電動(dòng)客車CAN收發(fā)器亞損壞故障排查與檢修
CAN收發(fā)器是CAN總線通訊的信號(hào)傳遞通道，負(fù)責(zé)將單片機(jī)的TTL電平轉(zhuǎn)換為CAN總線電平，是CAN標(biāo)準(zhǔn)——ISO11898系列中最基本的物理層芯片。如果CAN收發(fā)器不正常或者失效，這個(gè)節(jié)點(diǎn)的通訊將受到致命的影響。
在電動(dòng)客車的運(yùn)營(yíng)中，工程師最怕現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)“時(shí)好時(shí)壞”的情況，如果CAN節(jié)點(diǎn)徹底不通訊，則很有可能是收發(fā)器損壞，那進(jìn)行更換即可；如果車輛運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)故障，而將故障節(jié)點(diǎn)拆下來(lái)測(cè)試時(shí)，卻又可以正常工作，這就非常頭疼。
電動(dòng)客車與傳統(tǒng)客車不同，其是使用電池、電容來(lái)存儲(chǔ)能量，然后通過(guò)逆變成交流，帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛。當(dāng)客車加速或者減速時(shí)，逆變產(chǎn)生巨大電流變化，而形成強(qiáng)磁場(chǎng)干擾，通過(guò)動(dòng)力線纜耦合到附近CAN總線，會(huì)使CAN收發(fā)器的損壞率有所上升。而有些時(shí)候，CAN收發(fā)器是工作在亞損壞狀態(tài)，就是我們所說(shuō)的“時(shí)好時(shí)壞”現(xiàn)象。按照通用的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)是很難發(fā)現(xiàn)并標(biāo)定故障，無(wú)法及時(shí)在車輛檢修時(shí)排除故障節(jié)點(diǎn)。前不久某電動(dòng)客車廠就遇到了一個(gè)亞損壞的案例，廣州致遠(yuǎn)電子有限公司派出工程師，協(xié)助客戶使用CANScope-Pro專業(yè)版CAN總線分析儀成功定位亞損壞CAN收發(fā)器的原因，并制定車輛檢修標(biāo)定準(zhǔn)則，及時(shí)排除亞損壞的CAN收發(fā)器。為電動(dòng)客車穩(wěn)定運(yùn)行保駕護(hù)航。
眼圖是邏輯脈沖的重疊，用于測(cè)量信號(hào)質(zhì)量。通俗點(diǎn)，就是把所有的“0”和“1”疊加到一起，觀測(cè)，信號(hào)畸變程度的一種統(tǒng)計(jì)方法。
例如CAN-bus的ISO11898-1規(guī)定顯性邏輯的差分輸入電壓要大于0.9V。如圖所示，如果要讓CAN總線正常通信，眼圖中灰色區(qū)域的電平最小值不能小于0.9V。圖中使用CANScope的硬件眼圖功能測(cè)量到的眼高為1.75V，是符合通訊要求的。
對(duì)電動(dòng)客車上正常的CAN節(jié)點(diǎn)做眼圖，可見(jiàn)沒(méi)有明顯畸變。
對(duì)故障CAN節(jié)點(diǎn)做眼圖，可見(jiàn)故障節(jié)點(diǎn)雖然目前可以通訊，但是波形已經(jīng)發(fā)生畸變。超過(guò)顯性閥值0.9V的寬度已達(dá)4.3us，即表示此時(shí)故障節(jié)點(diǎn)發(fā)出的顯性電平（邏輯0）的寬度為4.3us，與標(biāo)準(zhǔn)的4us已經(jīng)偏差0.3us。
可見(jiàn)在溫度變化的情況下，這個(gè)位寬度會(huì)增大，最后導(dǎo)致總線波特率異常，所有節(jié)點(diǎn)都會(huì)被其干擾，由于程序中做了自恢復(fù)功能，所以這個(gè)故障節(jié)點(diǎn)無(wú)法退出總線，一直在干擾總線，最終導(dǎo)致整車癱瘓。
針對(duì)客戶整改目標(biāo)，致遠(yuǎn)電子CANScope-Pro分析報(bào)告中提出了3個(gè)徹底解決措施：
- 1.客戶后續(xù)研發(fā)產(chǎn)品的CAN總線接口均采用CTM1051隔離收發(fā)器模塊,實(shí)現(xiàn)電源和信號(hào)隔離限幅，防止強(qiáng)干擾信號(hào)形成直流耦合回路，導(dǎo)致收發(fā)器損壞；
- 2.目前的車輛全部更換CAN收發(fā)器為更新型的TJA1051T，其耐壓58V，靜電等級(jí)為8KV（無(wú)需加TVS管），而老收發(fā)器PCA82c250耐壓僅為36V，靜電等級(jí)僅為2KV；
- 3.程序中對(duì)于一直錯(cuò)誤要進(jìn)行極限處理，不可一直可恢復(fù)，如快速自動(dòng)恢復(fù)20次后，延長(zhǎng)恢復(fù)時(shí)間到秒級(jí)，保證其他節(jié)點(diǎn)可以發(fā)出數(shù)據(jù)。如果連續(xù)錯(cuò)誤30秒，將停止自恢復(fù)，避免把整車其他節(jié)點(diǎn)拖死；
- 4.車輛的日常維護(hù)檢修中，使用CANScope進(jìn)行眼圖分析，排查已經(jīng)進(jìn)入亞損壞的收發(fā)器，避免車輛運(yùn)行過(guò)程中的故障。
