卡車制造端的電氣故障分析與排除（一）

高恩壯，于彥權，劉從萍

（一汽解放汽車有限公司，吉林 長春 130011）

1 前言

本文將按照試制階段車型基本信息簡介、不同階段的故障現象、分析及排除方法的順序展開全文，針對危險品運輸車特有的配電方式作重點闡述。

2 案例分析與故障排除

危險品牽引車與常規(guī)車型在配置方面有一些明顯的區(qū)別，新修訂的GB7258-2017《機動車運行安全技術條件》也對該車型的安全性提出了更明確、嚴格的要求。

2.1 下線時的電氣故障

2.1.1 故障現象

全車無電，點火開關撥至ACC、ON擋時，駕駛室內儀表、燈具等不工作，空擋時倒車蜂鳴器和倒車燈工作；車隊模塊及緩速器在進行EOL檢測時，二者均通信超時；儀表顯示發(fā)動機故障燈和冷卻液溫度報警燈。

2.1.2 原因分析

1）全車無電故障原因分析

危險品運輸車在配電方面相對于常規(guī)車型的主要區(qū)別在于蓄電池對外的供電不僅經過普通機械式電源總開關，還要經過與之串聯(lián)的電磁式電源總開關，同時駕駛室內還有該類車型特有的緊急斷電開關和緊急斷電繼電器。從故障現象來看，這種大范圍的“停電”現象可能是底盤熔斷器盒的配電功能出現問題。電磁式電源總開關、緊急斷電開關和繼電器的異常工作或損壞也有可能導致全車無電。

該車故障描述中的一個細節(jié)是：倒車蜂鳴器工作正常，正常情況下倒車蜂鳴器、倒車燈的供電均來自電磁式總開關，并經過變速器上的倒車燈開關，當換擋手柄在倒擋時觸發(fā)。由此猜測蜂鳴器的供電未經過電磁開關和機械開關，而是接入了常電。危險品運輸車輛底盤熔斷器盒接線見圖1，圖中虛線代表常電，其不受底盤的電源開關和駕駛室內的點火開關控制。

2）EOL檢測故障原因分析

EOL檢測時，大部分車輛控制器是通過診斷CAN與檢測設備進行數據通信。對于EOL檢測故障的排查通常需要技術人員能熟悉車輛控制器各路CAN總線的簡單原理和拓撲圖，能知曉各控制器在總線上的分布位置和順序、總線的終端、線束對接等情況。

圖1 底盤熔斷器盒接線原理

通過設計圖紙獲知，車隊模塊FM既是診斷CAN的節(jié)點，又是通信CAN的節(jié)點，就是說通過OBD診斷接口可直接訪問車隊模塊，無需經過路由轉接。通信超時可從控制器供電、診斷CAN狀態(tài)入手排查。

緩速器控制單元RCU則是通信CAN上的節(jié)點，因此診斷儀無法直接對其訪問，而是通過網關轉接。該車的RCU安裝在駕駛室臥鋪下方，遠離CAN總線的干線，為保障信號傳輸的穩(wěn)定性和信號品質，將其接入獨立線束。這種接線形式增加了線束裝配的復雜性和風險點，成為本次排查的重點區(qū)域。診斷及通信CAN拓撲圖見圖2。

圖2 診斷和通信CAN拓撲圖

3）發(fā)動機故障和冷卻液溫度報警故障原因分析

冷卻液溫度信號是經通信CAN由發(fā)動機控制單元EMS發(fā)送給儀表，因此冷卻液溫度報警燈可作為判斷通信CAN是否存在故障的一個標志。可先用診斷儀讀取EMS故障信息后再作判斷。

2.1.3 排除過程

1）全車無電故障排除過程

卸下蓄電池框蓋，對照設計圖紙，仔細比對供電線的走向和連接情況，發(fā)現供應常電的電線（見圖3線C）本應與底盤熔斷器盒的接線柱A對接，電磁式總開關的輸出線（見圖3線D）應該與接線柱E對接，實際情況是二者接線顛倒。將二者正確連接后，供電恢復。

2）EOL檢測故障排除過程

找到車隊模塊FM的安裝位置，發(fā)現其3個工作指示燈均不亮，由此可見FM并未工作。拔掉插接器，觀察線束及控制器管腳狀況，未見異常。重新插接后，指示燈仍不工作。對照圖紙，用萬用表分別測量插接器各孔位的供電、CAN信號和搭鐵情況，也完全正常。最后將控制器零件號與生產信息比對，發(fā)現完全吻合，由此斷定為控制器本體故障。重新調件安裝后，車隊模塊正常工作，如圖4所示。

圖3 底盤熔斷器盒接線圖

圖4 車隊模塊及工作狀態(tài)

