基于LIN數(shù)據(jù)的車窗雨刮系統(tǒng)故障診斷

（常州劉國鈞高等職業(yè)技術(shù)學校 213001）

1 車窗雨刮系統(tǒng)

車窗雨刮歸屬于舒適系統(tǒng)[1]。車載網(wǎng)絡控制單元接到來自CAN數(shù)據(jù)總線的開關(guān)位置信號，該信號是轉(zhuǎn)向柱控制單元從雨刮開關(guān)處讀取到的。車載網(wǎng)絡控制單元將CAN 信號轉(zhuǎn)變成為LIN 信號，驅(qū)動雨刮執(zhí)行不同的刮水模式以及變換擋位。

LIN數(shù)據(jù)總線聯(lián)網(wǎng)相比較CAN 總線網(wǎng)絡是性價比更高的解決方案[2]，可將傳感器、開關(guān)、執(zhí)行機構(gòu)及顯示屏等元件連接起來。

LIN 網(wǎng)絡依靠CAN-LIN 接口或網(wǎng)關(guān)接入到整個車載網(wǎng)絡總線中，因此LIN 也被稱為局域子系統(tǒng)。這種網(wǎng)絡不能替代CAN總線，而是CAN的補充。在以線性拓撲結(jié)構(gòu)為特征的LIN數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)中，最多可連接64個設備。但通常情況下，建議最多連接16個設備。根據(jù)任務性質(zhì)的不同，總線設備可區(qū)分成主控制單元和副控制單元，傳輸率在1～20 kbit/s 之間。LIN數(shù)據(jù)總線的工作電壓為12.0 V，無需使用其他的附加電壓轉(zhuǎn)換裝置。

2 案例分析與故障診斷

2.1 故障現(xiàn)象

一輛2016年產(chǎn)別克威朗轎車，行駛約6萬km，用戶反映車輛雨刮不工作。

2.2 故障診斷

首先確認故障現(xiàn)象與用戶反映的情況是一樣的，用KT660解碼器讀取故障碼顯示為DTCU151A（K9車身控制單元與M79擋風玻璃雨刮器電機無法通信）。讀取動態(tài)數(shù)據(jù)流，撥動雨刮器開關(guān)，觀察擋風玻璃雨刮器開關(guān)和擋風玻璃雨刮器駐車開關(guān)信號，不正常。

2.3 系統(tǒng)分析

本故障案例車型的LIN線是傳輸率為10.417 kbit/s的單線，K9車身控制單元和特定子系統(tǒng)內(nèi)的其他設備之間通過LIN線電路傳遞串行數(shù)據(jù)。如果LIN 總線網(wǎng)絡上的任何LIN 裝置之間的串行數(shù)據(jù)通訊缺失，則K9車身控制單元將設定針對非通信LIN裝置無通訊的代碼。

2.4 診斷思路

對讀取到的故障碼進行分析，通過查閱電路圖分析故障范圍。根據(jù)故障記錄的描述，K9車身控制單元與M79 雨刮電機之間不能實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，此故障主要誘因有以下幾種。

（1）K9車身控制單元X6 插接器的16號端子與M79 雨刮電機的3號端子之間導線斷路。

（2）K9車身控制單元X6 插接器的16號端子對正極或搭鐵短路。

（3）K9車身控制單元損壞；

（4）M79 雨刮電機損壞或型號錯誤等。

此外，導致故障碼“U151A——K9車身控制單元與M79前窗雨刮電機在LIN 總線上失去通訊”的另一個原因，與M79雨刮電機的信號不可信有關(guān)。導致M79 雨刮電機信號不可信的原因有以下幾個。

（1）M79 處安裝的硬件型號錯誤。

（2）插接連接件潮濕或有污物等。

2.5 故障排除

根據(jù)電路圖（圖1），具體的檢修步驟如下。

圖1 與雨刮電機有關(guān)的電路圖

圖2 M79擋風玻璃雨刮器電機的波型

（1）關(guān)閉點火開關(guān)，使系統(tǒng)斷電3 min 以上。

（2）斷開K9車身控制單元的X6 插接器器，測試該插接器的16號端子與搭鐵之間的電阻，結(jié)果為無窮大，說明該線路不存在對搭鐵短路，正常。

（3）測試X6 插接器16號端子與M79 雨刮電機4號毒端子之間的電阻，結(jié)果為0.7 Ω，正常，線路正常導通。

（4）斷開K9車身控制單元的X6 插接器，測試與M79 雨刮電機4號端子對應的觸點電壓為10.5 V，正常，說明問題是可能出現(xiàn)在M79擋風玻璃雨刮器電機。

