基于CAN總線的乘用車電子電器故障分析方法

肖 珍，王詩豪，吳 磊

（神龍汽車有限公司，湖北 武漢 430056）

隨著車輛電器設備的增多，電器故障也相應增多，在診斷工作中時常會遇到某個電器設備不能正常工作，但是問題卻并不出在該電器本身，且長時間找不到故障原因。隨著汽車CAN總線的廣泛應用，電子設備之間的數(shù)據(jù)交互和共享大都通過CAN總線實現(xiàn)，電子設備的正常運行，除了需要電子設備本身沒有故障以外，還需要所有和該電子設備存在信息往來的設備提供了正確有效的數(shù)據(jù)信息。而電器設備與設備之間如何進行CAN總線通信，則需要對整車網(wǎng)絡拓撲圖非常熟悉，才能在診斷中抽絲剝繭找到真正的故障原因。本文通過東風自主品牌L60 和東風雪鐵龍C6車型上出現(xiàn)的2個電器故障分析案例，介紹汽車電器故障的分析方法。整車網(wǎng)絡拓撲圖如圖1所示。

圖1 整車網(wǎng)絡拓撲圖

1 東風自主品牌L60騾子車無法正確顯示M擋信息

1.1 車輛背景信息

該車是東風自主品牌L60適配DCT變速器正式裝車前為了便于系統(tǒng)驗證改裝的騾子車，原裝AT8 4速手自一體變速器，將車輛改裝為DCT 6速手自一體雙離合變速器后，變速器控制單元（簡稱BVA）被更換，行車控制單元（簡稱BSI）和發(fā)動機控制單元（簡稱CMM）更新了軟件和配置，以匹配新的變速器。待所有軟硬件更新完成后，車輛可正常起動，車輛各擋功能正常，但是擋位顯示信息僅能顯示P、R、N和D擋信息，當車輛至于M擋時，儀表板始終顯示D擋。

1.2 故障原因分析

對實車進行路試監(jiān)測，故障始終存在，讀取整車故障日志，無變速器相關故障。在沒有故障代碼的情況下要找到問題原因，需要進一步弄清楚擋位信號在整車電子系統(tǒng)中的組成。根據(jù)整車網(wǎng)絡架構圖（圖1）可以發(fā)現(xiàn)，BVA通過CANI/S將擋位信號發(fā)送給BSI，BSI通過CAN INFODIV將擋位信號發(fā)送給儀表（簡稱，CMB）。

由于車輛可以正常顯示M擋以外的擋位信息，因此判定BVA、BSI和CMB可以正常進行網(wǎng)絡通信，為什么唯獨M擋的擋位信息不能正常顯示呢？通過對整個系統(tǒng)進行分析，存在以下4種可能性。

1）擋位開關故障：擋位開關沒有提供給BVA正確的M擋擋位信息。

2）BVA故障：BVA接收到了正確的M擋擋位信號，但沒有正確發(fā)送。

3）BSI 故障：BSI接收到了正確的M擋擋位信號，但沒有正確發(fā)送。

4）CMB故障：CMB接收到了BSI正確的M擋擋位信號，但沒有顯示正確。

1.3 相關數(shù)據(jù)采集與分析

通過檢測整個網(wǎng)絡上發(fā)送的擋位數(shù)據(jù)幀的正確性，可以確定是以上4種可能中的其中一種。首先需找到相關數(shù)據(jù)幀并了解其正確定義，其中BVA發(fā)送給BSI的數(shù)據(jù)幀是ID0x489，2個擋位信號是PROG_BV_SELECT 和POS_LEVIER_BV_AFFICH；BSI發(fā)送給CMB的數(shù)據(jù)幀是ID0x128，擋位信號是RAP_AFF_CMB。具體定義見表1。

表1 相關數(shù)據(jù)幀定義表

通過對數(shù)據(jù)車輛換擋時的數(shù)據(jù)進行采集，對表1中3個信號進行逐一分析如下。

1）POS_LEVIER_BV_AFFICH。通過擋位桿變換變速器擋位，信號POS_LEVIER_BV_AFFICH可以準確地發(fā)送各擋位信息。因此可以斷定換擋開關將正確的擋位信息通過硬線發(fā)送給了BVA ，可排除是擋位開關故障。

2）PROG_BV_SELECT。在BVA置于M擋位置時，信號顯示PROG_BV_SELECT= 0b00 ，而不是表1中定義“0b10”。因此可以斷定BVA發(fā)送的PROG_BV_SELECT信號錯誤。

3）RAP_AFF_CMB。BSI可以正確地輸出P、R、N 和D擋對應的信號值，但是不能正確地輸入M擋信號值，當變速器進入M擋后，該信號保持在D擋信號值不變。

由于BSI接收到BVA發(fā)送的PROG_BV_SELECT信號錯誤，因此要判斷BSI發(fā)送的信號RAP_AFF_CMB是否有問題，還需要進一步的驗證。

故障車輛CAN總線信息如圖2所示。通過圖2可以直觀地看到各信號值隨擋位的變化情況。

圖2 故障車輛CAN總線信息

為了進一步確定BSI發(fā)送給CMB的信號RAP_AFF_CMB是否是由于BVA發(fā)送的錯誤信號PROG_BV_SELECT導致，將通過模擬BVA發(fā)送正確的PROG_BV_SELECT信號進行驗證。