讀取網關控制器的故障信息如圖5所示，緩速器和EMS均為通信CAN上的節(jié)點，通過拓撲圖可知，二者均位于網關之后。

圖5 讀取的網關故障信息

分析認為通信CAN可能在緩速器節(jié)點出現故障，導致后續(xù)的節(jié)點也無法與網關通信。通過拔取連接RCU的插接器發(fā)現有兩管腳已經彎折，對比圖紙發(fā)現二者正是通信CAN，其彎折導致了CAN 中斷，如圖6所示。修復之后，網關無故障信息，故障消除。

3）發(fā)動機故障和冷卻液溫度報警故障排除過程

通信CAN故障消除后，發(fā)動機故障和冷卻液溫度故障也隨之消除。

圖6 插接器管腳彎折

2.2 靜檢時的電氣故障

2.2.1 故障現象

電控空氣懸架ECAS無法標定；儀表提示制動襯片磨損報警。

2.2.2 原因分析

1）ECAS無法標定原因分析

空氣懸架在危險品運輸車上的配置比例較高，而且得到了相關法規(guī)和政策的支持，正處于國內商用車市場推廣階段［1］。可用診斷儀連接ECAS控制器，讀取故障信息，確定排查方向，電路和氣路的故障都有可能導致無法標定。

2）制動襯片磨損報警原因分析

JT/T 1178.2-2019《營運貨車安全技術條件第2部分：牽引車輛與掛車》中規(guī)定：牽引車輛制動襯片需更換時，需采用聲學或光學報警裝置向駕駛員報警［2］。當制動襯片的磨損量超出安全范圍時，儀表上就會出現報警提示。新生產的車輛也會出現襯片磨損報警提示，通常并非制動襯片被過量磨損，而是各個制動襯片間的線束對接問題導致的。制動襯片報警裝置的基本原理是儀表的輸入通過導線將各個制動襯片串接，形成串聯(lián)電路，任何一處襯片接線被磨斷或對接不良都會觸發(fā)報警提示，原理簡圖如圖7所示。

圖7 制動襯片報警裝置接線原理簡圖

2.2.3 排除過程

1）ECAS無法標定故障排除過程

用診斷儀讀取ECAS控制器故障信息，發(fā)現無故障，因此將排查方向轉向氣路。該危險品運輸車采用八氣囊形式的空氣懸架系統(tǒng)，氣路走向是：干燥器—溢流閥—儲氣筒—電磁閥—各個空氣彈簧。由于溢流閥、電磁閥上不同標識的閥口表示不同的氣壓方向，因此氣管接入錯誤的閥口將導致無法充氣，進而無法標定。溢流閥氣口及氣壓方向如圖8所示。

圖8 溢流閥氣口及氣壓方向

根據氣路原理，溢流閥是一種先導式單向閥，閥體上的1口代表進氣，2口代表出氣，分別接干燥器29口和電磁閥1 口；電磁閥21和22口分別為左右兩側各4個氣囊充氣，3口表示對外排氣。溢流閥體兩端印有閥口標示，檢查其管路連接發(fā)現，其氣路方向顛倒。重新安裝后，故障排除，空氣懸架可以正常標定。

2）制動襯片磨損報警故障排除過程

考慮到操作的便利性，先拔掉右側后輪的襯片插頭，用萬用表測得線束端由組合儀表輸出的電壓0V（標準值為10V），再將萬用表撥至電阻擋測量襯片端接線的通斷，發(fā)現正常導通。由此可斷定該處的儀表輸出端出現問題。

根據本車襯片報警裝置接線走向圖，檢查各車輪襯片與底盤對接點、儀表至底盤線束對接點，最終發(fā)現中橋左側車輪處的襯片插頭內一管腳縮線，正是此處導致襯片報警裝置的串聯(lián)回路無法閉合，如圖9所示。縮線修復后，襯片報警燈熄滅，故障排除。

圖9 襯片插頭內一管腳縮線

2.3 動檢時的電氣故障

2.3.1 故障現象緊急斷電開關失效；儀表顯示EBS故障燈；行車時，踩油門踏板無法加速；駕駛室電動液壓翻轉失效。

2.3.2 原因分析

1）緊急斷電開關失效原因分析

緊急斷電裝置主要包括電磁式電源總開關、緊急斷電繼電器和緊急斷電開關。緊急斷電開關被按下時，全車實現斷電（常電除外），運轉狀態(tài)下的發(fā)動機也會熄火。該車緊急斷電開關失效即無法切斷供電，可從緊急斷電裝置的控制原理入手分析，基本原理見圖10，圖中的ACC擋和ON擋的供電來自于點火開關的輸出。

供電過程：電磁開關控制低端與緊急斷電繼電器的靜觸點端對接，并經此搭鐵。點火開關撥至ACC擋或ON擋時，電磁式總開關都會吸合，完成上電。

圖10 緊急斷電控制原理簡圖

斷電過程：緊急斷電開關被按下，緊急斷電繼電器吸合，電磁開關控制低端斷開搭鐵而懸空，電磁式總開關斷開。同時ON擋功率繼電器觸點輸入被切斷、控制低端也懸空。因此發(fā)動機控制單元EMS的ON擋電被切斷，發(fā)動機會熄火。

