基于CANScope眼图客车CAN收发器故障排查与检修

2022-03-23 09:21:21 | 浏览次数：

摘要：随着电动客车的新技术的发展，我们工程师掌握的新技术越来越多，要求越来越高。当电动客车CAN收发器发生故障的时候，尤其是工作在亚状态的时候，工程师很难找出故障原因。本文介绍工程师利用CANScope眼图的方法，找出CAN收发器的故障，并制定车辆检修原则，排除故障，为电动客车的安全运行提供可靠有效的保障。

关键词：CAN收发器；CANScope眼图；故障

中图分类号：TP37 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）19-0181-02

1 CAN收发器故障分析

CAN收发器是CAN总线通讯的信号传递通道，负责将单片机的TTL电平转换为CAN总线电平，是CAN标准——ISO11898系列中最基本的物理层芯片。如果CAN收发器不正常或者失效，这个节点的通讯将受到致命的影响。

在电动客车的运营中，工程师最怕现场出现“时好时坏”的情况，如果CAN节点彻底不通讯，则很有可能是收发器损坏，那进行更换即可；如果车辆运行时出现故障，而将故障节点拆下来测试时，却又可以正常工作，这就非常复杂。

电动客车与传统客车不同，其是使用电池、电容来存储能量，然后通过逆变成交流，带动电动机驱动车辆。当客车加速或者减速时，逆变产生巨大电流变化，而形成强磁场干扰，通过动力线缆耦合到附近CAN总线，会使CAN收发器的损坏率有所上升。而有些时候， CAN收发器是工作在亚损坏状态，就是我们所说的“时好时坏”现象。按照通用的测试标准是很难发现并标定故障，无法及时在车辆检修时排除故障节点。例如某工程师协助客户使用CANScope-Pro专业版CAN总线分析仪成功定位亚损坏CAN收发器的原因，并制定车辆检修标定准则，及时排除亚损坏的CAN收发器。为电动客车稳定运行保驾护航。

2 CANScope眼图分析方法

眼图是逻辑脉冲的重叠，用于测量信号质量。通俗点，就是把所有的“0”和“1”叠加到一起，观测，信号畸变程度的一种统计方法。

例如CAN-bus的ISO11898-1规定显性逻辑的差分输入电压要大于0.9V。如图所示，如果要让CAN总线正常通信，眼图中灰色区域的电平最小值不能小于0.9V。图中使用CANScope的硬件眼图功能测量到的眼高为1.75V，是符合通讯要求的。

对电动客车上正常的CAN节点做眼图，可见没有明显畸变。

对故障CAN节点做眼图，可见故障节点虽然目前可以通讯，但是波形已经发生畸变。超过显性阀值0.9V的宽度已达4.3us，即表示此时故障节点发出的显性电平（逻辑0）的宽度为4.3us，与标准的4us已经偏差0.3us。

可见在温度变化的情况下，这个位宽度会增大，最后导致总线波特率异常，所有节点都会被其干扰，由于程序中做了自恢复功能，所以这个故障节点无法退出总线，一直在干扰总线，最终导致整车瘫痪。

3 解决方案

针对整改目标，CANScope-Pro分析报告中提出了3个彻底解决措施：

1）客户后续研发产品的CAN总线接口均采用CTM1051隔离收发器模块，实现电源和信号隔离限幅，防止强干扰信号形成直流耦合回路，导致收发器损坏；

2）目前的车辆全部更换CAN收发器为更新型的TJA1051T，其耐压58V，静电等级为8KV（无需加TVS管），而老收发器PCA82c250耐压仅为36V，静电等级仅为2KV；

3）程序中对于一直错误要进行极限处理，不可一直可恢复，如快速自动恢复20次后，延长恢复时间到秒级，保证其他节点可以发出数据。如果连续错误30秒，将停止自恢复，避免把整车其他节点拖死。

4）车辆的日常维护检修中，使用CANScope进行眼图分析，排查已经进入亚损坏的收发器，避免车辆运行过程中的故障。