Das CAN (Controller Area Network) Bus-System ist ein lineares Bus-System und zeichnet sich durch folgende Merkmale aus:
Grundsätzlich kann jeder Teilnehmer über den Bus mit allen anderen Teilnehmern kommunizieren. Über ein Zugriffsverfahren wird der Datenaustausch auf dem Bus geregelt. Der Hauptunterschied zwischen dem Datenbus K-CAN (Karosserie-CAN) und dem PT-CAN (Powertrain-CAN) ist:
Master: der Master ist der aktive Kommunikationspartner, von dem die Initiative für die Kommunikation ausgeht. Der Master hat die Busherrschaft und steuert die Kommunikation. Er kann den passiven Teilnehmern (Slave) im Bus-Netz Botschaften zusenden und nach Aufforderung von ihnen Botschaften empfangen.
Slave: der Slave ist ein passiver Kommunikationsteilnehmer. Er wird aufgefordert, Daten zu empfangen und zu senden.
Multimaster-System: in einem Multimaster-System können alle Kommunikationsteilnehmer zu einer bestimmten Zeit die Rolle eines Masters oder Slave übernehmen.
Der Ausfall der Kommunikation auf dem CAN-Bus kann folgende Ursachen haben:
- Leitungsunterbrechungen bzw. Kurzschlüsse der Kommunikationsleitungen CAN Low bzw. CAN High
- defekte Steckverbindungen (Kontaktbeschädigung, Schmutz, Korrosion)
- Störspannungen im Bordnetz (z. B. verursacht durch defekte Zündspulen oder Masseanschlüsse)
- Ausfall der Kommunikationsbausteine in den einzelnen Steuergeräten
- Ausfall der Spannungsversorgung einzelner Steuergeräte (auch langsam sinkende Batteriespannung bei fast leerer Batterie kann zu Fehlereinträgen führen, da nicht alle Steuergeräte gleichzeitig wegen zu geringer Spannungsversorgung abschalten)
Eine Widerstandsmessung muss in der Regel so durchgeführt werden, dass der zu untersuchende Prüfling vor der Messung stromlos geschaltet wird. Zu diesem Zweck wird die Fahrzeugbatterie abgeklemmt. Etwa drei Minuten warten bis sich alle Kondensatoren im System entladen haben.
Prüfablauf für Widerstandsmessung:
Am Tester wechseln zu Messtechnik -> Multimeter
Zur Vermeidung von Signalreflexionen werden zwei CAN-Bus-Teilnehmer (mit den größten Entfernungen im PT-CAN-Netzwerk) jeweils mit 120 Ω abgeschlossen. Die beiden Abschlusswiderstände sind parallel geschaltet und bilden einen Ersatzwiderstand von 60 Ω. Bei abgeschalteter Versorgungsspannung kann dieser Ersatzwiderstand zwischen den Kommunikationsleitungen gemessen werden. Außerdem können die Einzelwiderstände getrennt voneinander gemessen werden. (Tipp für die 60 Ω Messung: ein leicht zugängliches Steuergerät vom Bus zu trennen und dann am Stecker den Widerstand zwischen den Leitungen CAN Low und CAN High messen)
Voraussetzung für die Messung: Batterie angeklemmt und Zündung ein!
Am Tester wechseln zu Messtechnik -> Multimeter
Um festzustellen, ob die Leitung CAN Low oder CAN High defekt ist, kann man die Spannung zwischen der CAN Low Leitung (bzw. CAN High) gegen Masse messen.
CAN Low gegen Masse: Spannung etwa 2.4 V
CAN High gegen Masse: Spannung etwa 2.6 V
Diese Werte sind Näherungswerte und können, je nach Buslast, um einige 100 mV abweichen.
Voraussetzung für die Messung: Batterie angeklemmt und Zündung ein!
Am Tester wechseln zu Messtechnik -> Oszilloskopeinstellung
Um sich Klarheit zu verschaffen, ob der CAN-Bus einwandfrei arbeitet, ist es sehr von Nutzen, die Kommunikation auf dem Bus zu beobachten. Es ist hierbei nicht von Bedeutung die einzelnen Bits zu analysieren, sondern lediglich zu sehen, dass der CAN-Bus arbeitet. Die Oszilloskopmessung sagt aus: ”der CAN-Bus arbeitet wahrscheinlich ohne Störung”.
Wenn man mit dem Oszilloskop die Spannung zwischen der Leitung CAN Low und Masse misst, dann erhält man ein rechtecksähnliches Signal in den Spannungsgrenzen U(minimal) =1.5 V und U(maximal) = 2.5 V.
Wenn man mit dem Oszilloskop die Spannung zwischen der Leitung CAN High und Masse misst, dann erhält man ein rechtecksähnliches Signal in den Spannungsgrenzen U(minimal) =2.5 V und U(maximal) = 3.5 V
Diese Werte sind Näherungswerte und können, je nach Buslast, um einige 100 mV abweichen.
Am Datenbus K-CAN kann keine definierte Widerstandsmessung durchgeführt werden, da der Widerstand je nach interner Schaltlogik der Steuergeräte variiert!
