Diagnóstico de Redes CAN BUS | Parte1

Un Diagnóstico inicial a la Redes CAN BUS - Parte 1

No cabe duda que el servicio en el taller automotriz ha cambiado drásticamente. Los vehículos de ahora, que vemos transitar por las calles y carreteras, son más sofisticados que nunca. La sofisticación en el vehículo continuará creciendo y también el número de computadoras o módulos electrónicos a bordo. En el pasado, los vehículos llegaban a contar a duras penas hasta casi tres módulos electrónicos: ECM (motor), ABS (freno) y SRS (Bolsa de Aire). Estaban conectados de una manera compleja a través de cientos de cables que iban por diferentes partes del vehículo. El cableado eléctrico era confuso y a veces desordenado lo cual era muy tedioso rastrear una falla electrónica, aun con la ayuda de un diagrama eléctrico, escáner y otras herramientas. No existía una estrecha coordinación entre los diferentes módulos ya que cada módulo trabajaba aisladamente de los otros. Cada módulo tenía sus propios sensores pero difícilmente los compartía con los demás módulos. El mantenimiento y reparación de la electrónica en este tipo de vehículo fue extremadamente difícil y en muchos casos no era fácil localizar algún componente averiado.

figura 1 CAN BUS

Conforme la electrónica en el vehículo iba aumentando por obligación de varios factores, se fue volviendo difícil para los fabricantes continuar diseñando los sistemas electrónicos basados con el método tradicional del vehículo anterior. Las necesidades actuales no habrían sido atendidas con los módulos trabajando aisladamente. La solución es formar comunidades de módulos (“redes”) y diseñar redes de comunicación de alto rendimiento que permitan a los módulos compartir las señales de sus sensores.

figura 2 CAN BUS

Una de las ventajas de un sistema basado en redes es la facilidad ir agregando cada vez más módulos. Ahora, el cableado eléctrico es notoriamente más simple y fácil de revisar o detectar algún módulo o componente defectuoso. Cientos de metros de cableado son reemplazados por módulos electrónicos. Esto resulta en un vehículo “inteligente” donde muchos sensores y actuadores son utilizados para sondear el entorno y realizar diversas acciones. Es común disfrutar del automatismo de las luces de alta cuando el día oscurece o si el carro pasa por un túnel, el funcionamiento automático de las plumillas limpia parabrisas cuando empieza a llover, la posición memorizada de asientos y espejos, la pantalla video en retroceso y una infinidad de innovaciones que están mejorando tanto al rendimiento mecánico como la seguridad y confort.

Hace poco atendí un Toyota RAV4 con motor 2AZ año 2010, su propietaria decidió traerlo a mi taller en lugar de llevarlo al concesionario por el servicio preventivo de los 75 000 km. El vehículo estaba óptimo, buen rendimiento del motor, ningún problema eléctrico, en líneas generales estaba bien cuidado. A pesar de lo mencionado, fiel a mi costumbre, instalé mi escaner y me comuniqué con los 10 módulos a bordo en este RAV4. Lo menos que podía esperar era que la memoria de cada módulo no guardara códigos de falla. ¡Vaya sorpresa! algunos módulos habían detectado averías: una de las compuertas del aire acondicionado estaba trabada, el parlante posterior derecho de la radio no estaba operativo y la dirección eléctrica asistida desalineada. Así aumenté al servicio de mantenimiento, las correcciones de las averías señaladas por el escáner. Y lo más importante, conseguí la satisfacción y reconocimiento de un nuevo cliente.

Empezando a conocer las redes Bus CAN

Una red es la configuración física del cableado. Un protocolo es el lenguaje que se habla en esa red física. Los nodos son los módulos que participan en la red. El escáner es un nodo más en la red. El multiplexado es el método de conectar a varios módulos en serie o paralelo. El diseño de las redes de comunicación ha ido cambiando con los años y así encontramos diferentes configuraciones físicas y protocolos. Esta evolución de las redes no es para que te sientas asustado o desalentado si te tocara realizar un trabajo de diagnóstico o reparación de redes. Una de las claves para lograr una solución exitosa es contar con un buen plan de trabajo. Cuando recibo un vehículo con problemas de redes empiezo identificando el tipo del diseño de la configuración de la red y averiguo cuántos protocolos están circulando en dicha red. Estos datos los encuentro en el diagrama eléctrico y la información de servicio (Mitchell, Alldata, Manual de Servicio e incluso buscando en Google), es como cualquier otro diagnóstico electrónico. Luego de haber juntado la mayor información posible, instalo el escáner en el enchufe OBD II, “visito” a todos los módulos a bordo del vehículo así comprobaré si tengo comunicación con los módulos existentes en el vehículo y capturaré los códigos de falla almacenados en cada uno de ellos. El menú del escáner me brinda los flujos de parámetros de identificación (PIDs) para cada módulo y evaluaciones de actuadores.

La falta de comunicación con un solo módulo de la red

Supongamos un vehículo con una red CAN que reúne a tres módulos: PCM (motor/transmisión), ABS (frenos) y BCM (cabina). Si uno de los módulos no “habla” mientras los otros dos módulos sí lo hacen, sin lugar a dudas me encontraré con los enigmáticos códigos “U”. Podré comunicarme con los módulos PCM (motor/transmisión)  y ABS (frenos) pero no con el módulo BCM (cabina). El escáner registra el código U0141 señalando la falta de comunicación con el módulo BCM (cabina).

