配備集成智能接線盒車(chē)身電氣系統(tǒng)的檢測(cè)與維修

高麗潔，杜方鑫

（1.長(zhǎng)江工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北 武漢 430212；2.武漢城市職業(yè)學(xué)院，湖北 武漢 430064）

近年來(lái)，電子信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)在汽車(chē)上廣泛應(yīng)用，數(shù)據(jù)總線技術(shù)、局域網(wǎng)控制技術(shù)以及嵌入式技術(shù)等電控技術(shù)逐步滲入到汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)、車(chē)身電氣及底盤(pán)等方面，有效提高汽車(chē)控制系統(tǒng)控制精度，大大改善汽車(chē)安全、環(huán)保、動(dòng)力和經(jīng)濟(jì)性能?，F(xiàn)如今人們對(duì)于汽車(chē)的便利性和舒適度要求更高，更多的是體現(xiàn)在車(chē)身電氣上，比如免鑰匙進(jìn)入系統(tǒng)、自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)、自動(dòng)前照燈、自動(dòng)雨刮器系統(tǒng)等。隨著汽車(chē)使用的便利性和舒適性的提升，車(chē)身電氣變得更加復(fù)雜。車(chē)身電氣是提供車(chē)輛種種便利功能的集成控制系統(tǒng)，經(jīng)由單一系統(tǒng)控制功能逐步向更高級(jí)的多系統(tǒng)控制功能發(fā)展。早期車(chē)身控制模塊BCM和智能接線盒SJB系統(tǒng)中，智能接線盒只是熔斷絲和繼電器集成，不具備自診斷功能；升級(jí)后，在智能接線盒SJB系統(tǒng)基礎(chǔ)上，增加了智能電源轉(zhuǎn)換裝置IPS、集成網(wǎng)關(guān)等模塊，稱之為集成智能接線盒。它通過(guò)CAN通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，更多模塊有機(jī)連接在一起，具備通信、控制和自診斷功能，提供支持故障代碼、數(shù)據(jù)流和執(zhí)行器強(qiáng)行驅(qū)動(dòng)等功能。

汽車(chē)集成化、智能化、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)功能的日新月異，使得汽車(chē)故障的維護(hù)診斷也就越復(fù)雜。這就要求汽車(chē)維修檢測(cè)人員不斷加強(qiáng)技術(shù)學(xué)習(xí)、與時(shí)俱進(jìn)，掌握現(xiàn)代化檢測(cè)儀器使用方法，才能對(duì)故障汽車(chē)進(jìn)行準(zhǔn)確、快速地檢測(cè)維修。

1 與傳統(tǒng)汽車(chē)用電設(shè)備的控制方式相比，集成智能接線盒的電路特點(diǎn)

1.1 開(kāi)關(guān)直接控制和繼電器控制的電路特點(diǎn)

傳統(tǒng)汽車(chē)用電設(shè)備的控制方式主要有開(kāi)關(guān)直接控制和繼電器控制，開(kāi)關(guān)直接接通用電設(shè)備僅適用于小功率用電設(shè)備，電路相對(duì)簡(jiǎn)單，組成部件少。使用萬(wàn)用表、試燈等檢測(cè)設(shè)備即可完成檢測(cè)維修。在大功率用電設(shè)備電路中，為了減小開(kāi)關(guān)等控制部件的工作電流，引入繼電器，實(shí)現(xiàn)對(duì)用電設(shè)備的間接控制，大電流電路由繼電器觸點(diǎn)接通，而開(kāi)關(guān)等控制部件接通繼電器線圈回路。繼電器控制電路結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，萬(wàn)用表、試燈等檢測(cè)設(shè)備亦可完成檢測(cè)維修。為了滿足客戶多樣化需求，現(xiàn)代汽車(chē)用電設(shè)備越來(lái)越多，使用的繼電器數(shù)量非常龐大，這樣為維修帶來(lái)了極大困難。開(kāi)關(guān)直接控制和繼電器控制線路同時(shí)存在連接線繁多的問(wèn)題，比如電源、熔斷絲、控制開(kāi)關(guān)、控制繼電器和用電設(shè)備之間均要用連接線連接，由于布置位置分散，線路連接冗長(zhǎng)，勢(shì)必造成檢修范圍大、難度高等問(wèn)題。

1.2 集成智能接線盒控制的電路特點(diǎn)

MCU是智能接線盒控制單元，集成智能接線盒控制電路連接關(guān)系示意框圖如圖1所示，在智能接線盒SJB系統(tǒng)基礎(chǔ)上，增加了智能電源轉(zhuǎn)換裝置IPS和集成網(wǎng)關(guān)等模塊。

