乘用車座椅加熱模塊電檢問題的研究

孫 慶，邵科君，周 波

（1.杭州吉利汽車有限公司，浙江 杭州 310000；2.浙江吉潤汽車有限公司寧波杭州灣分公司，浙江 寧波 315000）

隨著科技的飛速發展，汽車電氣化日益完善，汽車內部配備了越來越多的電子控制系統，其目的是提高駕駛時的舒適程度，然而很多電子控制系統不是很完善，也在不斷發生問題，需要人們不斷地去解決和完善。本文主要論述座椅加熱模塊相關的軟硬件故障模式。

1 CAN簡介

目前市場上的加熱模塊兩路加熱的控制是互相獨立的，所以故障不會互相影響，也就是說，主駕座椅的故障不會影響副駕座椅，具備完善的故障保護功能。該系統融合了CAN報文觸發的擋位加熱設定、外置NTC溫度探測、功能控制與保護以及功率輸出一體化等特性，是一款低成本的高端座椅加熱控制產品。什么是CAN呢？CAN模塊的功能是處理所有CAN總線上的報文接收和發送。報文發送時，首先將報文裝載到正確的報文緩沖器和控制寄存器中。通過SPI接口設置控制寄存器中的相應位或使用發送使能引腳均可啟動發送操作。通過讀取相應的寄存器可以檢查通信狀態和錯誤，會對在CAN總線上檢測到的任何報文進行錯誤檢查，然后與用戶定義的濾波器進行匹配，以確定是否將報文移到兩個接收緩沖器中的一個。

2 座椅加熱模塊故障研究

2.1 加熱模塊PCBA有錫焊/錫渣

1）座椅加熱模塊故障導致組合儀表故障。組合儀表故障怎么會和座椅加熱模塊有關系呢？最近我們就遇到這樣的問題。售后反饋客戶反映儀表提示不正常，行車數據提示錯誤，組合儀表內部故障導致報故障碼等。經數據監控發現CAN通信時斷時續，導致通信網絡故障。第一次通電通信正常，斷電后再次上電，出現無通信故障，反復測試，故障時斷時續，經過逐個排除，最終鎖定座椅加熱模塊導致組合儀表故障。后經反復測試排查模塊PCBA，發現CAN通信電路上的晶振與MCU之間信號被拉低，確認MCU（單片機）的功能焊接腳間發現多余焊錫，多余焊錫導致MCU兩個腳短路（可以理解為虛焊，焊錫狀態時斷時通），虛焊會引發接觸不良，反復通電測試會形成電弧沖擊，導致元器件徹底受損。如圖1所示。

圖1 CAN通信時斷時續

2）座椅加熱模塊不休眠導致饋電。目前市場上有的整車饋電，通過分析，其中一種故障為座椅加熱模塊一直發送相關報文（E7 00 00 00 00 00 00 00），導致整車CAN網不能休眠，整車靜態電流3A，最終蓄電池虧電無法啟動。經過對PCBA進行分析，發現電路板焊接品質問題，導致IGN回路和蓄電池電直接接通。

通過以上兩個案例可知，PCBA的單件硬件問題在供應商端沒有被遏制住，留到了整車廠或者市場，因此只對加熱模塊的加熱功能進行測試是存在問題的。此測試需要不斷進行完善，后續座椅廠需要增加CAN通信檢測，抓取測試log，同時增加IGN未接通且沒有發送網絡喚醒報文和電源管理報文條件下，加熱模塊不應該發送任何形式報文的電檢程序等。此章節通過對座椅加熱模塊的PCBA的簡單故障進行論述，希望為后續主機廠座椅加熱模塊的電檢測試程序的修改或者相關問題的分析提供參考。

2.2 加熱模塊在MMI上無法操作

操控MMI開啟座椅加熱功能后，發現座椅加熱功能正常，但是MMI座椅加熱指示無響應。log中并無HVSM座椅模塊相關的報文，故障可復現情況，錄故障log，如果故障不可復現，需要采用臺架惡戲方式再現故障，出現MMI上無法操作座椅加熱功能時，嘗試操控MMI控制座椅加熱功能。當MMI給座椅加熱開啟指令時，對應座墊明顯感覺有加熱功能，并且電源供應器上的電流表也顯示了對應的消耗電流，加熱一段時間后會開始控溫，電流表開始有波動，HVSM模塊加熱功能有效，但依然沒有報文反饋。由此可知HVSM的CAN發送端Tx發生異常，導致任何報文都無法發出。HVSM的喚醒方式有兩種：應用報文和網絡報文喚醒。經分析該加熱模塊的應用報文和網絡報文喚醒邏輯不同，應用報文喚醒沒有做網絡管理初始化，導致CAN Tx有幾率發生異常。