Generalmente “la falla no está en el módulo que reporta el código U

En este caso, los módulos PCM (motor/transmisión) y ABS (frenos) almacenan el código de la falla sin embargo el módulo BCM (cabina) es quien realmente tiene la falla, ¡una extraña paradoja de las redes!. Efectivamente no podré comunicarme con el módulo en sospecha: el BCM. La prueba de las redes se podrá realizar en todos los módulos excepto con el BCM. Tanto el módulo PCM (motor) como el ABS (frenos) denunciarán el código U0141. Es un ejemplo de cómo aprovechar plenamente al escáner cuando los resultados dicen mucho por sí mismos. Deduzco rápidamente que la integridad física del cableado Bus está en buenas condiciones es decir no está apagado ni cortocircuitado con el positivo ni cruzado a tierra, ya que puedo comunicarme con los módulos PCM y ABS quienes acusan al “mudo” BCM. Entonces la red de Buses está en óptimas condiciones. Ahora, concentro mi atención en el módulo BCM y realizo mis pruebas de rutina.

Existe una regla universal que me ha funcionado y es, a todo módulo siempre exígele al menos tres cosas y un par más en algunos módulos:

  1. LA ALIMENTACIÓN POSITIVA DE BATERÍA
  2. LA TIERRA DE CHASIS (NEGATIVO DE BATERÍA)
  3. LA INTEGRIDAD FÍSICA DE LA RED CAN BUS
  4. LA ALARMA “DESPERTADORA”
  5. LA ALIMENTACIÓN 5 VOLTIOS A LOS SENSORES

Cuando examino la alimentación positiva y negativa de batería, en algún módulo, aplico el método de la medición de caída o pérdida de voltaje. Con la ayuda del diagrama eléctrico correspondiente al BCM, comprobé una buena alimentación positiva y negativa, mi siguiente inspección fue verificar la integridad física en el brazo de la red (el buen estado del par de cables trenzados entre el BCM y la red Bus CAN). Es fundamental el dominio de la prueba de los diodos en polaridad directa e inversa. En este caso los circuitos de alimentación positiva y tierra estaban correctos no así la integridad física del bus porque uno de los buses estaba abierto. Es casi seguro que el problema está en el módulo BCM o en los cables del Bus. El causante fue el cable White (CAN L), estaba “abierto” entre el pin del enchufe de la BCM hasta la “peineta”:

diagrama electrico

La falta de comunicación con todos los módulos de la red

Si en un vehículo, el escáner no consigue comunicarse con ninguno de los módulos a bordo pertenecientes a una red estándar Bus CAN + y Bus CAN –  o registra muchos códigos “U” ocasionados por problemas de comunicación. Es importante tomar en cuenta, las redes CAN utilizan un tipo de resistencia terminal en cada extremo del par de cables trenzados del Bus CAN. En las antiguas redes CAN cada resistencia terminal era de 120 ohms.

Este par de resistencias terminales pueden hallarse en el interior de un par de módulos correspondientes ubicados en los extremos del Bus o son resistencias físicas que se encuentran enchufadas en el mismo Bus o a veces están en la caja de los fusibles. Como ambas resistencias de 120 ohms están instaladas en paralelo, según la ley de Ohm, su resistencia total deberá ser: 60 ohms. Tal lectura se comprueba, con la batería desconectada, entre los pines 6 y 14 del conector OBD II.

CAN-BUS-ESCANER-CONEXION

Recuerda, una red Bus CAN se encuentra en buen estado si la resistencia total entre los pines 6 y 14 del enchufe OBD II es 60 ohms. Si midiera 120 ohms, posiblemente existe un circuito abierto en uno de cables Bus o en una de las resistencias terminales. Casi siempre estas resistencias terminales están integradas en módulos correspondientes y si la medición es 120 ohms entre los pines 6 y 14 del conector OBD II, esto podría ser ocasionado por algún circuito abierto en uno de los módulos que contiene a dichas resistencias o su cableado. Luego, desenchufo a estos dos módulos, uno por vez, mientras observo algún cambio en la resistencia total entre los pines 6 y 14 del enchufe OBD II. Si la resistencia total cae a 0 ohms, deduzco que el último módulo desenchufado está bueno y el problema de circuito abierto está en el otro módulo  o su cableado.

Para asegurarme, instalo una resistencia de 120 ohms entre los pines de la red Bus CAN en el conector del módulo “defectuoso” desenchufado y mido la resistencia total entre los terminales 6 y 14 del enchufe OBD II. Si ahora registro una resistencia total de 60 ohms, confirmo que el problema se encuentra en el módulo desenchufado.

La visualización de las redes en el osciloscopio

Un osciloscopio de almacenaje digital permite ver en tiempo real la forma de la onda y facilita encontrar las fallas en la red. Utilizo un osciloscopio digital con doble canal para determinar la integridad de la red CAN Bus en ambos cables del Bus + y Bus -. Si estoy frente a un problema con varios módulos que tienen los códigos “U” porque no se comunican con el módulo BCM. Recuerden mi plan de diagnóstico, empiezo midiendo la alimentación positiva y la conexión a tierra en el módulo BCM. Si compruebo que ambas mediciones están correctas. Es momento de utilizar el osciloscopio, instalo el canal “A” en el brazo del Bus + de datos del módulo BCM y el canal “B” del osciloscopio en el brazo del Bus – de datos del módulo BCM. Con la ayuda del escáner intentaré una comunicación con el módulo BCM y comparo las imágenes en el osciloscopio. Si ambas imágenes están “alineadas” o son imágenes como si se vieran en un espejo entonces el módulo BCM está correcto.

Las señales CAN "montadas" en el voltaje de polarización
Las señales CAN sin la visualización del voltaje de polarización

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