基于邁騰B8舒適系統(tǒng)典型案例的車(chē)載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)檢測(cè)與維修

胡曉曉，王旭東，楊時(shí)川

基于邁騰B8舒適系統(tǒng)典型案例的車(chē)載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)檢測(cè)與維修

胡曉曉，王旭東，楊時(shí)川*

（武漢軟件工程職業(yè)學(xué)院 汽車(chē)工程學(xué)院，湖北 武漢 430205）

汽車(chē)車(chē)載網(wǎng)絡(luò)使車(chē)輛上各控制單元間實(shí)現(xiàn)及時(shí)且高效的數(shù)據(jù)交換和信息共享，在汽車(chē)領(lǐng)域中的應(yīng)用廣泛、影響重大，車(chē)載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的故障檢修也成為汽車(chē)維修人員需要掌握的技能之一。文章以大眾邁騰B8車(chē)型為例，介紹了該車(chē)舒適系統(tǒng)控制器局域網(wǎng)絡(luò)（CAN）總線(xiàn)、局域互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)（LIN）總線(xiàn)基本結(jié)構(gòu)組成，提供了相應(yīng)故障案例，基于該車(chē)舒適總線(xiàn)系統(tǒng)的工作原理及特點(diǎn)，分析并總結(jié)了故障檢修思路與方法，可為汽車(chē)技術(shù)人員對(duì)車(chē)載網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)提供借鑒，在實(shí)際故障診斷中提高效率和質(zhì)量。

車(chē)載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；CAN總線(xiàn)；故障診斷；案例分析

近年來(lái)，車(chē)輛電子化程度越來(lái)越高，其電控單元數(shù)量呈指數(shù)增長(zhǎng)，而電控單元數(shù)量的增長(zhǎng)帶來(lái)了各不同電控單元之間交互的數(shù)據(jù)量的劇增[1]。計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)正飛速發(fā)展，各電控單元信息交流的方式也在與時(shí)俱進(jìn)，通過(guò)總線(xiàn)將汽車(chē)上的各種電子裝置與設(shè)備連成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，使汽車(chē)不同電控單元能夠?qū)崿F(xiàn)信息共享。簡(jiǎn)潔單一的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)取代傳統(tǒng)布線(xiàn)，使線(xiàn)束、插接器數(shù)量減少，也使得線(xiàn)束成本、線(xiàn)束重量、布線(xiàn)難度和工作量都得到降低，可靠性得到提高，同時(shí)，總線(xiàn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)還具有良好的拓展性，便于在車(chē)載網(wǎng)絡(luò)中添加新的節(jié)點(diǎn)即控制單元。若車(chē)載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，則在系統(tǒng)中的信息傳輸將受到影響，對(duì)應(yīng)的電控單元將無(wú)法正常工作，因此，從業(yè)人員有必要掌握車(chē)載網(wǎng)絡(luò)故障的診斷方法。

1 車(chē)載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

目前，國(guó)內(nèi)外常用的車(chē)載網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)有控制器局域網(wǎng)（Controller Area Network, CAN）總線(xiàn)和局域連接網(wǎng)絡(luò)（Local Interconnect Network, LIN）總線(xiàn)技術(shù)等。

CAN總線(xiàn)是由德國(guó)博世公司首先制定推出的針對(duì)汽車(chē)電子控制領(lǐng)域的總線(xiàn)式串行數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)[2]。該系統(tǒng)由CAN-H、CAN-L兩條數(shù)據(jù)傳輸線(xiàn)形成總線(xiàn)鏈路，以及每塊控制單元內(nèi)部增加的一個(gè)CAN控制器、一個(gè)CAN收發(fā)器和數(shù)據(jù)傳遞終端共同組成，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成如圖1所示。CAN總線(xiàn)系統(tǒng)有如下特點(diǎn)：1）數(shù)據(jù)傳輸線(xiàn)通常采用銅線(xiàn)雙絞線(xiàn)，成本低，抗干擾能力強(qiáng)；2）多主工作方式，即總線(xiàn)上各節(jié)點(diǎn)之間沒(méi)有主從之分，任意節(jié)點(diǎn)都可向其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息[3]；3）數(shù)據(jù)傳輸速率較高，最高可達(dá)1 Mbit/s，屬于中速總線(xiàn)（B類(lèi)）或高速總線(xiàn)（C類(lèi)）；4）在高速CAN總線(xiàn)中，CAN-H和CAN-L的靜態(tài)電平為2.5 V，當(dāng)有信號(hào)傳輸時(shí)，CAN-H電壓值在2.5～3.5 V間波動(dòng)，萬(wàn)用表測(cè)量值為2.65 V左右，CAN-L電壓值在1.5～2.5 V間波動(dòng)，萬(wàn)用表測(cè)量值為2.35 V左右。

