科目：
- はじめに
- 診断CANバス信号低速/中速
- 診断CANバス信号の高速化
- マルチメーターによる診断
導入：
CAN バスに故障がある疑いがある場合は、特にワイヤ上の電圧レベルを測定することによって診断を行うことができます。
CAN バス メッセージの内容は、最初は重要ではありません。マルチメータとオシロスコープの両方を使用して、CAN バスワイヤの測定を実行できます。マルチメーターによる測定には制限があります。電圧を測定する場合、平均値のみが表示されます。遮断または短絡を測定する場合、マルチメータは限られた範囲で十分です。オシロスコープは、電圧レベルを測定し、信号の経路がきれいかどうかを評価するために必要です。
CAN バス システムの仕組みとメッセージの構造については、このページで説明されています。 CANバス。 このページでは、CAN バスの測定に焦点を当てます。 オシロスコープ と マルチメーター 考えられる故障と原因について説明します。
診断 CAN バス信号の低速/中速:
2 チャンネル オシロスコープを使用すると、グランドを基準にして CAN-high と CAN-low を同時に測定できます。以下の 2 つのスコープ画像は、コンフォート バスの CAN バス信号を示しています。 「低速」または「中速」とも呼ばれます。このネットワークは、ドアエレクトロニクス、BCM、空調制御ユニット、計器パネルなどの快適エレクトロニクスでよく見られます。電圧は次のとおりです。
- CAN-low: 静止時 0 ボルト、動作時 4 ボルト。
- CAN-high: アイドル時 5 ボルト、アクティブ時 1 ボルト。
両方の測定チャンネルのゼロラインを Y 軸の同じ高さに設定すると、信号がマージされます。 したがって、読み取りのために CAN-low の Y 軸を上に移動することをお勧めします。 下の XNUMX 番目の画像では、CAN の高電圧プロファイルと低電圧プロファイルを適切に比較できるように、ゼロ線の高さが変更されています。
注意: 低速および中速 CAN ネットワークには、高速 CAN ネットワークとは異なり、終端抵抗が装備されていないことがよくあります。したがって、障害に対して行われる測定値も異なります。このセクションでは、低速および中速ネットワークで発生する可能性のある中断を示し、次のセクションでは高速ネットワークを示します。
CAN ハイがグランドに短絡:
CAN High でグランドショートが発生しています。 絶縁が損傷すると、配線が車体に接触したり、ECU 内でアースに短絡が発生したりする可能性があります。
以下の測定では、チャンネル B の定電圧線が 0 ボルトであることがわかります。
CAN-Low がグランドに短絡:
CAN-low でグランドショートが発生しています。 絶縁が損傷すると、配線が車体に接触したり、ECU 内でアースに短絡が発生したりする可能性があります。
以下の測定では、チャンネル A の定電圧線が 0 ボルトであることがわかります。
CAN-High をプラスに短絡:
CAN-high では、正のクロージャが存在します。 ワイヤーハーネス内の複数の電線の絶縁が損傷すると、配線同士が接触したり、ECU内でプラス側が短絡したりする可能性があります。
以下の XNUMX つの測定結果から次のことがわかります。
- チャンネルオーバーレンジ: チャンネル B (赤) の電圧範囲を増やす必要があります。
- チャンネル B には、(20 V 範囲で) バッテリー電圧に等しい定電圧ラインが表示されます。
CAN ローをプラスに短絡:
CAN-low にはポジティブ回路があります。 ワイヤーハーネス内の複数の電線の絶縁が損傷すると、配線同士が接触したり、ECU内でプラス側が短絡したりする可能性があります。
以下の XNUMX つの測定結果から次のことがわかります。
- チャンネルオーバーレンジ: チャンネル A (青) の電圧範囲を増やす必要があります。
- チャンネル A には、(20 V 範囲で) バッテリー電圧に等しい定電圧ラインが表示されます。
CAN-high と CAN-low がショート：
CAN-low は、相互に接続すると CAN-high の電圧プロファイルに変化します。 CAN-high と CAN-low の間の短絡は、両方の CAN バス ワイヤの絶縁が磨耗している配線や、ECU のプリント基板の欠陥により発生する可能性があります。
