簡析FlexRay總線原理及故障診斷（二）

戈華飛

保時捷（中國）技術診斷專家

上海交通電臺客座專家

世界技能大賽汽車技術項目教練組成員（上海）

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2 FlexRay總線的故障診斷

下面以2015款奧迪Q7車FlexRay總線為例，介紹FlexRay總線的故障診斷方法。

2.1 FlexRay總線的拓撲結構

2015款奧迪Q7車FlexRay總線的拓撲結構如圖8所示。數據總線診斷接口（J533）為 FlexRay總線的控制器，所有FlexRay總線上的控制單元都在不同的支路上與J533相連。該車FlexRay總線共6條支路。如果一條支路上僅連接有1個控制單元，則可稱為“點對點連接”，如安全氣囊控制單元（J234）與J533的連接；如果一條支路上連接有多個控制單元，則可稱為“菊鏈連接”，如發動機控制單元（J623）、ABS控制單元（J104）與J533的連接。

圖8 2015款奧迪Q7車FlexRay總線

每條支路末端相應的控制單元內都有2個47 Ω的電阻，每個中間控制單元內都有2個1.3 kΩ的電阻。這些電阻均可在脫開控制單元導線連接器后，用萬用表在各個控制單元上測得。中間控制單元的進端和出端在控制單元內部以橋接的方式相連（圖9），而信號不是經控制單元處理后再輸出，所以在控制單元的FlexRay總線進端和出端的信號相同。

圖9 中間控制單元內部FlexRay總線端子的連接方式

2.2 FlexRay總線的故障模型

FlexRay總線的故障模型主要以下3種。

（1）當某條支路的BP線或BM線對正極或對搭鐵短路時，則整條支路均會失靈。比如支路1的BM線對搭鐵短路，J104和J623將無法與J533通信。

（2）當某條支路的BP線或BM線斷路時，所有位于斷點后方（遠離J533方向）的控制單元均失去通信。比如在支路3中，J775與R242之間的BP線斷路，J775仍能與J533通信，但J527和R242無法與J533通信，

（3）當某個支路中的中間控制單元斷電時，只有斷電的中間控制單元失去通信，其他控制單元均能正常通信。比如支線2中的J217斷電，J217將無法與J533通信，但J500仍能與J533通信。

2.3 FlexRay總線波形的測量

由于FlexRay總線的傳輸速率高達10 Mbit/s，想要采集到標準的波形就需要使用高速探針（圖10），并且要將示波器的采樣率調至10 Mpts（圖11）。

圖10 高速探針

圖11 pico示波器采樣率的調整窗口（截屏）

高速探針有別于普通的測試導線，高速探針的長度相較于普通的測試導線要短很多，而且內部還帶有補償調整電路，可以彌補一些因測試導線引起的信號失真。由于高速探針長度的限制，所以在測量時需要一些輔助手法。如圖12所示，將高速探針的正極接入FlexRay總線的信號線，高速探針的負極由黑色的小夾子引出來，夾在一個紅色的導線上，然后將紅色導線接到車身搭鐵上。

圖12 高速探針的連接方法

如果使用普通的測試線及未調整示波器采樣率，則波形上會有很大的毛刺（圖13），信號失真嚴重。

圖13 失真的FlexRay總線信號波形（截屏）

2.4 FlexRay總線故障波形的分析

（1）如圖14所示，當BM線對搭鐵短路時，BM線和BP線上的信號波形均呈下拉趨勢，且差分信號波形呈下探趨勢。

圖14 BM線對搭鐵短路時的信號波形（截屏）

（2）如圖15所示，當BP線對搭鐵短路時，BM線和BP線上的信號波形均呈下拉趨勢，但差分信號波形呈上探趨勢。

圖15 BP線對搭鐵短路時的信號波形（截屏）

（3）如圖16所示，當BP線或BM線斷路時，測得的波形外觀基本一致，波形的幅值增大。放大波形觀察，如圖17a所示，若BP線斷路，則BP信號波形有明顯的毛刺；如圖17b所示，若BM線斷路，則BM信號波形有明顯的毛刺。

圖16 FlexRay總線斷路時的信號波形（截屏）

圖17 放大后的故障波形（截屏）

（續完）