乘用車座椅加熱模塊電檢問題的研究

孫 慶，邵科君，周 波

（1.杭州吉利汽車有限公司，浙江 杭州 310000；2.浙江吉潤汽車有限公司寧波杭州灣分公司，浙江 寧波 315000）

隨著科技的飛速發(fā)展，汽車電氣化日益完善，汽車內(nèi)部配備了越來越多的電子控制系統(tǒng)，其目的是提高駕駛時的舒適程度，然而很多電子控制系統(tǒng)不是很完善，也在不斷發(fā)生問題，需要人們不斷地去解決和完善。本文主要論述座椅加熱模塊相關(guān)的軟硬件故障模式。

1 CAN簡介

目前市場上的加熱模塊兩路加熱的控制是互相獨立的，所以故障不會互相影響，也就是說，主駕座椅的故障不會影響副駕座椅，具備完善的故障保護功能。該系統(tǒng)融合了CAN報文觸發(fā)的擋位加熱設(shè)定、外置NTC溫度探測、功能控制與保護以及功率輸出一體化等特性，是一款低成本的高端座椅加熱控制產(chǎn)品。什么是CAN呢？CAN模塊的功能是處理所有CAN總線上的報文接收和發(fā)送。報文發(fā)送時，首先將報文裝載到正確的報文緩沖器和控制寄存器中。通過SPI接口設(shè)置控制寄存器中的相應(yīng)位或使用發(fā)送使能引腳均可啟動發(fā)送操作。通過讀取相應(yīng)的寄存器可以檢查通信狀態(tài)和錯誤，會對在CAN總線上檢測到的任何報文進(jìn)行錯誤檢查，然后與用戶定義的濾波器進(jìn)行匹配，以確定是否將報文移到兩個接收緩沖器中的一個。

2 座椅加熱模塊故障研究

2.1 加熱模塊PCBA有錫焊/錫渣

1）座椅加熱模塊故障導(dǎo)致組合儀表故障。組合儀表故障怎么會和座椅加熱模塊有關(guān)系呢？最近我們就遇到這樣的問題。售后反饋客戶反映儀表提示不正常，行車數(shù)據(jù)提示錯誤，組合儀表內(nèi)部故障導(dǎo)致報故障碼等。經(jīng)數(shù)據(jù)監(jiān)控發(fā)現(xiàn)CAN通信時斷時續(xù)，導(dǎo)致通信網(wǎng)絡(luò)故障。第一次通電通信正常，斷電后再次上電，出現(xiàn)無通信故障，反復(fù)測試，故障時斷時續(xù)，經(jīng)過逐個排除，最終鎖定座椅加熱模塊導(dǎo)致組合儀表故障。后經(jīng)反復(fù)測試排查模塊PCBA，發(fā)現(xiàn)CAN通信電路上的晶振與MCU之間信號被拉低，確認(rèn)MCU（單片機）的功能焊接腳間發(fā)現(xiàn)多余焊錫，多余焊錫導(dǎo)致MCU兩個腳短路（可以理解為虛焊，焊錫狀態(tài)時斷時通），虛焊會引發(fā)接觸不良，反復(fù)通電測試會形成電弧沖擊，導(dǎo)致元器件徹底受損。如圖1所示。

圖1 CAN通信時斷時續(xù)

2）座椅加熱模塊不休眠導(dǎo)致饋電。目前市場上有的整車饋電，通過分析，其中一種故障為座椅加熱模塊一直發(fā)送相關(guān)報文（E7 00 00 00 00 00 00 00），導(dǎo)致整車CAN網(wǎng)不能休眠，整車靜態(tài)電流3A，最終蓄電池虧電無法啟動。經(jīng)過對PCBA進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)電路板焊接品質(zhì)問題，導(dǎo)致IGN回路和蓄電池電直接接通。

