知识 | 电动汽车动力CAN总线系统故障分析与研究

摘要：随着新能源汽车行业的快速发展，控制单元不断增多, CAN总线技术应用越来越广泛。本文以吉利帝豪EV300为例，阐述了电动汽车中动力CAN总线系统的结构原理，并结合故障波形，对动力CAN总线系统中的各类故障及机理进行了分析研究。

近年来，新能源汽车行业快速发展，为了对更多的汽车运行参数进行控制，车内电子控制单元、通讯系统越来越多。控制单元数量的增加，使得它们之间信息的交换也越来越频繁，用导线进行点对点的连接传输方式很难满足以上交换的数据量。因此，就必须采用申行数据传输系统方式。CAN总线能实现汽车内传统的点对点互连方式向总线式系统连接的转变，大大降低了汽车内电子系统布线的复杂度。CAN总线具有可靠性高、控制方便、数据密度大以及数据传输快等优点。目前CAN总线系统在汽车领域主要分为动力CAN总线、舒适CAN总线、信息娱乐系统CAN总线、电子组合仪表CAN总线和诊断CAN总线五种类型。本文以吉利帝豪EV300为例，对电动汽车动力CAN系统进行故障分析与研究。

一、吉利帝豪EV300动力CAN总线系统结构原理

(一)系统结构

吉利帝豪EV300动力CAN网络控制模块包括BMS、0BC、TCU、PEU等，其中BMS与PEU控制模块内各有120欧姆的终端电阻，可通过OBD接口对动力CAN总线系统进行监控。

(二)信号传输原理

动力CAN总线是双绞差分总线，串行数据总线H和串行数据总线L从静止或闲置电平驱动到相反的极限。大约为2.5V的闲置电平判定为隐性传输数据并解释为逻辑1;将线路驱动至极限时，动力CAN总线串行数据总线H将升高1V，而动力CAN总线串行数据总线L将降低IV,极限电压差2V判定为显性传输数据并解释为逻辑0。

二、吉利帝豪EV300动力CAN总线系统故障类型

吉利帝豪EV300电动汽车动力CAN总线系统故障主要有短路和断路两类，其中短路包括CAN-H分别对地短路和对电源正极短路，CAN-L分别对地短路和对电源正极短路共四种情况;断路包括CAN-H断路和CAN-L断路两种情况。不同的故障类型导致CAN总线输出不同的信号波形，在汽车上出现不同的故障码，下面将逐一进行分析。

(一)动力CAN-H对地短路

动力CAN-H对地短路时，CAN-H 及CAN-L信号电压均约为0V，该波形导致动力CAN总线网络中的PEU、0BC、BMS等控制器模块无法正常通讯，车辆出现电机控制器报文循环计数错误、车载充电机报文循环计数错误等相应的故障码。

(二)动力CAN-H对电源正极短路

图1CAN-H对电源正极短路波形

动力CAN-H对电源正极短路波形，如图1所示，CAN-H电压约为12V，与电源正极电压相同, CAN-L电压波形为约2.5V至约12V,该波形导致动力CAN总线网络中的PEU、0BC、BMS等控制器模块无法正常通讯，车辆出现电机控制器报文循环计数错误、车载充电机报文循环计数错误等相应的故障码。

(三)动力CAN-L对地短路

图2CAN-L对地短路波形

动力CAN-L对地短路波形，如图2所示，CAN-L电压约为0V,与接地点电压相同，而CAN-H 电压为约0.2V至约2.5V,虽然CAN-L与CAN-H电压波形与正常状态不同，但是两者差分信号压差与正常状态基本相同，控制单元仍然能对差分信号进行比较计算，输出正常的逻辑电平，故车辆可以正常工作。

(四)动力CAN-L对电源正极短路

动力CAN-L对电源正极短路时，CAN-H、 CAN-L 电压均约为12V，与电源正极电压相同，该波形导致其中的PEU、0BC、BMS等控制器模块无法正常通讯，车辆出现电机控制器报文循环计数错误、车载充电机报文循环计数错误等相应的故障码。

(五)动力CAN-H断路

动力CAN-H断路时CAN-H波形始终处于空闲模式的基本电压约2.5V状态，CAN-L波形正常，导致此控制器模块无法正常通讯，该故障分为以下两种情况:

