汽車車道循跡輔助系統的故障診斷策略

摘要：汽車車道循跡輔助系統的故障檢測是汽車檢修人員需要掌握的必備檢測技能。該系統一旦發生故障，想要快速鎖定故障點，就必須事先熟悉汽車車道循跡輔助系統的原理、零件功能、故障癥狀、診斷策略等。結合汽車車道循跡輔助系統的故障診斷案例，闡述其完整的診斷策略。結果表明，汽車車道循跡輔助系統故障診斷的關鍵是掌握該系統的原理與故障數據設置條件，在診斷時需要具備系統認知的整體意識，而多次實踐操則作有利于汽車檢修人員快速掌握對應的診斷策略。

關鍵詞：車道循跡輔助系統；故障診斷；故障數據；診斷策略

0 前言

汽車車道循跡輔助系統作為一種汽車智能化駕駛輔助技術，目前在汽車尤其是新能源汽車上得到了普遍應用，汽車車道循跡輔助系統的故障檢測已成為汽車檢修人員需要掌握的必備能力。該系統一旦發生故障，想要快速鎖定故障點，就要求檢修人員非常熟悉汽車車道循跡輔助系統的原理、零件功能、故障癥狀、診斷策略等［1］。

在現代學徒制人才培養模式的建設過程中，與汽車車道循跡輔助系統故障檢測相關的課程也已成為職業技術學校構建汽車新技術學習空間的重要組成部分［2］。本文以豐田汽車公司皇冠品牌2022 款混合動力版陸放車型的汽車車道循跡輔助系統技術的故障檢測為例，結合職業技術學校汽車新技術學習空間的建設課程，對該系統的故障診斷策略進行分析闡述。

1 車道循跡輔助系統原理

汽車在高速公路或有清晰車道標志的受控通道上行駛時，車道循跡輔助系統采用在擋風玻璃頂部安裝的前向識別攝像機識別車道標識。該系統利用前向識別攝像機和毫米波雷達傳感器，以及盲區監視傳感器來識別前方和周圍車輛，向駕駛員提供相關信息，進而根據路況或行駛狀況進行輔助轉向。

汽車在使用動態雷達巡航控制系統時，車道循跡輔助系統也使用前向識別攝像機對道路路標、道路形狀、前方車輛的行駛路徑進行識別，利用動力轉向系統調整方向盤轉動所需的角度，減輕駕駛員的負擔，使車輛沿當前車道行駛。汽車車道循跡輔助系統的主要功能包括車道偏離警告功能、轉向輔助功能、車輛搖擺警告功能、車道居中功能。

2 零部件功能

汽車車道循跡輔助系統的零部件及相關功能概述如下。

（1） 前向識別攝像機：用于拍攝車輛前方的道路視野，檢測行駛車道上的車道標識，并計算至車道中線的偏差、車道寬度、距標識的距離和前進方向偏離。將指示燈點亮請求信號、多信息顯示屏指示請求信號和蜂鳴器鳴響請求信號發送至組合儀表總成，接收車輛信息和轉向信號燈工作信號，并將轉向力信號發送至動力轉向電子控制單元（ECU）總成。

（2） 毫米波雷達傳感器總成：用于向前發射毫米波，利用反射波檢測前方有無行駛車輛，然后將此信息發送給前向識別攝像機。

（3） 組合儀表總成：顯示前向識別攝像機信號，通知或警告駕駛員系統狀況，通過鳴響警告駕駛員危險信息。

（4） 動力轉向機總成：根據前向識別攝像機的信號控制轉向電動機總成，檢測駕駛員的轉向操作，并將其輸出至前向識別攝像機，前向識別攝像機識別到異常扭矩請求信號時動力轉向機總成取消轉向輔助。