圖1 集成智能接線盒控制電路連接關(guān)系示意框圖

智能電源轉(zhuǎn)換裝置IPS是將熔斷絲、繼電器集成在一起，控制負(fù)載電源的半導(dǎo)體裝置。它大大減少器件間引線，廣泛應(yīng)用于車(chē)身電氣系統(tǒng)輸出控制上。對(duì)電路斷路、電路短路和超載作出快速響應(yīng)，提供可靠保護(hù)，支持自診斷和故障分析，允許小型多通路控制，而且在功能增加情況下易于升級(jí)。智能電源轉(zhuǎn)換裝置內(nèi)部有中央處理器，利用車(chē)輛通信系統(tǒng)接收開(kāi)關(guān)信號(hào)，并通過(guò)通信線路與其它模塊分享開(kāi)關(guān)狀態(tài)信息。當(dāng)輸入條件滿足時(shí)，智能電源轉(zhuǎn)換裝置接通或者斷開(kāi)相應(yīng)的車(chē)身電氣系統(tǒng)執(zhí)行器電源電路。控制過(guò)程為智能電源轉(zhuǎn)換裝置輸出小電流接通繼電器線圈，以激活繼電器常開(kāi)觸點(diǎn)動(dòng)作，從而接通大電流負(fù)載電路。

2 汽車(chē)檢測(cè)與維修常用的方法適用性分析

在汽車(chē)維修過(guò)程中，汽車(chē)故障診斷常用的方法有人工直觀經(jīng)驗(yàn)法、儀表設(shè)備診斷法和汽車(chē)自診斷法。

2.1 人工直觀經(jīng)驗(yàn)法適用分析

人工直觀經(jīng)驗(yàn)法主要依靠維修人員的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)水平，借助簡(jiǎn)單的維修工具、局部拆卸對(duì)故障汽車(chē)進(jìn)行檢測(cè)。人工直觀經(jīng)驗(yàn)法維修成本低，僅適用于汽車(chē)異響故障、機(jī)械故障及非電腦控制的電氣系統(tǒng)故障等的診斷維修，對(duì)于電腦控制的電氣系統(tǒng)故障，通過(guò)維修人員觀察、簡(jiǎn)單測(cè)量是無(wú)法檢測(cè)控制單元內(nèi)部參數(shù)的，所以人工直觀經(jīng)驗(yàn)法對(duì)于智能電源轉(zhuǎn)換裝置控制電路故障診斷維修是束手無(wú)策的。

2.2 儀表設(shè)備診斷法適用分析

儀表設(shè)備診斷法是指采用檢測(cè)設(shè)備、儀器和工具來(lái)檢測(cè)汽車(chē)的結(jié)構(gòu)參數(shù)、技術(shù)狀態(tài) （如間隙、尺寸、形狀、相關(guān)位置的變動(dòng)、真空度、壓力、油耗和功率等）、曲線和波形等，從而對(duì)汽車(chē)故障進(jìn)行診斷的方法［1］。汽車(chē)常用的檢測(cè)診斷設(shè)備有萬(wàn)用表、廢氣分析儀、示波器、汽車(chē)故障分析診斷和發(fā)動(dòng)機(jī)綜合性能分析儀等，檢測(cè)診斷設(shè)備在不拆解汽車(chē)的情況下，對(duì)各個(gè)電氣系統(tǒng)的工作參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)和靜態(tài)的檢測(cè)，從而判斷汽車(chē)的工作狀態(tài)。比如汽車(chē)故障分析診斷，通過(guò)診斷接口與汽車(chē)各個(gè)電控單元通信，通過(guò)識(shí)讀故障碼、清除故障碼、讀數(shù)據(jù)流、驅(qū)動(dòng)測(cè)試、系統(tǒng)初始化設(shè)定等操作可以對(duì)汽車(chē)故障做出確切診斷。儀表設(shè)備診斷法適用于電腦控制的系統(tǒng)故障診斷分析，檢測(cè)時(shí)不用解體任何部件，不會(huì)因?yàn)榫S修時(shí)拆卸不當(dāng)擴(kuò)大系統(tǒng)故障，故障點(diǎn)判斷準(zhǔn)確，工作效率高，是帶智能電源轉(zhuǎn)換裝置的電控化程度高的車(chē)企應(yīng)用最為廣泛的汽車(chē)檢測(cè)與維修方法。