圖1 CAN總線(xiàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成示意圖

LIN總線(xiàn)通常作為CAN總線(xiàn)的補(bǔ)充，是一種輔助的串行通信總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)。該系統(tǒng)主要由一個(gè)連接在CAN數(shù)據(jù)總線(xiàn)上的主控制單元、多個(gè)從控制單元和單根數(shù)據(jù)傳輸導(dǎo)線(xiàn)組成，車(chē)上各個(gè)LIN總線(xiàn)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換是由主控制單元通過(guò)CAN數(shù)據(jù)總線(xiàn)實(shí)現(xiàn)的，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意如圖2所示。LIN總線(xiàn)系統(tǒng)有如下特點(diǎn)：1）數(shù)據(jù)傳輸線(xiàn)采用單根銅線(xiàn)，成本更低；2）單主多從工作方式，主節(jié)點(diǎn)可以執(zhí)行主任務(wù)（引起LIN網(wǎng)絡(luò)通訊）也可以執(zhí)行從任務(wù)，總線(xiàn)上的信息傳送由主節(jié)點(diǎn)控制[4]；3）數(shù)據(jù)傳輸速率較低，最高僅有20kbit/s，屬于低速總線(xiàn)（A類(lèi)），適合應(yīng)用在對(duì)時(shí)間要求不嚴(yán)格的場(chǎng)合；4）LIN總線(xiàn)的靜態(tài)電平為12 V，當(dāng)有信號(hào)傳輸時(shí)，電壓值在0～12 V間波動(dòng)，萬(wàn)用表測(cè)量值為7 V左右。

圖2 LIN總線(xiàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成示意圖

2 車(chē)載網(wǎng)絡(luò)故障類(lèi)型

對(duì)于車(chē)載網(wǎng)絡(luò)故障檢修，應(yīng)明確系統(tǒng)故障類(lèi)型，一般而言，引起系統(tǒng)故障的原因可歸納為三點(diǎn)：

1）電源系統(tǒng)故障。不論是傳統(tǒng)燃油汽車(chē)，還是新能源汽車(chē)，其車(chē)載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的核心部分，即含有通信集成電路（Integrated Circuit, IC）芯片的電控模塊的正常工作電壓都在10.1～15.0 V，當(dāng)供電電壓不在正常工作范圍內(nèi)，會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)中對(duì)電壓敏感的電控模塊中斷運(yùn)行。車(chē)載網(wǎng)絡(luò)電源系統(tǒng)故障主要是蓄電池、發(fā)電機(jī)、供電線(xiàn)路、保險(xiǎn)絲等原件故障，檢測(cè)方法主要是帶電電壓檢測(cè)和斷電電阻檢測(cè)法[5]。

2）網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)故障。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)指系統(tǒng)中的控制單元，節(jié)點(diǎn)故障包括程序缺陷之類(lèi)的軟件故障和通信芯片損壞之類(lèi)的硬件故障，例如各類(lèi)電控單元、傳感器元器件損壞，處理方式以整體更換為主。