（5） 盲區監視傳感器：投射盲區監視傳感器的雷達波，檢測是否存在其他車輛，檢測其車距和相對車速，同時發送至前向識別攝像機。

（6） 橫擺率傳感器和轉向傳感器：分別檢測橫擺率、轉向角度和方向信號，并將信號發送至前向識別攝像機。

（7） 混合動力車輛ECU：將換檔桿位置信號、加速踏板開度信號發送至前向識別攝像機。

3 故障類型汽車在運行時車道循跡輔助系統主要會產生以下故障：

（1） 無法啟用車道循跡輔助系統。可疑部位是方向盤裝飾蓋開關電路與前向識別攝像機。

（2） 操作主開關時，指示燈不亮。可疑部位是指示燈電路、方向盤裝飾蓋開關電路及組合儀表總成。

（3） 操作主開關、指示燈不熄滅。可疑部位是指示燈電路、方向盤裝飾蓋開關電路及組合儀表總成。

（4） 駕駛員能看到車道標識，但系統頻繁檢測不到車道標識。可疑原因是不滿足系統工作條件。

4 工作邏輯

前向識別攝像機的ECU 端子如圖1 所示。其中：端子R5-3（LKSW）與R5-10（GND）的主要作用為識別方向盤裝飾蓋開關信號，主開關關閉時阻值為1 MΩ 以上，主開關打開時阻值為228～252 Ω；端子R5-7（IGB）與R5-10（GND）的主要作用為控制電源點火開關，在ON 位置時，電壓為11～14 V，在OFF 位置時，電壓小于1 V；端子R5-10（GND）與車身搭鐵的主要作用是使前向識別攝像機搭鐵接地。

使用汽車專用示波器檢測控制器局域網（CAN）總線的通信信號，其方法如下：示波器連接端子，設定每格電壓為1 V，每格時間10 μs。其中，第1 組［R5-5（CA1P）、R5-10（GND）］和［R5-6（CANH）、R5-10（GND）］的針腳波形如圖2 所示；第2 組［R5-11（CA1N）、R5-10（GND）］和［R5-6（CANL）、R5-10（GND）］的針腳波形如圖3所示。

當系統警告指示燈狀態為點亮（黃色）時，表示車道循跡輔助系統故障或暫時禁用；當指示燈閃爍（黃色）時，表示車道偏離警示；當指示燈點亮（綠色）時，表示轉向輔助或車道居中功能工作；當指示燈點亮（白色）時，表示監視車道偏離；當指示燈不亮時，表示車道循跡輔助系統不工作。

5 故障代碼與診斷策略

5. 1 故障代碼

（1） U010087：與混合動力控制系統模塊（ECM）失去通信。故障代碼（DTC）檢測條件：點火開關置于ON 位置3 s 或更長時間后，車輛將以≥5 km/h 行駛且車道控制系統運行檢測到ECM 和前向識別攝像機的通信故障持續約5 s 以上。故障部位：CAN 通信系統。

（2） U012587：與多軸加速度傳感器模塊失去通信。DTC 檢測條件：車輛以≥5 km/h 行駛且車道控制系統運行檢測到橫擺率傳感器或空氣囊傳感器總成與前向識別攝像機的通信故障持續5 s 以上。故障部位：CAN 通信系統。

（3） U012687：與轉向角度傳感器失去通信。

DTC 檢測條件：點火開關置于ON 位置3 s 或更長時間，車道循跡輔助系統運行時檢測到轉向傳感器和前向識別攝像機的通信故障持續5 s 以上。故障部位：CAN 通信系統。

（4） U012987：與制動系統控制模塊失去通信。DTC 檢測條件：點火開關置于ON 位置3 s 或更長時間，車道控制系統運行檢測到車輛防側滑控制ECU，即執行制動器總成，與前向識別攝像機的通信故障持續5 s 以上。故障部位：CAN 通信系統。

（5） U013187：與動力轉向控制模塊失去通信。

DTC 檢測條件：點火開關置于ON 位置3 s 或更長時間，車道循跡輔助系統運行時檢測到動力轉向ECU 和前向識別攝像機的通信故障持續5 s 以上。

故障部位：CAN 通信系統。

（6） U023587：與巡航控制前距離傳感器失去通信。DTC 檢測條件：點火開關置于ON 位置3 s或更長時間，車道循跡輔助系統運行檢測到毫米波雷達傳感器總成和前向識別攝像機的通信故障持續5 s 以上。故障部位：預碰撞系統。

