淺談車載網絡態勢下的修車新思維(下)

◆文/遼寧　張憲輝

張憲輝

(本刊編委會委員)

1996年哈爾濱工業大學汽車設計與制造專業碩士畢業。畢業后在大連交通運輸集團汽車修配廠從事汽車維修工作12年，先后擔任工程師、技術副廠長、總工程師等職務，在亞洲(日、韓等)車系的電控系統故障診斷領域經驗豐富。現任大連職業技術學院汽車工程學院副院長、副教授、高級技師，兼任遼寧省汽車維修行業質量仲裁鑒定委員會鑒定員、大連市勞動職業技術培訓中心汽車修理專業專家委員會委員。

(接上期)

(2)用診斷儀讀取故障信息

利用專用診斷儀與車輛所有系統模塊進行通訊，讀取并記錄所有的通訊和故障信息時有兩種可能出現的情形。

一種是診斷儀無法與選擇的系統模塊建立通訊。在數據通訊接口DLC正常的前提條件下，這種情況表明：①診斷儀與該系統模塊之間的通訊線路存在故障；②該系統模塊本身或模塊的供電電源、搭鐵線路等存在故障。

另一種情況是診斷儀能夠與選擇的系統模塊建立通訊。其獲取的故障信息有以下幾種可能：①有故障信息存在，而且是按SAE(美國機動車工程師學會)定義的以“U”開頭的故障碼，這明確表示為車載網絡系統的故障，或者故障信息不是SAE標準定義代碼，但信息表達的是車載網絡方面的故障；②有故障信息存在，但故障不屬于總線系統的范疇，而是某一系統內部的傳感器或執行器等方面的故障；③無故障信息存在。

在以上所能獲取到的各類信息中，系統模塊無法通訊以及有關總線方面的故障信息是排查車載網絡系統故障的重要線索。如果獲取的故障信息和故障癥狀表明僅是某一系統內部的獨立故障，我們可以按照常規檢修電控系統故障的方法進行故障排查。

值得注意的是，在利用診斷儀與各系統模塊實施通訊、獲取信息時，一定要澄清以下幾個方面的問題，并學會對系統通訊的狀態進行判斷和識別。①當診斷儀根本無法進入到車輛的某一系統中并與之實現對話時，我們可以認定此時的狀態為無法通訊。②只要診斷儀能夠進入到系統模塊中，讀取出其內部存儲的故障碼或數據流信息，我們都認定為系統通訊正常。此狀態表明，DLC診斷接口與該模塊間的通訊正常，對于單線式總線(如K線)，可以肯定總線線路正常；對于雙線式總線(如CAN線)，盡管不能肯定總線線路完全正常，但可以確定其一定在可工作的容錯范圍之內(如采用單線模式降級運行等)。對于總線通訊狀態是否正常的判斷，針對具體的車型可能還有另外的方法。如德系車輛，就可以利用5051診斷儀來讀取測量數據塊中的CAN總線通訊狀態，用5051讀取某控制單元數據塊，觀察哪些控制單元與之發生信息交流及工作狀態是否正常。如果某控制單元顯示“1”，表示有信息交流；如果顯示“0”，則表示無信息交流，原因可能是網關之間的總線線路斷路或沒有安裝該控制單元。③另外，能與診斷儀進行通訊的系統模塊，如果其存儲的故障信息僅為“與XX控制單元(或模塊)無法通訊”，我們可以認為該模塊與其他模塊的通訊是正常的。

通過診斷儀與各系統模塊間的通訊，我們可以搜集到諸如“哪些模塊無法通訊、哪些模塊中存在故障碼”等較為全面的信息，在此基礎之上，結合車載網絡系統的拓撲結構圖(參見下一步)，仔細分析搜集到的信息與總線及各系統模塊間的內在聯系，并試圖從中找到真正的故障原因—故障源。為此，在這一環節一定要搞清故障碼生成的條件，真正領悟故障信息的含義，明確故障信息所能引起的后果。

(3)獲取并分析車載網絡系統的拓撲結構圖

車載網絡系統連接了眾多電控模塊，少則十幾個多則幾十個或上百個，這些模塊通過一種或多種類型的總線按照一定的結構形式連接在一起，構成了關系錯綜復雜的車載網絡系統拓撲結構圖。如果不了解各模塊、各總線之間的連接方式，就無法知道它們之間的關系，即使讀取到了故障信息，也無從下手。因此，正確分析網絡系統的拓撲結構圖是解決這一問題的必要手段。

如圖4所示，車載網絡系統的拓撲結構主要包括多主結構(也稱總線結構)、主從結構和既含有多主結構又包括主從結構的復合結構等布局形式，不同類型的總線所采用的拓撲結構也不相同。

總線的常見類型主要有CAN線和LIN線等。其中CAN線采用雙絞線形式，抗干擾能力和容錯能力較強，一般作為車載網絡主系統的連接總線，采用多主結構的布局形式，總線上所連接的各個系統模塊都能發送和接收信息，彼此之間地位平等；LIN線為單線，多采用主從結構，一般用于車載網絡主模塊與子模塊之間的信息傳輸；復合結構的總線布局形式通常會包含類型不同或通訊協議不同的總線(如同時包括CAN線和LIN線等)。為了確保各總線之間能夠實現無障礙的信息交流，在系統中會采用一個網關。網關是一個“翻譯官”，也是一個“交通警”，它不僅能夠使兩個信息傳輸速度不同的系統之間實現信息交換，還具有改變信息優先級的功能，并且網關也可用作診斷接口，如圖4所示。一旦網關出現了故障，車輛的整個網絡系統就很有可能發生癱瘓，而且診斷儀與各模塊之間的通訊也變得沒有可能。

