一種ABS 控制器相關(guān)故障問題研究

馬伯祥， 陳樹星， 張麗波， 王 鑫， 聶澤宇， 段沖磊， 李志寧

（一汽解放商用車開發(fā)院， 吉林長(zhǎng)春 130011）

乘用車上的儀表和其他控制器之間存在功能關(guān)聯(lián)， 如ABS （防抱死控制器）、 Airbag （安全氣囊控制器） 等。 一個(gè)控制器發(fā)送異常的總線信號(hào)， 可能導(dǎo)致另外一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的控制器發(fā)送故障。 本文從試驗(yàn)車輛上故障現(xiàn)象出發(fā)，復(fù)現(xiàn)并分析定位問題， 提出控制器的改進(jìn)方案， 達(dá)到處理問題、 提高可靠性目的。

1 故障現(xiàn)象

在車輛下線檢測(cè)過程中， 試驗(yàn)車上發(fā)現(xiàn)如下問題： 試驗(yàn)車輛在點(diǎn)火起動(dòng)之后， 儀表顯示屏點(diǎn)亮ABS報(bào)警燈。 用診斷儀讀取到以下2個(gè)故障碼： 故障1——ABS報(bào)出低電壓故障 （故障ID=0xC00700）； 故障2——Airbag 報(bào)出ABS 的Checksum_Front校驗(yàn)和算法錯(cuò)誤故障 （0xD65183）。

2 問題復(fù)驗(yàn)、定位

2.1 處理策略

1） 故障1， 同時(shí)滿足下述4個(gè)條件， ABS報(bào)低電壓故障（故障ID=0xC00700）： ①診斷服務(wù)沒有禁止DTC； ②當(dāng)前無(wú)BUSOFF故障發(fā)生； ③當(dāng)前ABS報(bào)文沒有丟失； ④供電電壓低于9V。

故障報(bào)警狀態(tài)： 當(dāng)產(chǎn)生故障后點(diǎn)亮ABS報(bào)警燈。

2） 故障2， 滿足下述5 個(gè)條件， AIRBAG 報(bào)ABS 的Checksum_Front校驗(yàn)和算法錯(cuò)誤故障 （故障ID=0xD65183）：①點(diǎn)火開關(guān)ON擋； ②9V≤電源范圍≤17V； ③診斷服務(wù)沒有關(guān)閉診斷功能； ④當(dāng)前無(wú)BUSOFF故障； ⑤ABS的Checksum_Front計(jì)算錯(cuò)誤。

故障報(bào)警狀態(tài)： 未與報(bào)警燈關(guān)聯(lián)。

2.2 制定試驗(yàn)項(xiàng)復(fù)驗(yàn)問題

1） 設(shè)置試驗(yàn)初始狀態(tài)為點(diǎn)火開關(guān)ON擋， 變速器擋位P擋， 結(jié)合相關(guān)因素： 點(diǎn)火開關(guān)狀態(tài) （OFF-ACC-ONSTART）， 車輛行駛 （低速情況下， 車速低于30km/h， 正向和反向）， 變速器擋位 （P-R-N-D擋）， 儀表報(bào)警規(guī)律。

2） 在試驗(yàn)車輛上連接CAN數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)設(shè)備 （VN1640），記錄網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)， 連接車輛診斷儀讀取診斷數(shù)據(jù)。

3） 按照試驗(yàn)項(xiàng)， 順序進(jìn)行試驗(yàn)1～8。

試驗(yàn)1： 點(diǎn)火開關(guān)ON擋， 用診斷儀清故障， 儀表顯示屏ABS報(bào)警燈熄滅。 讀故障， 顯示無(wú)故障。

試驗(yàn)2： 原地操作切換變速器擋位P-R-N-D擋； 在每個(gè)擋位上停留2min并讀故障， 顯示無(wú)任何故障。 點(diǎn)火開關(guān)狀態(tài) （OFF-ACC-ON） 切換， 在每個(gè)擋位上停留2min并讀故障， 顯示無(wú)故障。