Voraussetzung für die Messung: Batterie angeklemmt und Zündung ein!
Am Tester wechseln zu Messtechnik -> Multimeter
Um festzustellen, ob die Leitung CAN Low oder CAN High defekt ist, kann man die Spannung zwischen der CAN Low Leitung (bzw. CAN High) gegen Masse messen.
CAN Low gegen Masse: Spannung etwa 4.8 V
CAN High gegen Masse: Spannung etwa 0.2 V
Diese Werte sind Näherungswerte und können, je nach Buslast, um einige 100 mV abweichen.
Voraussetzung für die Messung: Batterie angeklemmt und Zündung ein!
Am Tester wechseln zu Messtechnik -> Oszilloskopeinstellung
Um sich Klarheit zu verschaffen, ob der CAN-Bus einwandfrei arbeitet, ist es sehr von Nutzen, die Kommunikation auf dem Bus zu beobachten. Es ist hierbei nicht von Bedeutung die einzelnen Bits zu analysieren, sondern lediglich zu sehen, dass der CAN-Bus arbeitet. Die Oszilloskopmessung sagt aus: ”der CAN-Bus arbeitet wahrscheinlich ohne Störung”.
Wenn man mit dem Oszilloskop die Spannung zwischen der Leitung CAN Low und Masse misst, dann erhält man ein rechtecksähnliches Signal in den Spannungsgrenzen U(minimal) = 1 V und U(maximal) = 5 V.
Wenn man mit dem Oszilloskop die Spannung zwischen der Leitung CAN High und Masse misst, dann erhält man ein rechtecksähnliches Signal in den Spannungsgrenzen U(minimal) = 0 V und U(maximal) = 4 V
Diese Werte sind Näherungswerte und können, je nach Buslast, um einige 100 mV abweichen.
Zeigt der Datenbus K-CAN oder PT-CAN keine Funktion, ist es nahe liegend, dass ein Kurzschluss an der Leitung CAN Low bzw. CAN High vorliegt, oder ein Steuergerät defekt ist. Um die Fehlerursache zu lokalisieren, ist folgende Vorgehensweise sinnvoll:
Diese Vorgehensweise führt aber nur dann zum Erfolg, wenn eine Stichleitung von einem Steuergerät zum CAN-Bus einen Kurzschluss hat. Hat eine CAN-Bus-Leitung selbst einen Kurzschluss, so muss der Kabelbaum überprüft werden.
Es können zwei verschiedene Bus-Fehler in den CAN-Bus Steuergeräten eingetragen sein:
Der Kommunikationsfehler gibt einen Überblick über die Steuergeräte, die am CAN-Bus ausgefallen sind, d.h. nicht mehr kommunizieren konnten. Man kann den Fehler ”CAN Kommunikationsfehler” nur dann auslesen, wenn der Fehler momentan nicht vorhanden ist. Wenn der Fehler momentan vorhanden ist, dann kann mit dem Steuergerät nicht mehr kommuniziert werden. Somit kann auch kein Fehlerspeicher gelesen werden!
Physikalische Leitungsfehler können durch den Einsatz fehlertoleranter CAN Transceiver erkannt werden. Derzeit gibt es aber fehlertoleranter Transceiver nur für den Datenbus K-CAN. Somit können nur solche Steuergeräte den Fehlerspeichereintrag ”CAN Leitungsfehler”eingetragen haben, die am Datenbus K-CAN angeschlossen sind! Der CAN-Transceiver kann außerdem nicht zwischen den einzelnen Fehlerarten unterscheiden, die nachfolgend aufgelistet werden. Wenn der Bus-Fehler ”CAN Leitungsfehler” in einem Steuergerät eingetragen ist, kann das deshalb bedeuten:
Leitungsunterbrechung (Eindrahtbetrieb): In jedem Steuergerät ist ein eigener Busabschluss vorhanden. Dies bedeutet, dass auch im Falle einer Leitungsunterbrechung die vorhandenen Spannungspegel über das gesamte K-CAN-Netzwerk eingehalten werden können. Dies hat zur Folge, dass ein sendendes Steuergerät diesen Fehler nicht erkennt und weiterhin im Zweidrahtbetrieb arbeitet. Überträgt aber ein Steuergerät eine Botschaft über die Bruchstelle hinweg, so stellt das Empfangssteuergerät nur an der unbeschädigten Busleitung eine Aktivität fest. Das Empfangssteuergerät erkennt somit den Eindrahtbetrieb und speichert den Fehler ”CAN Leitungsfehler”. Empfangen verschiedene Steuergeräte über die Bruchstelle hinweg Botschaften, so können bei dem Eindrahtbetrieb mehrere Steuergeräte diesen Fehlerspeicher eingetragen haben.
Kurzschluss: Wenn ein Kurzschluss im System vorliegt, dann müssen alle K-CAN-Steuergeräte den Fehler ”CAN Leitungsfehler” eingetragen haben. Um den Kurzschluss zu lokalisieren Vorgehensweise nach ”CAN-Bus ohne Funktion” durchführen.