（5）驅(qū)動測試M79 雨刮電機，其工作正常。

（6）使用示波器測試M79 雨刮器電機的波型，如圖2所示。

根據(jù)波形分析，當測量點LIN數(shù)據(jù)信息缺失時，示波器只顯示其電壓值。測試到的電壓低于標準電壓10.5 V，一段時間后電壓值恢復為車載網(wǎng)絡的電壓值[3]。根據(jù)控制原理，當K9車身控制單元向M79 雨刮電機發(fā)出指令，M79 會發(fā)送反饋信息。該車故障是由于沒有這些信息，故用示波器只檢測到穩(wěn)定電壓,并無波動。

因未檢查到K9車身控制單元故障，因此拆檢M79 雨刮電機，發(fā)現(xiàn)電機的零件號與標準配件不一致。更換原廠M79擋風玻璃雨刮器馬達后，雨刮器能正常工作，故障排除。

LIN數(shù)據(jù)總線的控制單元包括微控制器、電壓調(diào)節(jié)器以及LIN 收發(fā)器等構(gòu)成。LIN 收發(fā)器依靠線性接口與微控制器進行信息交換。LIN 收發(fā)器的發(fā)送器的作用是轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)發(fā)送至數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)，而接收器的任務是讀取總線傳輸來信號。微控制器輸出的5.0 V電壓是由電壓調(diào)節(jié)器把車載網(wǎng)絡電壓降壓產(chǎn)生的。在LIN 總線中，當主控控制單元進行信息請求時，副控控制單元同時開始數(shù)據(jù)交換。

車載網(wǎng)絡控制單元作為LIN 中的主控控制單元的車載網(wǎng)絡控制單元[4]，除了控制LIN 總線及信息傳輸流程外，能及時分析處理一切故障、使得總線和它的時基同步、接收總線休眠狀態(tài)副控單元的喚醒抑制信號以及控制數(shù)據(jù)與檢驗字節(jié)，并進行系統(tǒng)診斷。

雨刮電動機控制單元作為副控單元執(zhí)行車載網(wǎng)絡控制單元的相關(guān)指令。通常一個LIN 總線上會連接2～16個副控單元。只有主控單元發(fā)出其相應的標識符，副控單元才可以接收與傳輸相關(guān)的數(shù)據(jù)。雨刮電動機的控制，采用一種可逆電動機，當電動機轉(zhuǎn)動方改變時，同時帶動雨刮擺臂的轉(zhuǎn)動。為了確?？刂茊卧奈⒖刂破髂軌蚩刂普{(diào)轉(zhuǎn)時刻和雨刮速度，在雨刮電動機的電樞與齒輪間安裝霍爾傳感器，來檢測相關(guān)位置與轉(zhuǎn)速，達到精確控制的目的。

轉(zhuǎn)向柱電子裝置控制單元是由的多個單元多重疊成[5]。把車窗刮水功能與轉(zhuǎn)向信號功能開關(guān)和定速巡航控制系統(tǒng)開關(guān)信息發(fā)送給CAN數(shù)據(jù)總線，然后加以分析處理。其特點是能與舒適和動力傳動系統(tǒng)CAN 上的控制單元進行信息交換。

3 結(jié)束語

集電極開路驅(qū)動器是LIN 總線生成信號的發(fā)送部件。如果需要發(fā)出邏輯“0”的顯性電平時，驅(qū)動器變換成搭鐵狀態(tài)。當收發(fā)器沒有受到控制時候，就會生成邏輯為“1”的12.0 V隱性電平。所有網(wǎng)絡節(jié)點內(nèi)都有上拉電阻，其中主控單元中阻值1 kΩ，副控制單元中大約30 kΩ。信號電壓的上升和下降極限范圍均為1～3 V/μs 以防干擾輻射。大數(shù)據(jù)傳輸率20 kbit/s 以達到良好的電磁兼容性。LIN 規(guī)范文件中明確顯性電平和隱性電平的公差，用以保證穩(wěn)定傳輸數(shù)據(jù)。接收器通常以接地或者內(nèi)部的供電電壓作為數(shù)參考基準電壓。當電壓電平不足供電電壓的40%時，接收器把該數(shù)值認為是邏輯“0”或顯性。當電平值高于60%時，就判斷是邏輯“1”或隱性電平。就發(fā)送器而言，規(guī)范中要求的顯性及隱性電平和供電電壓或接地的偏差不超過10%接收信號時的較大的公差范圍，可以保障外部的干擾輻射時，仍然傳輸良好。