試驗(yàn)3： 點(diǎn)火開關(guān)切換ON-START （車輛起動(dòng)）， 儀表顯示屏點(diǎn)亮ABS報(bào)警燈。 讀故障， 顯示故障1。

試驗(yàn)4： 清故障， 原地操作切換變速器擋位P-R-N-D擋； 讀故障， 顯示無(wú)任何故障。

試驗(yàn)5： 車輛D擋位行駛 （車速低于30km/h）， 讀故障，顯示上述故障2。

試驗(yàn)6： 車輛行駛， 用診斷儀清除故障， 儀表顯示屏ABS報(bào)警燈熄滅， 讀故障， 顯示故障2。

試驗(yàn)7： 車輛停止， 讀故障， 顯示無(wú)故障。

試驗(yàn)8： 車輛R擋位行駛 （車速低于30km/h）， 讀故障，顯示上述故障1、 故障2。

2.3 分析、定位問題

2.3.1 回放數(shù)據(jù)， 排查問題原因

試驗(yàn)1： 點(diǎn)火開關(guān)ON擋時(shí)， 車輛無(wú)故障。

試驗(yàn)2： 變速器擋位變化和點(diǎn)火開關(guān)擋位時(shí)， 車輛無(wú)故障。

試驗(yàn)3： 故障1與點(diǎn)火狀態(tài)有關(guān)， 需要通過試驗(yàn)9 （在試驗(yàn)3基礎(chǔ)上增加ACC-START條件）、 試驗(yàn)10 （在試驗(yàn)3基礎(chǔ)上增加OFF-START條件）、 試驗(yàn)11 （在試驗(yàn)3基礎(chǔ)上增加STRAT-OFF條件） 數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證。

試驗(yàn)4： 故障1和故障2在車輛點(diǎn)火后與變速器擋位變化無(wú)關(guān)。

試驗(yàn)5、 6、 7、 8： 故障2和車輛行駛狀態(tài)有關(guān) （變速器D/R）， 和車輛車速、 輪速有關(guān) （車速和輪速都不為默認(rèn)值）。

2.3.2 歸結(jié)問題方向

重復(fù)上述試驗(yàn)1～8， 故障顯示規(guī)律化， 排除儀表顯示因素、 變速器因素 （通過讀故障發(fā)現(xiàn)： 換擋過程沒有引入故障）， 結(jié)合診斷策略歸結(jié)問題為以下： ①故障1和車輛點(diǎn)火相關(guān)， 具體為： 當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)切換ON-START或OFF-START或ACC-START， 車輛報(bào)出故障1。 ②故障2和車速、 輪速相關(guān)， 當(dāng)變速器擋位為D/R擋， 并且車輛行駛情況下， 車輛報(bào)出故障2。

2.3.3 復(fù)驗(yàn)并定位問題

1） 故障1： 在試驗(yàn)車輛上連接示波器監(jiān)測(cè)整車電源狀態(tài)，連接CAN監(jiān)測(cè)設(shè)備 （VN1640） 記錄測(cè)試數(shù)據(jù)。 當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)切換ON-START， 在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)過程中， 發(fā)現(xiàn)電壓低于9V（圖1中紅色為電壓波形， 最低點(diǎn)約8.5V， 綠色為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)）， 達(dá)到了故障1的報(bào)警條件， ABS控制器報(bào)出低電壓故障。

圖1 車輛起動(dòng)過程電壓波形圖

2） 故障2： 連接CAN設(shè)備監(jiān)測(cè)ABS的Checksum_Front校驗(yàn)和數(shù)據(jù) （校驗(yàn)和算法為： Checksum_Front=字節(jié)1異或字節(jié)2....異或字節(jié)7）， 涉及到的字節(jié)1到字節(jié)7信號(hào)包含車速值、 左前輪速值、 右前輪速值、 左后輪速值、 右后輪速值，經(jīng)計(jì)算， Checksum_Front信號(hào)值正確， 排除ABS控制器問題， 問題歸結(jié)為Airbag控制器誤判。