通過以上兩個案例可知，PCBA的單件硬件問題在供應(yīng)商端沒有被遏制住，留到了整車廠或者市場，因此只對加熱模塊的加熱功能進(jìn)行測試是存在問題的。此測試需要不斷進(jìn)行完善，后續(xù)座椅廠需要增加CAN通信檢測，抓取測試log，同時增加IGN未接通且沒有發(fā)送網(wǎng)絡(luò)喚醒報文和電源管理報文條件下，加熱模塊不應(yīng)該發(fā)送任何形式報文的電檢程序等。此章節(jié)通過對座椅加熱模塊的PCBA的簡單故障進(jìn)行論述，希望為后續(xù)主機廠座椅加熱模塊的電檢測試程序的修改或者相關(guān)問題的分析提供參考。

2.2 加熱模塊在MMI上無法操作

操控MMI開啟座椅加熱功能后，發(fā)現(xiàn)座椅加熱功能正常，但是MMI座椅加熱指示無響應(yīng)。log中并無HVSM座椅模塊相關(guān)的報文，故障可復(fù)現(xiàn)情況，錄故障log，如果故障不可復(fù)現(xiàn)，需要采用臺架惡戲方式再現(xiàn)故障，出現(xiàn)MMI上無法操作座椅加熱功能時，嘗試操控MMI控制座椅加熱功能。當(dāng)MMI給座椅加熱開啟指令時，對應(yīng)座墊明顯感覺有加熱功能，并且電源供應(yīng)器上的電流表也顯示了對應(yīng)的消耗電流，加熱一段時間后會開始控溫，電流表開始有波動，HVSM模塊加熱功能有效，但依然沒有報文反饋。由此可知HVSM的CAN發(fā)送端Tx發(fā)生異常，導(dǎo)致任何報文都無法發(fā)出。HVSM的喚醒方式有兩種：應(yīng)用報文和網(wǎng)絡(luò)報文喚醒。經(jīng)分析該加熱模塊的應(yīng)用報文和網(wǎng)絡(luò)報文喚醒邏輯不同，應(yīng)用報文喚醒沒有做網(wǎng)絡(luò)管理初始化，導(dǎo)致CAN Tx有幾率發(fā)生異常。

綜合以上問題現(xiàn)象，分析出HVSM模塊在被應(yīng)用報文喚醒時，有概率發(fā)生CAN Tx中斷功能無法正常啟用，造成HVSM模塊無報文反饋，但加熱功能依然有效的現(xiàn)象，因此提出以下兩點優(yōu)化方案，雙重確保HVSM模塊在正常模式下CAN Tx中斷功能能正常觸發(fā)。首先將應(yīng)用報文與網(wǎng)絡(luò)報文喚醒邏輯統(tǒng)一，其次新增CAN發(fā)送保護機制。當(dāng)HVSM模塊處于非休眠模式時，持續(xù)監(jiān)控CAN Tx中斷功能與CAN報文發(fā)送狀態(tài)：若CAN Tx中斷功能被異常關(guān)閉，則強制啟用CAN Tx中斷功能；若CAN報文無正常發(fā)送，則強制重新發(fā)送報文。

此章節(jié)通過對座椅加熱模塊功能正常但是在MMI上無法操作的故障進(jìn)行論述，希望為后續(xù)主機廠座椅加熱模塊的CAN Tx和Rx的設(shè)計提供參考。