2.3 汽車(chē)自診斷方法適用分析

汽車(chē)自診斷方法是指裝有微處理器控制單元的汽車(chē)，控制單元實(shí)時(shí)對(duì)汽車(chē)控制系統(tǒng)中各組成部分工作狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)。當(dāng)監(jiān)測(cè)數(shù)值超出正常范圍或者消失時(shí)，控制單元會(huì)點(diǎn)亮儀表板的報(bào)警指示燈，同時(shí)把該故障以故障碼的形式存儲(chǔ)在電控單元的存儲(chǔ)器。第1代汽車(chē)自診斷系統(tǒng)由于設(shè)計(jì)存在缺陷且缺乏統(tǒng)一的診斷標(biāo)準(zhǔn)使其發(fā)展受到限制，比如故障碼輸出方式是汽車(chē)檢測(cè)維修人員觸發(fā)相應(yīng)端腳，報(bào)警指示燈閃爍，循環(huán)輸出故障代碼，維修人員查閱維修手冊(cè)讀取故障代碼含義。維修完成后，一般斷開(kāi)ECU的電源30 s故障碼將會(huì)自動(dòng)清除。第1代汽車(chē)自診斷方法是自成體系，讀取和解碼操作復(fù)雜，給汽車(chē)維修人員帶來(lái)很大的困難，不具有通用性［2］。

取而代之的是第2代汽車(chē)自診斷系統(tǒng)，具有標(biāo)準(zhǔn)化的診斷插座、通信協(xié)議、故障診斷碼、掃描工具及診斷模式等［3］。故障碼讀取方式不僅采用故障指示燈指示，而且還可以使用故障診斷儀讀取，還具有數(shù)據(jù)流、動(dòng)作測(cè)試等功能。自診斷系統(tǒng)交互式通信升級(jí)使汽車(chē)維修人員操作更加便捷。

配備集成智能接線盒的車(chē)身電氣系統(tǒng)檢測(cè)方法主要是選用儀表設(shè)備診斷法和汽車(chē)自診斷法，也就是利用故障診斷儀等檢測(cè)儀器與汽車(chē)進(jìn)行自診斷交互式通信，通過(guò)故障碼信息、數(shù)據(jù)流參數(shù)、驅(qū)動(dòng)測(cè)試結(jié)果等對(duì)汽車(chē)故障進(jìn)行分析和診斷。在整個(gè)檢測(cè)維修過(guò)程中，維修人員對(duì)于汽車(chē)運(yùn)行狀況、聲響、溫度的變化以及振動(dòng)的幅度等觀察也至關(guān)重要，故人工直觀經(jīng)驗(yàn)法輔之［4］。

3 配備集成智能接線盒的車(chē)身電氣系統(tǒng)失效保護(hù)分析及檢測(cè)流程

以配備集成智能接線盒的起亞智能前照燈系統(tǒng)為例，分析失效保護(hù)及檢測(cè)流程。

3.1 智能前照燈系統(tǒng)正常工作時(shí)控制程序及失效保護(hù)分析

起亞智能前照燈系統(tǒng)信號(hào)傳輸示意圖如圖2所示。

圖2 起亞智能前照燈系統(tǒng)信號(hào)傳輸示意圖

1）智能前照燈系統(tǒng)正常工作時(shí)控制程序 前照燈的組合開(kāi)關(guān)信號(hào)包括近光、遠(yuǎn)光開(kāi)關(guān)和自動(dòng)燈光開(kāi)關(guān)信號(hào)，這些組合開(kāi)關(guān)信號(hào)直接傳送給車(chē)身控制模塊BCM。BCM通過(guò)CAN通信電路與智能接線盒SJB中的控制單元MCU通信，將相應(yīng)的電器設(shè)備的操作指令發(fā)送給SJB的MCU。SJB通過(guò)相應(yīng)的智能電源轉(zhuǎn)換裝置IPS控制遠(yuǎn)光、近光電路的接通。BCM與SJB通過(guò)CAN通信，信息傳遞是雙向的，前照燈的工作狀況也會(huì)CAN通信反饋給BCM，BCM以此判斷電路工作是否正常。與此同時(shí)，數(shù)據(jù)也會(huì)傳送到儀表模塊，在儀表模塊上顯示操作狀態(tài)。

