感器的信号。如果按照图3a所示不使用总线通讯，3个传感器信号都需要单独输送到3个ECU，如果采用图3b使用总线通讯，每个传感器信号只要输入到1个较近的ECU，另外2个传感器信号只需要通过总线传送。比较两图可知，有总线时线束和连接器减少了。实际中，车辆上大量的传感器信号都是多个ECU需要，那么总线通讯的使用将大幅减少线束和连接器。

(2)抗电磁干扰

CAN总线为双绞线，具备抗强的电磁干扰能力。

(3)失效保护

发生故障时，CAN总线失效保护功能启动，最大程度地保证其它部分正常工作，另外CAN总线也易于诊断。比较CAN总线通讯、其它总线(以某BEAN总线为例)通讯、常规总线通讯。

常规总线通讯，各节点通过单线连接到总线(也为单线)，总线未形成环形。当总线一处断路时，断开后形成了两部分，两部分之间将无法实现通讯。

(4)传输速度多样性

CAN总线从传输速度上来看，有高速CAN总线(CAN HS)、中速CAN总线(CANMS)。低速CAN总线(eAN LS)。有些车辆上同时使用多种速度的CAN总线。

二、丰田BEAN总线

丰田BEAN总线在常规总线通讯的基础上，将总线形成环形。当总线一处断路时，各节点之间仍然实现通讯，对车辆的使用毫无影响，这时也无法检测到总线的故障代码，只有在两处以上断路时才会影响车辆正常工作，才能检测到故障代码。

如图1所示，CAN总线在常规总线通讯的基础上，将单线变为双绞线。当一处断路时(图中红色“×”位置断路)，分成两部分：一部分为主车身ECU、组合仪表、DLC3，其它为另一部分，这两部分之间无法实现通讯，各部分内部能实现正常通讯。这时也能检测到总线的故障代码。

总线故障发生时，就其本身而言故障只有两种方向，要么断路，要么短路，当总线短路(与地短路或电源电压短路)时，总线失效保护，各节点之间都无法通讯。

在丰田车中总线故障代码可以通过IT2(丰田智能检测仪2代)检测出，进入BUS CHECK进行操作，能检测出总线的故障代码。该检测仅仅针对各节点之间通讯异常。

对于CAN总线，我们可以还通过检测DLC3端子CANH(6)、CANL(14)、接地、电源蓄电池正极之间的电阻，来进一步确定CAN总线短路或断路的情况。检测方法如表1所示。

图4所示为带智能启动进入系统的丰田凯美瑞CAN总线结构。CAN 1号总线(应用在动力系统)为高速CAN总线，CANMS总线(应用在智能启动进入系统等)为中速CAN总线，CAN 2号总线(应用在AFS自动前大灯系统)CAN总线速度又不同。那么这三种速度不一样的CAN总线形成了3个子CAN网络，他们之间通过网关进行通讯。在DLC3端子用IT2检测CAN总线时，只能检测到CAN 1号总线网络系统。该车网络系统除了CAN总线之外，还有AVC-LAN总线，应用音响等多媒体系统。

三　典型案例分析

故障现象

一辆凯美瑞ACV30L轿车，配备U250E(5速手自一体)ECT变速器，行驶里程15343km。该车发生事故，事故中该车追尾前车，车辆前部一定程度损伤，但未引发气囊工作。为便于钣金修复和涂装，将发动机总成拆下，钣金和涂装作业后，发动机装车，试车时出现如下故障现象：

1　IG ON或STA时，组合仪表上ABS指示灯常亮和防滑指示灯常亮。正常时，IG ON时，自检后ABS指示灯和防滑指示灯熄灭。在ABS(带VSC、TRC)系统出现故障时点亮ABS指示灯和防滑指示灯。另外，VSC作动时防滑指示灯点亮提醒驾驶员。

2　组合仪表上水温表一直指在最低位置。正常时，IG ON时，水温表指针能反映发动机水温的变化。

3　组合仪表上发动机转速表一直指零。

4　组合仪表上换挡杆位置指示灯都不显示。正常时，IG ON时，换挡杆在P位置，仪表上P字母相应点亮。

5　空调无冷气。怠速时，开空调后，从高到低缓慢逐步的调节温度，暖气阶段

能感觉温度的变化；到冷气阶段，只能吹出环境温度的空气。另外也观察到压缩机磁性离合器未作动。

故障诊断与排除

故障现象中前4种故障现象都表现在组合仪表上。一时无法找出故障的共同点，考虑故障现象与相应系统的电子控制系统或组合仪表有关，对各相应系统故障代码进行检测，及对组合仪表实施相应项目的主动测试。