2.3 座椅加熱模塊頻繁出現(xiàn)錯誤幀

座椅加熱模塊在整車電檢過程中頻繁出現(xiàn)錯誤幀，導(dǎo)致整車網(wǎng)絡(luò)通信故障，這種故障一般單體可以復(fù)現(xiàn)，單體測試通信表現(xiàn)出兩種異常：首先頻繁出現(xiàn)錯誤幀，與在實車上的監(jiān)控結(jié)果一致；其次模塊能發(fā)出狀態(tài)報文和管理報文，但是周期已經(jīng)不對了。此種故障一般可以鎖定為硬件問題，首先檢查故障件的PCBA外觀和焊接品質(zhì)，插接件針腳有沒有歪斜或退針；如沒有問題再對主要元器件進(jìn)行補焊，包括單片機、收發(fā)器、晶振，如故障依舊需對元件進(jìn)行替換排除，依次替換收發(fā)器、單片機以及晶振。我們接觸的故障為替換晶振，故障消除，通信恢復(fù)正常，模塊報文周期穩(wěn)定，不再出現(xiàn)錯誤。最終鎖定故障原因為晶振損傷，導(dǎo)致系統(tǒng)時鐘不穩(wěn)定，進(jìn)而引發(fā)通信異常。晶振是時鐘系統(tǒng)的核心，為單片機提供正常運行所必需的時鐘基準(zhǔn)，尤其是通信系統(tǒng)，比如CAN通信非常依賴精準(zhǔn)的時鐘。如果時鐘不穩(wěn)定，單片機和CAN通信的工作時序就會出錯。本章節(jié)通過對座椅加熱模塊頻繁出現(xiàn)錯誤幀進(jìn)行闡述，希望為后續(xù)主機廠座椅加熱模塊錯誤幀的整改方向和分析過程提供參考。

2.4 加熱模塊整車電檢不合格

加熱模塊在整車電檢的時候出現(xiàn)不合格，在很多主機廠都會遇到。如果HVSM電檢報告出現(xiàn)各種不合格原因且數(shù)量較多，發(fā)生的機率較大，一般為代碼運行時，嵌套過深導(dǎo)致堆棧溢出，造成模塊有重啟現(xiàn)象，HVSM都在一個時間區(qū)間左右恢復(fù)，此時需要擴大堆棧容量。如果加熱模塊在特定工況下，HVSM模塊發(fā)生1幀CAN報文的超時現(xiàn)象，現(xiàn)象發(fā)生并不影響各種功能，也不會被誤判DTC，并且下一幀就恢復(fù)正常周期，就不會造成任何問題。HVSM在執(zhí)行診斷2E服務(wù)、14服務(wù)跟KL15 ONtoOFF時，為了要即時儲存DID與DTC的資料，會立即做Flash的擦寫操作。Flash的擦寫動作由硬件執(zhí)行，擦寫時間約為200~250ms，為確保Flash擦寫順利，在操作Flash前會停止中斷功能，操作完成后才再啟用中斷功能，因此周期100ms發(fā)送的CAN報文會在此時出現(xiàn)1幀超時的現(xiàn)象。這是由于Flash硬件特性在擦除時需要數(shù)百毫秒的時間，因此市面上單核心使用Flash做記憶體的都有相同現(xiàn)象存在。想避免此現(xiàn)象產(chǎn)生，必須改用EEPROM，避開數(shù)百毫秒的擦除時間。EEPROM有內(nèi)部模擬EEPROM和外部EEPROM，內(nèi)部模擬EEPROM擦除時間為5~26ms，外部EEPROM可直接寫入覆蓋不需要擦除，在擦除時間上內(nèi)部模擬EEPROM和外部EEPROM均能滿足要求。經(jīng)對比讀取時間、環(huán)境耐受性以及可靠度方面，內(nèi)部模擬EEPROM優(yōu)于外部EEPROM。通過此章節(jié)分析，建議加熱模塊設(shè)計時增加內(nèi)部模擬EEPROM當(dāng)作記憶體使用，可避免因Flash特性出現(xiàn)幀超時的現(xiàn)象。

3 結(jié)語

本文通過對加熱模塊PCBA有錫焊/錫渣、加熱模塊在MMI上無法操作、座椅加熱模塊頻繁出現(xiàn)錯誤幀以及加熱模塊整車電檢不合格等典型問題進(jìn)行論述，希望可以為座椅加熱模塊的設(shè)計、問題分析以及過程管控提供參考。