綜合以上問題現象，分析出HVSM模塊在被應用報文喚醒時，有概率發生CAN Tx中斷功能無法正常啟用，造成HVSM模塊無報文反饋，但加熱功能依然有效的現象，因此提出以下兩點優化方案，雙重確保HVSM模塊在正常模式下CAN Tx中斷功能能正常觸發。首先將應用報文與網絡報文喚醒邏輯統一，其次新增CAN發送保護機制。當HVSM模塊處于非休眠模式時，持續監控CAN Tx中斷功能與CAN報文發送狀態：若CAN Tx中斷功能被異常關閉，則強制啟用CAN Tx中斷功能；若CAN報文無正常發送，則強制重新發送報文。

此章節通過對座椅加熱模塊功能正常但是在MMI上無法操作的故障進行論述，希望為后續主機廠座椅加熱模塊的CAN Tx和Rx的設計提供參考。

2.3 座椅加熱模塊頻繁出現錯誤幀

座椅加熱模塊在整車電檢過程中頻繁出現錯誤幀，導致整車網絡通信故障，這種故障一般單體可以復現，單體測試通信表現出兩種異常：首先頻繁出現錯誤幀，與在實車上的監控結果一致；其次模塊能發出狀態報文和管理報文，但是周期已經不對了。此種故障一般可以鎖定為硬件問題，首先檢查故障件的PCBA外觀和焊接品質，插接件針腳有沒有歪斜或退針；如沒有問題再對主要元器件進行補焊，包括單片機、收發器、晶振，如故障依舊需對元件進行替換排除，依次替換收發器、單片機以及晶振。我們接觸的故障為替換晶振，故障消除，通信恢復正常，模塊報文周期穩定，不再出現錯誤。最終鎖定故障原因為晶振損傷，導致系統時鐘不穩定，進而引發通信異常。晶振是時鐘系統的核心，為單片機提供正常運行所必需的時鐘基準，尤其是通信系統，比如CAN通信非常依賴精準的時鐘。如果時鐘不穩定，單片機和CAN通信的工作時序就會出錯。本章節通過對座椅加熱模塊頻繁出現錯誤幀進行闡述，希望為后續主機廠座椅加熱模塊錯誤幀的整改方向和分析過程提供參考。

2.4 加熱模塊整車電檢不合格

加熱模塊在整車電檢的時候出現不合格，在很多主機廠都會遇到。如果HVSM電檢報告出現各種不合格原因且數量較多，發生的機率較大，一般為代碼運行時，嵌套過深導致堆棧溢出，造成模塊有重啟現象，HVSM都在一個時間區間左右恢復，此時需要擴大堆棧容量。如果加熱模塊在特定工況下，HVSM模塊發生1幀CAN報文的超時現象，現象發生并不影響各種功能，也不會被誤判DTC，并且下一幀就恢復正常周期，就不會造成任何問題。HVSM在執行診斷2E服務、14服務跟KL15 ONtoOFF時，為了要即時儲存DID與DTC的資料，會立即做Flash的擦寫操作。Flash的擦寫動作由硬件執行，擦寫時間約為200~250ms，為確保Flash擦寫順利，在操作Flash前會停止中斷功能，操作完成后才再啟用中斷功能，因此周期100ms發送的CAN報文會在此時出現1幀超時的現象。這是由于Flash硬件特性在擦除時需要數百毫秒的時間，因此市面上單核心使用Flash做記憶體的都有相同現象存在。想避免此現象產生，必須改用EEPROM，避開數百毫秒的擦除時間。EEPROM有內部模擬EEPROM和外部EEPROM，內部模擬EEPROM擦除時間為5~26ms，外部EEPROM可直接寫入覆蓋不需要擦除，在擦除時間上內部模擬EEPROM和外部EEPROM均能滿足要求。經對比讀取時間、環境耐受性以及可靠度方面，內部模擬EEPROM優于外部EEPROM。通過此章節分析，建議加熱模塊設計時增加內部模擬EEPROM當作記憶體使用，可避免因Flash特性出現幀超時的現象。

3 結語

本文通過對加熱模塊PCBA有錫焊/錫渣、加熱模塊在MMI上無法操作、座椅加熱模塊頻繁出現錯誤幀以及加熱模塊整車電檢不合格等典型問題進行論述，希望可以為座椅加熱模塊的設計、問題分析以及過程管控提供參考。