通過CANALYSER模擬BVA發(fā)送數(shù)據(jù)幀ID0x489，按照定義通過信號POS_LEVIER_BV_AFFICH發(fā)送不同擋位，并在變速器切換至M擋時，BVA發(fā)送正確的模式信號PROG_BV_SELECT=0b10，檢測BSI發(fā)送給CMB的信號RAP_AFF_CMB，發(fā)現(xiàn)M擋信號值正確發(fā)出，如圖3所示。

圖3 CANALYSER模擬后CAN總線信息

1.4 故障排除

通過上述分析，可以確定CMB不能正確地顯示擋位信息，是由于BVA發(fā)送給BSI的信號PROG_BV_SELECT在擋位模式發(fā)生切換后，輸出信號沒有隨之切換，因此問題原因是由BVA軟件缺陷導致。通過更改軟件，此問題在正式裝車前徹底解決。

2 東風雪鐵龍C6前霧燈無法點亮

2.1 臺架背景信息

在車輛正式裝車前，首先在臺架上檢測電子電器的系統(tǒng)功能是否完善。臺架是將所有電器設備通過線束連接起來并進行系統(tǒng)的功能驗證。在東風雪鐵龍C6電子電器臺架上進行功能驗證時，發(fā)現(xiàn)將轉(zhuǎn)向盤開關（后面簡稱HDC）置于前霧燈位置，前霧燈并不能被點亮，但是CMB能正常顯示前霧燈點亮標識。

2.2 問題分析

讀取臺架上的故障日志，沒有前霧燈相關故障。進一步分析需要弄清楚前霧燈在整車電子系統(tǒng)中的組成和工作原理。激活前霧燈步驟如下：保持位置燈或遠近光燈處于激活狀態(tài)，撥動前霧燈開關，HDC將激活信號發(fā)送給BSI ，BSI接收到信號后同時將信號發(fā)送給CMB，CMB接收到BSI的激活信號將點亮CMB上的前霧燈標識，前霧燈是由整車熔斷絲盒（簡稱BSM）驅(qū)動點亮，因此BSI將信號發(fā)送給CMB的同時將信號發(fā)送給了BSM，BSM在接收到BSI的信號后將點亮前霧燈。

由于車輛CMB可以正常顯示前霧燈激活信號，因此推斷HDC將前霧燈激活信號已正確發(fā)出，且BSI已正確接收到了該信號，初步判斷可能為BSI或BSM故障導致前霧燈無法點亮。

通過分析，只有在HDC激活前霧燈后監(jiān)測BSI發(fā)送給BSM的數(shù)據(jù)幀的正確性，才可以斷定問題的具體原因。為了更直接地觀察到前霧燈激活的過程，這里將HDC發(fā)送給BSI的數(shù)據(jù)幀ID0x094、BSI發(fā)送給CMB的數(shù)據(jù)幀ID0x128 和BSI發(fā)送給BSM的數(shù)據(jù)幀0x007同步監(jiān)測。前霧燈相關各數(shù)據(jù)幀的正確定義如表2所示。

通過HDC激活前霧燈，通過CANalyser監(jiān)測BSI發(fā)送給BSM的數(shù)據(jù)幀0x007的變化情況，發(fā)現(xiàn)信號S_BROUIL_AV，RC_PWM_CVD 和RC_PWM_CVG始終信號值為0。因此可以斷定BSI發(fā)送給BSM的數(shù)據(jù)幀0x007不正確。前霧燈無法激活CAN總線信息分析如圖4所示。

表2 前霧燈相關數(shù)據(jù)幀信號定義

圖4 前霧燈無法激活CAN總線信息

為了進一步確定BSM和前霧燈是否存在問題，通過診斷工具CANALYSER 模擬BSI發(fā)送正確的信號給BSM，相關信號分別設置如下：S_BROUIL_AV=0B11 ，RC_PWM_CVD=100 ，RC_PWM_CVG=100，霧燈能夠被正常點亮。

2.3 故障排除

通過分析可以確定，該故障是由于BSI沒有正確地發(fā)送信號給BSM，導致前霧燈無法點亮。通過更改BSI軟件，該問題在C6臺架階段已解決。

3 結束語

通過掌握正確的電子電器診斷方法和知識，能夠幫助診斷人員快速而又精準地找到各類電子電器故障的原因，提高診斷效率。而如今整車龐大的電子電器系統(tǒng)通常讓診斷人員眼花繚亂，通過上述2個例子可以發(fā)現(xiàn)，在對電子電器進行診斷時，CAN總線給診斷工作帶來了極大的便利，診斷人員只需要在整車網(wǎng)絡架構中理清與故障相關的電器設備和網(wǎng)絡數(shù)據(jù)流向，通過檢測網(wǎng)絡上的相關數(shù)據(jù)幀，即可以鎖定故障范圍，而不需要在整車上將相關電器設備逐個拆解檢查，大大提高了工作效率和便捷性，也防止了在拆解過程中對車輛造成二次損壞。因此掌握整車網(wǎng)絡架構和CAN總線分析方法對于電子電器故障診斷是至關重要的。