下の画像では、CAN のハイとローが互いに短絡された XNUMX チャンネルの測定が示されています。
CAN-high では通信が時々切断されることがあります。
CAN High の XNUMX つのコントロール ユニットとの通信が中断されました。 このコントロール ユニットは CAN-high を介してデータを送受信しなくなりましたが、CAN-low は引き続き機能します。 これは、通信と読み取りが引き続き可能であることを意味します。
関連するコントロールユニットのプラグが取り外されると、CAN-low データも消え、CAN-high と CAN-low の差が見えなくなります。
下の画像では、データが CAN-low で送信されている間、CAN-high がある点で凹んだままであることがわかります。
CAN-low では通信が時々切断されます。
CAN-low 内の XNUMX つのコントロール ユニットとの通信が中断されました。 このコントロール ユニットは、CAN-low を介してデータを送受信しなくなりましたが、CAN-high は引き続き機能します。 これは、通信と読み取りが引き続き可能であることを意味します。
関連するコントロールユニットのプラグが取り外されると、CAN-high データも消え、CAN-high と CAN-low の違いが見えなくなります。
下の図では、データが CAN-high で送信されている間、CAN-low がある点でリセッシブのままであることがわかります。
診断CANバス信号は高速です:
高い通信速度が非常に重要なECUには、高速CANネットワークが搭載されています。これには、たとえば、内燃機関、オートマチック トランスミッション、ABS/ESP/EBS、エアバッグの ECU が含まれます。高速ネットワークには必ず終端抵抗が装備されています。したがって、配線や ECU の障害によっても異なる電圧プロファイルが発生し、場合によってはコンフォート ネットワークよりも診断が難しくなることがあります。いつものように、障害に進む前に、まず問題のない状況が表示されます。
高速ネットワークの電圧は次のとおりです。
- CAN-high: アイドル 2,5 ボルト、アクティブ 3,5 ボルト。
- CAN-low: アイドル時 2,5 ボルト、アクティブ時 1,5 ボルト。
CAN のハイとローが両方とも 2,5 ボルトの場合、バスはリセッシブ (休止状態) になります。 CAN High が上昇し、CAN Low が下降すると、バスが優勢になり、ビットが形成されます。下の画像は、正しい高速 CAN バス信号のスクリーンショットを示しています。
このような信号が測定され、多くのノイズが見られる場合は、車両からバッテリー充電器を取り外し、オシロスコープを車両のアースに接続することをお勧めします (車載用スコープの背面には「アース」接続があります)。サンプル周波数を使用すると、信号をより純粋にすることができます。サンプルレートは信号を平滑化するため、標準値から大きく逸脱すると、CAN 信号が過度に歪む可能性があります。
わかりやすくするために、以下の図では、CAN-high が赤、CAN-low が青です。
CAN ハイがグランドに短絡:
CAN High でグランドショートが発生しています。 絶縁が損傷すると、配線が車体に接触したり、ECU 内でアースに短絡が発生したりする可能性があります。
以下の測定では、接地への短絡があるため、CAN-high (赤) が正確に 0 ボルトであることがわかります。 CAN-low (青) はゼロラインよりわずかに上です。この信号を拡大すると、さらに明確になります。 CAN-high は正確に 0 ボルトであり、CAN-low は数十分の XNUMX ボルト高いため、CAN-high がグランドと短絡していると結論付けることができます。
CAN-Low がグランドに短絡:
CAN-low でグランドショートが発生しています。 絶縁が損傷すると、配線が車体に接触したり、ECU 内でアースに短絡が発生したりする可能性があります。
以下の測定では、CAN-low が 0 ボルトであることがわかります。多少のノイズが見えますが、無視して構いません。 CAN-low はグランドに短絡されています。 CAN 高電圧ラインが上昇し続けていることがわかりますが、通信を開始するにはそれだけでは十分ではありません。スコープ画像は、CAN-low が常に CAN-high よりも低い電圧であることも示しています (赤は常に青よりわずかに高い)。これは、CAN-low がグランドに短絡していると想定できることを意味します。