(1)VCU控制模块CAN-H断路。因吉利EV300的VCU具有整车网关及网络管理的功能，VCU的CAN-H断路会导致诊断总线无法通过网关转接到动力CAN总线上，与其中的PEU、OBC、BMS等控制器模块失去通讯，车辆出现电机控制器报文循环计数错误、车载充电机报文循环计数错误等相应的故障码。

(2)其他控制模块CAN-H断路( VCU除外)。CAN-H断路的控制模块无法与总线网络通讯，控制模块内部的错误计数器不断累计，计数超过255时该模块自动与总线脱离，出现相应模块的报文循环计数错误故障码。

(六)动力CAN-L断路

动力CAN-L断路时CAN-L波形始终处于空闲模式的基本电压2.5V状态，CAN-H 波形正常，导致此控制器模块无法正常通讯，该故障分为VCU控制模块CAN-H断路和其他控制模块CAN- H断路两种情况，故障机理及故障码与上(五)中动力CAN-H断路相同。

三、吉利帝豪EV300动力CAN总线系统故障分析总结

吉利帝豪EV300动力CAN总线网络上各个控制模块通过CAN- H和CAN-L两条线路实现信号的串行差分传输，通过CAN收发器进行逻辑电平和差分信号之间的转换，从而实现各控制模块之间的信息交互。通过对动力CAN总线的各类故障进行分析，可以得到以下两点结论:

(1)CAN-L对地短路因控制单元仍能进行正常的逻辑状态的比较计算，车辆正常;其他短路故障往往导致整个动力CAN总线系统信号异常，多个控制模块通讯异常并出现故障码。

(2) VCU断路故障因网关原因，多个控制模块通讯异常，均出现故障码;其他控制模块断路故障导致该模块脱离CAN总线，仅出现该模块相应的故障码。

四、结语

本文以吉利帝豪EV300的动力CAN总线系统为例，结合故障波形，系统分析了电动汽车动力CAN系统的各类故障及机理，对于电动汽车动力CAN系统的学习和故障检测与维修都具有-一定的指导意义。

参考文献:

[1] 杨效军,朱小菊.电动汽车结构与原理[M].北京:机械工业出版社,2018:135-159.

[2] 钟文浩.电动汽车CAN报文的解析及应用[]汽车电器,2017(6):13- 16.

[3] 龙超.汽车CAN总线技术及其检测维修探讨[0].中国设备工程,2018(19):129-130.

[4] 罗旭,李娟.电动汽车动力系统原理与维修[M].北京:机械工业出版社,2018:40-47.

来源 | 期刊《产业创新研究》

作者：孙常林 李琳 邢合理 (潍坊职业学院)

电控系统集体“发病”2021年自主车型变速箱投诉指数盘

时至今日，绝大多数自主车型都采用了自主研发的发动机和变速箱。如大家所见，涡轮增压发动机和双离合变速箱更是成了众多自主车型的“标配”。而从近几年来的投诉数据来看，自主车型的发动机投诉率往往都比合资车型要低。那么，自主车型的变速箱怎么样呢？本期的2021年度投诉指数盘点内容，我们就聊聊自主车型变速箱投诉指数。

主要发现：

从投诉指数来看，2021年度自主车型投诉指数TOP10基本都被头部自主车企的车型占据，上榜的SUV车型要多于轿车。巨大的销量和保有量客观催生了更多的投诉。

与此同时，TOP10榜单中的九款车型变速箱投诉指数都再200以下，排名TOP10榜单后五位的车型变速箱投诉指数甚至未到100。相比于合资车型，自主车型的变速箱投诉指数均不高。

另可看出，入围变速箱投诉指数TOP10榜单上车型多搭载了DCT变速箱和CVT变速箱，顿挫、抖动和异响是主要的问题表现。

以下是TOP10车型的具体分析。

第一名：博越 变速箱投诉指数260.25

典型故障：变速箱顿挫/异响

投诉点评：博越排在了2021年度自主车型变速箱投诉指数榜单的第一位。变速箱问题一直是博越被投诉较多的问题之一。变速箱顿挫和异响问题是主要槽点。其中，第一代博越搭载的6AT变速箱异响是根源所在。从投诉数据来看，吉利博越的变速箱顿挫基本都集中于2016款和2018款车型。第二代博越换装全新的双离合变速箱后，顿挫问题显著降低，不过双离合变速箱的抖动和异响问题也在困扰着车主。