3）網(wǎng)絡(luò)鏈路故障。鏈路故障主要集中在通訊線(xiàn)路上，常見(jiàn)形式包含短路、斷路，以及由于線(xiàn)路結(jié)構(gòu)受損而導(dǎo)致的信號(hào)傳輸異常[6]。例如在CAN總線(xiàn)中，網(wǎng)絡(luò)鏈路故障有：CAN-H線(xiàn)或CAN-L線(xiàn)對(duì)電源直接或帶電阻短路，CAN-H線(xiàn)或CAN-L線(xiàn)對(duì)搭鐵直接或帶電阻短路，CAN-H線(xiàn)與CAN-L線(xiàn)之間直接或帶電阻短路，CAN-H線(xiàn)或CAN-L斷路或虛接；例如在LIN總線(xiàn)中，網(wǎng)絡(luò)鏈路故障有：LIN線(xiàn)對(duì)電源直接或帶電阻短路，LIN線(xiàn)對(duì)搭鐵直接或帶電阻短路，LIN線(xiàn)斷路或虛接。造成這類(lèi)故障的原因主要是導(dǎo)線(xiàn)的彎折、絕緣層的磨損，以及插接器的松脫、污染等，通常采用的診斷方法有電阻檢測(cè)法、電壓直測(cè)法、波形檢測(cè)法。

3 邁騰B8網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)組成

大眾邁騰是一汽大眾旗下的一款中高端型轎車(chē)，B8是其第八代車(chē)型，該車(chē)上應(yīng)用了大量的數(shù)據(jù)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通訊，保證車(chē)內(nèi)各控制單元之間數(shù)據(jù)的完整交換。根據(jù)功能和應(yīng)用需求不同，不同控制單元被分類(lèi)接入對(duì)應(yīng)總線(xiàn)系統(tǒng)，邁騰B8主要總線(xiàn)為驅(qū)動(dòng)CAN總線(xiàn)、底盤(pán)CAN總線(xiàn)、舒適CAN總線(xiàn)、信息娛樂(lè)CAN總線(xiàn)、診斷CAN總線(xiàn)、擴(kuò)展CAN總線(xiàn)、LIN總線(xiàn)、MOST150數(shù)據(jù)總線(xiàn)等，不同的總線(xiàn)系統(tǒng)，通過(guò)網(wǎng)關(guān)單元連接實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)交互，使全車(chē)控制單元形成一個(gè)整體。

以舒適系統(tǒng)總線(xiàn)為例，舒適系統(tǒng)總線(xiàn)由舒適系統(tǒng)CAN總線(xiàn)和舒適系統(tǒng)LIN總線(xiàn)組成。系統(tǒng)包含有車(chē)門(mén)控制單元、座椅控制單元、儀表控制單元、車(chē)載電網(wǎng)控制單元等，如圖3所示。

4 邁騰B8舒適系統(tǒng)總線(xiàn)故障檢修

現(xiàn)列舉邁騰B8車(chē)型舒適系統(tǒng)總線(xiàn)故障案例，分析車(chē)載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)故障檢修思路和方法。

4.1 故障現(xiàn)象

汽車(chē)電源至ON擋檢查車(chē)窗，發(fā)現(xiàn)左前總開(kāi)關(guān)無(wú)法控制右前、右后車(chē)門(mén)車(chē)窗升降，而右側(cè)車(chē)窗分開(kāi)關(guān)可以控制自身車(chē)窗升降；按下車(chē)門(mén)上鎖開(kāi)關(guān)，左側(cè)車(chē)門(mén)正常上鎖，而右側(cè)車(chē)門(mén)上鎖失敗，門(mén)鎖無(wú)動(dòng)作；左側(cè)后視鏡可以正常調(diào)節(jié)，右側(cè)后視鏡無(wú)法調(diào)節(jié)。

圖3 邁騰B8舒適系統(tǒng)總線(xiàn)結(jié)構(gòu)圖

4.2 診斷分析

查閱邁騰B8駕駛員側(cè)車(chē)門(mén)控制單元電路原理圖，如圖4所示。J386為左前門(mén)控制單元，J387為右前門(mén)控制單元，J388為左后門(mén)控制單元，J389為右前門(mén)控制單元，其中左前門(mén)控制單元和右前門(mén)控制單元采用CAN網(wǎng)絡(luò)通訊；左前門(mén)控制單元與左后門(mén)控制單元采用LIN網(wǎng)絡(luò)通訊，右前門(mén)控制單元與右后門(mén)控制單元采用LIN網(wǎng)絡(luò)通訊連接。