2）智能大前照燈系統(tǒng)失效保護(hù)分析 智能接線盒SJB內(nèi)部裝有備用電路，與CAN通信分開(kāi)，備用電路與前照燈的組合開(kāi)關(guān)信號(hào)中的近光開(kāi)關(guān)相連接，直接接收近光開(kāi)關(guān)信號(hào)。在系統(tǒng)工作正常時(shí)，智能接線盒控制單元MCU控制備用電路，使其不工作。當(dāng)MCU或者CAN通信故障時(shí)，MCU不能輸出備用電路控制信號(hào)時(shí)，備用電路工作，當(dāng)備用電路接收到燈光開(kāi)關(guān)信號(hào)，直接控制智能電源轉(zhuǎn)換裝置IPS接通遠(yuǎn)光、近光電路。

3.2 配備集成智能接線盒的起亞智能前照燈系統(tǒng)檢測(cè)流程

汽車(chē)故障診斷始于故障現(xiàn)象收集，準(zhǔn)確、全面的故障現(xiàn)象可以起到事半功倍的效果，尤其是智能化程度高的車(chē)輛，所以檢修第一步是試車(chē)，不拆解情況下的檢測(cè)，全面收集故障現(xiàn)象。前照燈系統(tǒng)試車(chē)檢測(cè)方法為：一個(gè)維修人員改變燈光組合開(kāi)關(guān)接通擋位時(shí)，另一個(gè)維修人員觀察汽車(chē)兩側(cè)的近光、遠(yuǎn)光點(diǎn)亮情況，是一個(gè)、幾個(gè)還是全部燈不亮，記錄故障車(chē)全部燈光系統(tǒng)的工作狀況。

第2步識(shí)讀故障碼和數(shù)據(jù)流。配備集成智能接線盒的起亞智能前照燈系統(tǒng)不同于繼電器控制電路，智能接線盒SJB有控制單元MCU，控制單元MCU實(shí)時(shí)記錄各個(gè)燈具的工作狀態(tài)，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，會(huì)記錄故障碼反饋給BCM。燈光系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)同時(shí)與車(chē)身控制模塊BCM和SJB直接相連，當(dāng)改變開(kāi)關(guān)狀態(tài)時(shí)，BCM和SJB均以數(shù)據(jù)信息儲(chǔ)存，利用故障分析儀與BCM或者SJB通信均可以識(shí)讀燈光組合開(kāi)關(guān)的數(shù)據(jù)流參數(shù)，判斷此信號(hào)的有效性。故障分析儀識(shí)讀燈光組合開(kāi)關(guān)數(shù)據(jù)流，如圖3所示。若接通開(kāi)關(guān)，數(shù)據(jù)流參數(shù)顯示為ON，正常；數(shù)據(jù)流參數(shù)顯示為OFF，故障，即可確定故障區(qū)域在燈光組合開(kāi)關(guān)及連接線電路。再使用萬(wàn)用表對(duì)燈光組合開(kāi)關(guān)及連接線進(jìn)行單件檢測(cè)，若組合開(kāi)關(guān)損壞，更換；若連接線路故障，修復(fù)。

特別說(shuō)明，若檢修時(shí)，遇到故障分析儀與BCM或者SJB無(wú)法通信，在確認(rèn)故障分析儀與診斷接口數(shù)據(jù)線連接正常情況下，進(jìn)一步檢修BCM和SJB電源線和搭鐵線，若正常，采用替換法檢修BCM和SJB。

圖3 故障分析儀識(shí)讀燈光組合開(kāi)關(guān)數(shù)據(jù)流

第3步執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)測(cè)試。利用故障分析儀驅(qū)動(dòng)測(cè)試功能進(jìn)行驅(qū)動(dòng)測(cè)試，記錄驅(qū)動(dòng)測(cè)試結(jié)果。驅(qū)動(dòng)測(cè)試功能是用來(lái)檢測(cè)執(zhí)行器工作狀況，維修人員通過(guò)故障分析儀直接向智能接線盒SJB控制單元MCU發(fā)送命令，若執(zhí)行器動(dòng)作，則SJB、執(zhí)行器及相關(guān)的連接線正常；若執(zhí)行器不動(dòng)作，則檢測(cè)SJB、執(zhí)行器及相關(guān)的連接線。

從配備集成智能接線盒的起亞智能前照燈系統(tǒng)檢測(cè)流程不難看出，檢測(cè)步驟從組合開(kāi)關(guān)信號(hào)輸入端開(kāi)始、向電控單元控制的執(zhí)行器輸出端推進(jìn)。現(xiàn)代汽車(chē)電控化程度越來(lái)越高，檢測(cè)方法趨于智能化、模塊化和區(qū)域化，充分利用現(xiàn)代化檢測(cè)儀器設(shè)備檢測(cè)，維修更加準(zhǔn)確、快捷。