第二名：帝豪 变速箱投诉指数187.5

典型故障：变速箱电控系统故障

投诉点评：过去的很长时间里，吉利帝豪一直是销量TOP10里唯一一款自主车型。巨大的保有量下，帝豪的产品问题也浮出了水面。其中，变速箱机电单元故障是其主要问题之一，变速箱故障灯亮、无法换挡和变速箱顿挫是主要的问题表现。。从投诉反馈来看，2017款车型搭载的CVT变速箱是重灾区，2016款和2018款车型也有很多案例。

第三名：瑞虎8 变速箱投诉指数113.25

典型故障：变速箱顿挫异响

投诉点评：投诉榜单的“常客”再次出现在了2021年度变速箱投诉TOP10榜单上。投诉反馈显示，变速箱顿挫异响成了瑞虎8最主要的两大变速箱问题。令人谈之色变双离合变速箱是幕后推手。其中，变速箱顿挫多发于2020款车型；变速箱异响在2020款、2019款和2018款车型上都有很多案例。

第四名：传祺GS4 变速箱投诉指数112.5

典型故障：变速箱异响顿挫

投诉点评：过去几年，变速箱问题一直是传祺GS4的典型问题，变速箱顿挫抖动还曾出现过集中投诉。究其原因，第一代传祺GS4搭载的双离合变速箱是罪魁祸首。第二代GS4换装6AT后，变速箱顿挫现象明显改观，但变速箱异响问题开始出现。2021年，传祺GS4的2020款车型变速箱异响问题占到了变速箱投诉的一半以上。

第五名：艾瑞泽5 变速箱投诉指数99.75

典型故障：变速箱无法换挡/加速

投诉点评：排在年度变速箱投诉指数榜单第五位的奇瑞艾瑞泽5变速箱问题比较集中。变速箱无法换挡和无法加速问题的投诉指数占到了整个变速箱投诉的四成以上。从投诉反馈来看，变速箱无法换挡问题为电控系统故障和传动钢带打滑引起。上述问题多出现在2017款和2016款等老车型之上。

第六名：长安逸动 变速箱投诉指数88.5

典型故障：变速箱顿挫异响/漏油

投诉点评：长安逸动排在了榜单的第六位，但整体投诉指数并不高，而且变速箱的投诉问题也比较广泛。从投诉反馈看，双离合变速箱常见的顿挫异响问题是相对较为集中的问题，问题出现于2020款和2019款车型。另外，还有部分车主反映逸动变速箱线束插头处有漏油的现象，问题车型同样出现在2020款和2019款车型。

第七名：哈弗H6 变速箱投诉指数87

典型故障：变速箱异响

投诉点评：常年SUV的销量冠军哈弗H6排在了年度变速箱投诉榜单的第七位，投诉指数还是很低的。从投诉数据来看，变速箱异响是哈弗H6变速箱的最大问题，问题多出现在2020款和2021款车型的双离合变速箱。另外，还有小部分车主反映哈弗H6的变速箱存在无法换挡问题，该问题也为电控单元故障所致。而双离合变速箱常见的顿挫抖动问题相对较少。

第八名：吉利远景 变速箱投诉指数78

典型故障：变速箱无法换挡

投诉点评：吉利远景的变速箱投诉指数整体并不高，不过问题比较集中。变速箱无法换挡问题的投诉占比达到了整个变速箱投诉指数的3/4。从投诉反馈来看，该问题多出现在2016款和2017款车型之上。据悉，2016-2019款车型搭载了吉利自研的4AT变速箱。有车主表示，该变速箱的数据调教存在问题。

第九名：风光580 变速箱投诉指数70.5

典型故障：变速箱电控系统故障

投诉点评：近两年来，东风风光580已经没了当年的雄风。但在较大的保有量下，风光580的问题也逐渐暴露出来。其中，变速箱电控单元故障便是问题之一。投诉数据显示，关于变速箱电控问题的投诉占到了风光580变速箱投诉指数的80%以上。2020年7月，东风小康还曾大规模召回了风光580，对损坏的传感器等部件进行更换，并升级TCU软件。

第十名：长安CS75 变速箱投诉指数70.5

典型故障：变速箱电控系统故障

投诉点评：另一款SUV市场的销量标杆长安CS75排在了2021年度变速箱投诉指数榜单的第十位。考虑到CS75的销量和保有量，70.5的变速箱投诉指数并不高。从投诉反馈来看，变速箱电控单元故障是CS75变速箱的主要问题。从投诉反馈来看，该问题多发于2014款、2015款和2016款等老车型之上。据悉，长安方面已经优化了变速箱的数据，该问题已经得到了显著改观。