通過上述分析，緊急斷電開關失效可能是緊急斷電繼電器或緊急斷電開關故障導致的。

2）EBS及無法加速故障原因分析

EBS即電子制動系統(tǒng)，其故障原因有很多，需要先用診斷儀讀取其控制器的故障信息再作判斷。行車時無法加速也需用診斷儀讀取發(fā)動機故障。

3）電動液壓翻轉故障原因分析

駕駛室電動液壓翻轉裝置的主要組成部分有翻轉電機、液壓泵、液壓油缸、進回油管及控制開關、電機繼電器等，液壓系統(tǒng)的工作介質是10號航空液壓油。

根據以往經驗判斷，電氣問題導致翻轉失效的可能性較大，可先將故障點鎖定在電路方向，電機及電氣原理如圖11所示。

圖11 翻轉電機及電氣原理圖

2.3.3 排除過程

1）緊急斷電開關失效故障排除過程

拔掉緊急斷電繼電器，檢查其各管腳和對應的插孔，未見異常。更換一個新的繼電器，然后按下緊急斷電開關，發(fā)現仍無法斷電，表明故障點應該在緊急斷電開關處。取下斷電開關，用萬用表測量來自繼電器的8×3號線的電壓為24.50V，表明供電正常，由此可判定是斷電開關內部故障，無法搭鐵。更換斷電開關，故障消除。

2）EBS故障排除過程

診斷儀讀取EBS控制器故障信息，如圖12所示。因筆者當時也是第一次遇到此故障，只能根據故障代碼中SPN和FMI這一線索查詢EBS故障的維修說明為：check the supply -line of the TCV pressure sensor（short circuit to +UB），譯為：檢查TCV壓力傳感器的供電線。TCV（全稱trailer control valve）即掛車控制閥，是牽引車電子制動系統(tǒng)的組成部分，內部集成有壓力傳感器，其供電電壓就是5V。

拔下掛車閥上的插接器，發(fā)現其有管腳退針，如圖13所示，修復后故障消除。這一案例表明有時僅靠故障代碼的解析還不足以明確排查方向，還需技術人員進一步查閱資料。

圖12 緊急斷電開關及測得電壓

圖13 EBS故障代碼及掛車閥插接器

3）無法加速故障排除過程

起動發(fā)動機，用診斷儀讀取發(fā)動機故障信息，發(fā)現無故障。車輛行駛后，仍未讀取到發(fā)動機故障信息，但此時儀表上的ASR指示燈閃爍起來，這表明車輛的ASR處于工作狀態(tài)。ASR即驅動防滑轉調節(jié)，是EBS的一個功能項。該功能被激活后，發(fā)動］將限制扭矩和轉速輸出［3］，故障現象就是無法加速。

診斷儀讀取EBS控制器故障信息為：車輛左側前輪輪速傳感器故障，并讀取各個輪速傳感器的動態(tài)數據流，顯示左前輪速傳感器檢測到的車速數值明顯小于其他車輪轉速，如圖14所示。檢查發(fā)現該輪速傳感器從夾持體中松脫。這種情形將導致傳感器探頭與齒圈的間距增大，計算的車速不準確導致EBS判斷為該車輪打滑，并激活ASR功能。將傳感器重新安裝后，再次路試，故障消除。

圖14 輪速數據流及輪速傳感器凸出示意圖

4）駕駛室翻轉故障排除過程

先將駕駛室內的翻轉控制開關按下，拔下翻轉電機處的按鈕插頭，用萬用表量該插頭的電壓，發(fā)現其兩個孔位均無電。再將翻轉控制開關拔下，測量6x5和2x7號線（即電機繼電器控制高端）的供電，發(fā)現二者電壓正常。由于翻轉開關至繼電器的接線要經過儀表板與底盤線束的對接處，因此檢查2x7號線所在的插接器，發(fā)現其退針（圖15），導致底盤端的輸入中斷。修復后，駕駛室翻轉功能恢復正常。

圖15 端子退針

2.4 小結

作為一款危險品運輸車輛，其緊急斷電裝置是其他常規(guī)車型所不具備的，底盤配電相對復雜一些。同時該車還配備了空氣懸架，供氣故障的排除也需要技術人員熟悉掌握氣路原理。電子制動系統(tǒng)的故障解析則可能需要查閱相關資料。案例車故障及成因統(tǒng)計見表2。

表2 案例車故障及成因統(tǒng)計

3 總結

危險品運輸是商用車細分市場一個重要的板塊，電子制動、緩速器、前撞預警等主動安全技術在這類車型中得到了廣泛的普及，這就要求生產和售后市場領域內的汽車電氣技術人員要主動學習新的知識，提高技術水平，才能應對新的挑戰(zhàn)。