CAN-High をプラスに短絡:
CAN-high では、正のクロージャが存在します。 ワイヤーハーネス内の複数の電線の絶縁が損傷すると、配線同士が接触したり、ECU内でプラス側が短絡したりする可能性があります。
下の画像では、CAN-low がグランドに短絡した状況に似た現象が見られます。 CAN-high (赤) は、約 12 ボルトのオンボード電圧まで上昇しました。 CAN-low (青) の電圧も上昇しており、信号を下げて通信しようとしています。通信が確立されていないため、負の電圧ピークが繰り返し続けられます。
CAN ローをプラスに短絡:
CAN-low にはポジティブ回路があります。 ワイヤーハーネス内の複数の電線の絶縁が損傷すると、配線同士が接触したり、ECU内でプラス側が短絡したりする可能性があります。
以下の測定では、CAN-high と CAN-low が約 12 ボルトであることがわかります。ただし、CAN-low の電圧は CAN-high よりも約 200 mV 高くなります。 CAN-low はそれに伴って CAN-high も引き上げました。これはCAN-lowがプラスと短絡していることを示しています。
CAN-high と CAN-low がショート：
CAN-low は、相互に接続すると CAN-high の電圧プロファイルに変化します。 CAN-high と CAN-low の間の短絡は、両方の CAN バス ワイヤの絶縁が磨耗している配線や、ECU のプリント基板の欠陥により発生する可能性があります。
下の画像では、CAN-high と CAN-low が互いに短絡された 2,5 チャンネルの測定が示されています。両方のチャンネルの電圧は XNUMX ボルトです。
マルチメーターによる診断:
マルチメータを使用して CAN バスの電圧レベルを測定するのは賢明ではありません。 マルチメーターはさまざまな電圧での平均値を表示するため、適切な診断を行うことができません。 電圧の測定にはオシロスコープを使用する必要があります。
マルチメータを使用して、終端抵抗を備えた高速 CAN ネットワーク (のみ) の抵抗を測定できます。以下の測定値は、正しく機能しているシステム、断線、および CAN-high と CAN-low の間の短絡という 3 つの異なる状況におけるオーム抵抗を示しています。低/中 (コンフォート) ネットワークでは、終端抵抗が使用されることはほとんどないため、これらの測定は実行できません。
干渉なし:
ページ上で CANバス ネットワーク内に 120 つの終端抵抗があることが説明されています。 終端抵抗は両方とも 60 オームの抵抗を持ちます。 トラブルのないシステムでは、CAN-high と CAN-low の間の XNUMX オームの交換抵抗を測定します。
注意してください: すべての制御ユニットへの電源がオフになっている場合にのみ、これを測定できます。
中断：
CAN-high または CAN-low ワイヤで中断が発生した場合、60 オームの交換抵抗は測定されなくなりました。 この図では、抵抗 R2 (120 オーム) の値のみを測定しています。
短絡：
CAN バスワイヤが互いに接続されている (つまり、互いに短絡している) 状況では、約 0 オームの抵抗値が測定されます。
次の障害が発生すると、両方の CAN ワイヤが遮断されます。 バス上で多くの干渉（ノイズ）が発生します。 ノード 1、3、および 4 は、干渉と反射が大きすぎてメッセージが歪む場合に限り、相互に通信できます。 したがって、ノード 2 と 5 も、同じ問題を抱えながら相互に通信できます。
一部の CAN ネットワークは、XNUMX 本のワイヤが中断された場合にも機能します。 エラーコードは保存され、さまざまなシステムからのメッセージによってドライバーに警告灯が表示されます。 これらは、フォールト トレランテ CAN トランシーバーを備えたネットワークです。 使用するトランシーバーに応じて、ノード間の通信が失われることなく、さまざまな種類のエラーが発生する可能性があります。 これらの CAN トランシーバーは、プラスとアースへの短絡による前述の障害でも正常に機能します (もちろん、さまざまなエラー メッセージが表示されます)。
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