连接丰田智能测试仪IT2，点火开关转到IG ON，打开IT2电源，选择自动进入，提示“无法侦测到车辆特征”。说明IT2与车辆无法通讯。IT2本身没有故障，那么问题在车辆本身。然后对该车诊断端口DLC3进行检测。诊断端口DLC3的端子如图5所示。

诊断端口DLC3的测量方法和标准见表1。按照表1诊断方法对诊断端口DLC3的信号进行检测。检测结果为：BAT(16)－车身接地：电压为12.23V，正常；CG(4)－底盘接地：电阻为0，正常；SG(5)－底盘接地：电阻为0，正常；CANH(6)－CANL(14)：电阻为118Ω，异常。

从检测结果可知，CANH(7)与CANH(14)之间的测量电阻异常。由图1可知，如果从DLC3端测量CAN网络电阻值。这时表现为组合仪表和ECM中两个120Ω电阻器并联，测量值为60Ω左右(标准范围为54-69Ω(见表1))，现在测量值为118Ω，可以判断主总线有断路。接着分别测量主总线CANH和CANL的通断。

依据电路图，在车辆上找到组合仪表和ECM的相应端子。先脱开组合仪表和ECM相应的连接器插座，测量ECM(49)至组合仪表(18)之间的电阻为0，正常；ECM(41)至组合仪表(17)之间的电阻为0，正常。将ECM的连接器插座恢复，测量DLC3(6)至组合仪表(14)之间的电阻为无穷大，异常。将ECM的连接器插座再次脱开，并将组合仪表的连接器插座恢复，再次测量DLC3(6)至组合仪表(14)之间的电阻为118Ω，正常。可以判断有断路，要么断路发生在ECM的连接器上，发生在ECM的连接器插座(41)和(49)端子上，要么发生在ECM电阻器本身。

对ECM的连接器插座(41)和(49)端子和ECM侧插销对应端子进行观察，发现插座41端子有松动。重新插好ECM连接器和插座41端子。再次测量DLC3(6)至组合仪表(14)之间的电阻为118Ω，正常。

试车，故障彻底排除。

四、结论

ECM插座端子(41)位置断路，导致ECM无法与CAN网络的其他ECU通讯，那么ECM无法接收CAN网络中其他ECU的信号，ECM的信息也无法与其他ECU实现共享。常见故障主要有以下几种。

1　ABS指示灯常亮和防滑指示灯常亮

据ABS(带VSC、TRC)系统故障保护功能可知，如果防滑控制ECU、传感器信号或ABS执行器中出现故障，则防滑控制ECU将停止ABS执行器的控制，并将故障信号输入到ECM(内含发动机控制模块)，ECM拒绝任何来自ABS系统的电子控制节气门打开请求。结果，车辆将不考虑ABS、TRC和VSC系统的运行。

断路后，此时ECM无法接收防滑控制ECU输入的信号。导致ECM无法协同ABS系统的作动。那么防滑控制ECU认为发生了故障，将此信号反馈到组合仪表，组合仪表点亮ABS指示灯和防滑指示灯。

2　水温表一直指在最低位置

正常时，水温信号来自水温传感器，水温传感器的信号传送给ECM，ECM再通过CAN总线将其送给组合仪表，然后在水温表上指示出来。

断路后，ECM无法通过CAN总线向组合仪表传送水温信号，导致水温表一直指在最初的最低位置。

3　发动机转速表一直指零

与水温信号一样，断路后ECM无法通过CAN总线向组合仪表传送发动机转速信号，导致发动机转速表―直指在最初的零位置。

4　自动变速器挡位指示灯都不显示

正常时，挡位位置信号来自空挡位置开关(自动变速器上)，空挡位置开关的信号传送给ECM(内含自动变速器控制模块)，ECM再通过CAN总线将其送给组合仪表，然后将相应的字母点亮(D、R、N、D、S)。

断路后，ECM无法通过CAN总线向组合仪表传送换挡杆位置信号，导致相应的字母都无法点亮。

5　空调无冷气

空调的工作，必须有发动机转速信号，也就是说，发动机运作后，空调才能工作；反之，发动机不运作，空调无法工作。

断路后，空调放大器无法接收到从ECM传递来发动机转速信号。导致空调无法工作。

6　IT2无法与车辆建立连接

可能车辆的特征信息。如车型、特别配置、生产年份、生产地区等)储存在ECM中。断路后，IT2无法从ECM中读取车辆特征信息，导致无法建立连接。