車(chē)門(mén)控制單元中集成后視鏡折疊，車(chē)窗升降和門(mén)鎖功能。正常情況下：

1）主控開(kāi)關(guān)控制右側(cè)車(chē)窗升降的工作過(guò)程為：操作駕駛員側(cè)主控開(kāi)關(guān)上右前玻璃升降器按鈕E716在不同的擋位時(shí)，J386會(huì)接收到開(kāi)關(guān)內(nèi)各分壓電阻帶來(lái)的電壓改變，與控制單元內(nèi)部預(yù)先存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)電壓對(duì)比，判斷此刻動(dòng)作，接著將信息通過(guò)CAN總線(xiàn)傳遞到J387，J387收到信息后控制右前車(chē)窗執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作。操作右后玻璃升降器按鈕E713在不同的擋位時(shí)，在J387收到信息后會(huì)繼續(xù)通過(guò)LIN總線(xiàn)傳遞到J389，J389控制右后車(chē)窗執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作。

2）鎖車(chē)/解鎖的工作過(guò)程為：操作駕駛員側(cè)門(mén)上連鎖按鈕E308鎖車(chē)或解鎖鍵，J386會(huì)根據(jù)分壓電阻帶來(lái)的電壓改變判斷此刻動(dòng)作，執(zhí)行左前車(chē)門(mén)的上鎖或解鎖，同時(shí)通過(guò)舒適CAN總線(xiàn)發(fā)送車(chē)門(mén)上鎖/解鎖信息到J387，J386與J387分別通過(guò)LIN總線(xiàn)傳遞信息到J388與J389，其余三個(gè)車(chē)門(mén)也都完成上鎖/解鎖動(dòng)作。

3）調(diào)節(jié)右側(cè)后視鏡的工作過(guò)程為：旋轉(zhuǎn)后視鏡調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)E48選擇右側(cè)后視鏡，撥動(dòng)后視鏡調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)E43，J386根據(jù)分壓值判斷鏡片及調(diào)節(jié)方向，將信息通過(guò)CAN總線(xiàn)發(fā)送到J387，J387執(zhí)行右側(cè)后視鏡的調(diào)節(jié)。

針對(duì)主控開(kāi)關(guān)無(wú)法控制右側(cè)車(chē)窗升降、車(chē)門(mén)上鎖、后視鏡折疊，而分控開(kāi)關(guān)可以單獨(dú)工作這一現(xiàn)象，分析得知各車(chē)門(mén)控制單元電源部分不存在問(wèn)題，而右前、右后車(chē)門(mén)控制單元同時(shí)損壞等其他故障原因的可能性極低，應(yīng)將分析重點(diǎn)放在左前、右前車(chē)門(mén)控制單元之間的網(wǎng)絡(luò)連接情況上。

4.3 故障檢修

連接解碼器，讀取故障碼，如圖5所示，提示“控制地址為0x0052的控制單元未安裝或不應(yīng)答”，即右前車(chē)門(mén)控制單元無(wú)法進(jìn)入系統(tǒng)，說(shuō)明右前車(chē)門(mén)控制單元相關(guān)線(xiàn)路存在故障，與前面分析一致。因此，檢查左前門(mén)控制單元J386與右前門(mén)控制單元J387之間CAN數(shù)據(jù)總線(xiàn)有無(wú)短路、斷路、虛接情況。

圖5 解碼器讀取故障碼

拆卸左、右前門(mén)內(nèi)飾板，拔下T20和T20a插接器，測(cè)得T20/15與T20a/15的線(xiàn)路電阻無(wú)窮大，說(shuō)明J386與J387之間CAN-H線(xiàn)斷路。查找斷路點(diǎn)，由于是右前車(chē)門(mén)控制單元無(wú)法進(jìn)行通訊，應(yīng)從右前插頭開(kāi)始檢查，重點(diǎn)檢查接入部分有無(wú)故障。拆開(kāi)T20a插接器，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)15號(hào)端子脫落。將脫落的端子重新連接，連接插接器，連接線(xiàn)束接頭?；謴?fù)后再次測(cè)試車(chē)窗、門(mén)鎖、后視鏡等功能，均已正常。跟蹤用戶(hù)一周，故障現(xiàn)象沒(méi)有重現(xiàn)。