在試驗(yàn)車輛連接CANApe標(biāo)定監(jiān)測(cè)設(shè)備， 監(jiān)測(cè)Airbag關(guān)于故障2狀態(tài)標(biāo)示位 （當(dāng)故障2產(chǎn)生時(shí)， 狀態(tài)標(biāo)示位=1；當(dāng)故障2消除時(shí)， 狀態(tài)標(biāo)示位=0）， 重復(fù)試驗(yàn)5～8。

車輛行進(jìn)過程中， 狀態(tài)標(biāo)示位=1， 確認(rèn)Airbag報(bào)故障2與車輛行進(jìn)和算法相關(guān)； 查看Airbag接收ABS數(shù)據(jù)后處理方式， 如圖2 所示， ABS 發(fā)送報(bào)文的第23bit、 39bit、 55bit、60-63bit位為保留位， 當(dāng)Airbag接收到ABS發(fā)送的報(bào)文后，按照和ABS同樣的算法進(jìn)行運(yùn)算 （Checksum_Front=字節(jié)1異或字節(jié)2....異或字節(jié)7）， 但是Airbag對(duì)于保留位采取默認(rèn)為0值進(jìn)行計(jì)算， 實(shí)際上ABS在車輛行駛后保留位第60-63bit數(shù)據(jù)變化 （ABS內(nèi)部算法應(yīng)用， 此時(shí)60-63bit數(shù)值不為0），導(dǎo)致Airbag 計(jì)算值與報(bào)ABS 不符， Airbag 報(bào)ABS 的Checksum_Front校驗(yàn)和算法錯(cuò)誤故障。

圖2 ABS相關(guān)報(bào)文信號(hào)位設(shè)置

3 問題改進(jìn)

3.1 故障1整改方案

1） 方案1： 更改2.1中條件④的供電電壓值到點(diǎn)火電壓值以下 （比如8V， 此項(xiàng)需要具體發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火標(biāo)定數(shù)據(jù)）。優(yōu)點(diǎn)是限制了ABS在車輛點(diǎn)火過程當(dāng)電壓低于9V時(shí)報(bào)低壓故障； 不確定因素是試驗(yàn)用車的電池性能不一致， 本車點(diǎn)火電壓低壓達(dá)到8.5V， 其他有可能出現(xiàn)低于此值情況 （比如7V）， 此時(shí)如定義8V為限值則滿足不了要求。

2） 方案2： 在2.1故障處理策略里加入第5條： 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速＞0時(shí)， 需要車速＞8km/h才報(bào)警。 原因?yàn)楫?dāng)車輛ON擋靜止 （發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速=0） 可能出現(xiàn)電壓過低， 比如低于8V情況， 此時(shí)可以報(bào)警； 當(dāng)車輛點(diǎn)火過程， 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速＞0， 但是車速=0， 所以此時(shí)的低壓不會(huì)產(chǎn)生報(bào)警。 而且當(dāng)車輛行駛后， 雖然發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速＞0且車速＞0， 但由于行車過程對(duì)電池充電， 電壓會(huì)迅速上升到正常工作狀態(tài)。

比較方案1和2， 由于方案1會(huì)引入電池性能因素， 所以選擇方案2。

3.2 故障2整改方案

ABS不改變對(duì)默認(rèn)值處理方式 （ABS內(nèi)部算法應(yīng)用），而Airbag 根據(jù)總線采集的ABS 實(shí)際CAN 數(shù)據(jù)計(jì)算Checksum_Front校驗(yàn)和 （即Airbag不能用默認(rèn)值進(jìn)行計(jì)算， 需要用總線數(shù)據(jù)計(jì)算）。

ABS控制器、 Airbag控制器設(shè)計(jì)師更改相關(guān)故障處理策略， 刷件后重新試驗(yàn)， 試驗(yàn)車輛無(wú)相關(guān)故障報(bào)出。

4 結(jié)束語(yǔ)

由于乘用車上各控制器之間功能存在關(guān)聯(lián)， 儀表的故障燈顯示功能為駕駛員和試驗(yàn)人員提供了故障判斷依據(jù)。但在其報(bào)出故障時(shí)， 仍需結(jié)合診斷儀等工具判斷問題源頭，避免遺漏潛在的問題。