（7） U030057：內部控制模塊軟件不兼容。

DTC 檢測條件：車道控制系統運行時檢測到混合動力控制ECU 發送的車輛信息與前向識別攝像機存儲的車輛信息不匹配。故障部位：前向識別攝像機系統。

5. 2 診斷策略

排除故障的主要工具為診斷儀、示波器等，并按以步驟進行診斷。

（1） 客戶故障分析：使用“3W2H”問診方法，即何物（車型、系統名稱）、何時（日期、時間、發生頻率）、何地（路況）、在什么條件下（駕駛條件、天氣條件）、如何發生（故障癥狀）進行診斷。

（2） 預檢：點火開關置于OFF 位置，測量電瓶電壓，標準為11～14 V，否則應先排除電瓶故障。

（3） 檢查保險絲和繼電器。

（4） 檢查連接器連接和端子，確保連接無松動。

（5） 使用診斷儀檢查CAN 通信系統DTC：①如果存在CAN 通信系統DTC，則進入CAN 通信系統故障排除流程；② 如果不存在CAN 通信系統DTC，則進入非CAN 通信系統故障排除流程。

（6） CAN 通信系統故障排除流程：① CAN 主總線、CAN 支線故障、內部故障、傳感器的電源故障時，均輸出CAN 通信DTC，CAN 通信DTC 與內部故障DTC 或相應系統電源故障DTC 同時輸出時，根據內部故障和電源故障DTC 進行故障排除；② DLC3 接口的檢測僅適用于CAN 總線中的故障診斷（DLC3 連接至ECU 網關）；③ CAN 總線存在通信故障記錄時，可通過分析存儲的DTC 組合或者檢查通信總線，識別未進行通信的ECU 或傳感器；④ 如果分總線有通信故障，則可配備網關功能的ECU（分總線監視ECU），將檢測到的DTC 進行存儲；⑤ 斷開連接器時，需要確認端子和連接器未破裂、變形或腐蝕。

（7） 非CAN 通信系統故障排除流程：① 使用診斷儀檢查DTC，如果無DTC 輸出，則通過診斷儀檢查車輛控制數據記錄；② 使用診斷儀檢查DTC，如果有DTC 輸出，則先使用診斷儀清除故障碼DTC，重新調取1 次DTC，若前面的DTC 未出現，則轉至癥狀模擬測試狀態，以查找故障點，否則按照診斷故障碼表中具體的流程檢查故障點。

5. 3 其他影響因素

汽車車道循跡輔助系統主要依靠前向識別攝像機識別車道，將信號發送給控制系統，其精準度目前還受到多個環境因素影響。如車輛受陽光直射或受對面車輛的遠光照射時，周圍環境為單一顏色，導致沒有足夠的圖像差異進行比對。道路坡度突然發生變化，與前方車輛車距過于接近，前照燈粘上污物無法正常照明等因素，都會影響汽車車道循跡輔助系統難以識別車道標識。

6 結語

本文以豐田汽車公司皇冠品牌2022 款混合動力版陸放車型的故障檢測為例，開展汽車車道循跡輔助系統的故障診斷策略研究。研究結果表明：掌握該系統的原理和故障數據設置條件，在診斷時具備系統認知的整體意識是提高診斷檢測效率的關鍵；此外，作為職業技術學校汽車新技術學習空間的建設課程的重要組成部分，在企業中培養學徒開展實車故障的診斷訓練和實踐操作，有利于學徒快速掌握系統診斷策略，達到現代學徒制人才培養模式的教學目標。

參考文獻

［ 1 ］ 奉永月. 基于汽車電控技術發展的現代汽車維修策略分析[J]. 時代汽車，2021（7）：154-155.

［ 2 ］ 沈書生. 學習空間：學習發生的中介物[J]. 電化教育研究，2020，41（8）：19-25，42.