5 總結(jié)

汽車(chē)車(chē)載網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，總線(xiàn)上會(huì)出現(xiàn)高、低電平兩種狀態(tài)，通過(guò)專(zhuān)用示波器可以測(cè)得電壓隨時(shí)間變化的信號(hào)波形，不同的鏈路故障有不同的波形特征，因此，常作為車(chē)載網(wǎng)絡(luò)故障診斷依據(jù)。而很多情況下在分析透徹電路原理后，針對(duì)網(wǎng)絡(luò)鏈路的短路、斷路等故障，往往通過(guò)萬(wàn)用表即可確定故障原因和部位，更加直觀、便捷。

關(guān)于車(chē)載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)檢修，要掌握總線(xiàn)工作原理和各控制單元之間的邏輯聯(lián)系，車(chē)輛出現(xiàn)故障時(shí)要理清思路，了解故障現(xiàn)象，并依據(jù)此現(xiàn)象，按照供電線(xiàn)路、網(wǎng)絡(luò)通訊、控制單元本身等方面逐步分析判斷和排查，縮小故障范圍，鎖定故障原因，可以減少故障檢測(cè)與維修耗費(fèi)時(shí)間和成本。通過(guò)列舉的該故障案例檢修過(guò)程，可以為汽車(chē)技術(shù)人員在實(shí)際診斷維修中提供一定思路和參考。

[1] 寧小剛,吳沖,張超東.吉利EV450的CAN總線(xiàn)故障 診斷思路與案例分析[J].汽車(chē)實(shí)用技術(shù),2022,47(8): 150-155.

[2] 吳海東.汽車(chē)車(chē)載網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)[M].2版.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2019.

[3] 譚克誠(chéng),宛東.淺析汽車(chē)CAN數(shù)據(jù)總線(xiàn)工作原理[J].內(nèi)燃機(jī)與配件,2018(9):50-53.

[4] 佘勇.汽車(chē)LIN總線(xiàn)故障診斷方法探索與案例分析[J].時(shí)代汽車(chē),2021(16):171-172.

[5] 潘宗友,張永勤.車(chē)載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及其診斷分析[J].汽車(chē)實(shí)用技,2019,44(14):203-204.

[6] 劉麗華.車(chē)載網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)的鏈路故障及節(jié)點(diǎn)故障檢測(cè)方法[J].電子世界,2022(1):206-207.

Detection and Maintenance of on-board Network System Based on Typical Cases of Magotan B8 Comfort System

HU Xiaoxiao, WANG Xudong, YANG Shichuan*

( School of Automotive Engineering, Wuhan Vocational College of Software and Engineering,Wuhan 430205, China )

On-board network enables timely and efficient data exchange and information sharing among electronic control units on the vehicle, it is widely used and has a significant impact in the automotive field, and the troubleshooting of on-board network systems has become one of the skills that automotive maintenance personnel need to master. The article takes the Volkswagen Magotan B8 model as an example to introduce the basic structure of the controller area network(CAN) bus and local interconnect network(LIN) bus of the car's comfort system, and provides the fault diagnosis case. Based on the working principle and characteristics of the car's comfort bus system, the article analyzes and summarizes the troubleshooting ideas and methods, which can provide reference for automotive technicians to learn about in car networks, improve efficiency and quality in practical fault diagnosis.

On-board network system;CAN bus;Fault diagnosis; Case analysis

U463.62

A

1671-7988(2023)12-159-05

胡曉曉（1991－），女，碩士，助教，研究方向?yàn)樾履茉雌?chē)，E-mail:3477621@qq.com。

楊時(shí)川（1991－），男，碩士，講師，研究方向?yàn)橹悄芫W(wǎng)聯(lián)汽車(chē)，E-mail:531827969@qq.com。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2023.012.030