通過拓撲結構圖，我們可以很輕松地知道該網絡中包含哪幾種總線，總線是多主結構還是既有多主結構又有主從結構，在此基礎之上，就能夠確定各模塊或節點間的通訊關系。再將總線系統的故障信息與總線拓撲圖結合起來加以分析，從中找出可能的故障原因就變得相對容易了。

(4)制定故障排查流程

在分析故障原因時，圈定的往往是一個范圍，是若干個可能的原因，實踐中很少能做到一次性準確地鎖定到真正唯一的原因。因此，在制定維修計劃時，應優先遵循“由主至次”的檢修原則；如果圈定的各故障原因發生的可能性機會均等，則采用“由簡至繁”的檢修原則。通常，對于總線的線路檢修和模塊檢修而言，模塊檢修相對簡單一些。這是因為總線隨車輛系統模塊的增加而不斷延伸，不僅線路的布置比較復雜，而且所能用于檢測的插接器也很有限；模塊則不然，對于模塊的檢測主要包括模塊外部的電源供給和搭鐵線路，除此之外就是更換模塊，又由于模塊的位置比想要檢查的總線位置要好找得多，因此，車載網絡系統的故障檢修通常都會采用排除法，遵循“先節點(模塊)后總線”的檢修原則。當然，如果出現診斷儀與所有系統模塊都無法通訊的情況時則另當別論(但畢竟所有模塊同時壞掉的可能性極小)，此時，應分析總線的拓撲結構圖，觀察其中是否存在網關，如果網關存在，則應先查網關及診斷儀與網關之間的通訊線路，其次再去檢查模塊。

(5)實施故障排查檢修

在排查過程中，預先設計的流程可能會因實際的檢測結果而不斷地做出調整，與此同時，檢測項目和檢測手段也會相應地發生變化。與車載網絡系統故障原因的類別相對應，其故障檢測項目主要包括系統模塊節點故障的檢測和總線鏈路故障的檢測。

①車載網絡系統模塊節點故障的檢測

必須明確：只有那些無法與診斷儀和其他系統模塊建立通訊的模塊才有必要實施節點故障的檢測。檢測內容包括：模塊供電電源的檢測、搭鐵線路的檢測以及模塊自身的排查，具體如表1所示。

②車載網絡系統總線鏈路故障的檢測

總線鏈路故障的檢測項目主要包括兩個大的方面：一是斷路，二是短路。斷路故障的細分項目比較少：對于單線式的總線(如LIN線)，就是該總線斷路了；對于雙線式的總線(如CAN線)，其斷路故障分為CAN-H斷路和CAN-L斷路。短路故障的細分項目則較多：對于單線式總線，如LIN線，短路故障分為總線對電源短路和總線對搭鐵短路；對于雙線式的總線，如CAN線，其短路故障分為CAN-H對電源短路、CAN-H對搭鐵短路、CAN-L對電源短路、CAN-L對搭鐵短路、CAN-H和CAN-L之間短路。

針對上述的總線鏈路故障，其檢測手段有兩種：一種是利用萬用表進行總線線路的斷路和短路測量；另一種是利用示波器觀察和分析總線的數據信息波形。

利用萬用表進行總線線路的斷路、短路測量與常規線路的測試方法是一樣的，在此不予贅述。值得一提的是，在CAN總線系統中，有兩個數據傳輸終端，每個數據傳輸終端內各有一個約120Ω的電阻，用以防止數據在傳輸線終端被反射并以回聲的形式返回，從而影響數據的正常傳輸。由于這個特點，在對CAN總線進行檢測時，除了可以進行常規線路斷路和短路的測量之外，一個簡便的方法就是對總線的終端電阻值進行測量。如圖5所示，在斷開蓄電池，開啟點火開關使各系統模塊充分放電的前提下，將歐姆表的兩只表筆分別跨接到CAN-H和CAN-L線上(CAN線路不斷開)，如果測得的電阻值為60Ω，說明總線線路正常(但不能排除是否存在對電源或對搭鐵短路的情況)；如果測得的電阻值為120Ω，說明總線存在斷路故障；如果測得的電阻值為0，說明兩條總線存在彼此短路的故障。

由于萬用表對總線的測試范圍有限，測試結果也不直觀，因此，利用示波器測試總線的數據信息波形才能觀察到全面、清晰的測試結果。如圖6所示，為雙通道示波器檢測CAN總線波形的接線方式。通過總線的波形圖(篇幅有限，在此不做展開)，我們能清楚地了解總線的工作狀態，并能從中發現總線所存在的故障。在此基礎上，與萬用表測量手段相結合，找出總線的故障部位就不再是難事了。

(6)故障修復后的驗證

在故障檢修之后，一定要進行故障信息的再次讀取、故障癥狀的再次觀察以及試車試驗等相關的驗證性工作，確認故障確已排除。

三、結束語

作為一種新型主流的汽車技術開發平臺，車載網絡系統在當今乃至未來的汽車技術發展過程中，都將起到重要的支撐作用。車載網路系統的應用，改變了汽車維修技術人員傳統的修車思路和修車方法，我們只有與時俱進，通過學習不斷了解和掌握車載網絡系統的工作機理，通過實踐不斷摸索和總結車載網絡系統的故障診斷和檢修方法，才能與汽車技術共同進步！(全文完)