卡車制造端的電氣故障分析與排除（八）

高恩壯，程明賀，楊小峰，劉從萍

（一汽解放汽車有限公司，吉林 長(zhǎng)春 130011）

1 前言

本文選取車輛是一款國Ⅵ排放的牽引車，新增了電子穩(wěn)定性控制系統(tǒng)，同電子掃描雷達(dá)一樣，車輛出廠前需對(duì)其作標(biāo)定，因此本文對(duì)卡車制造環(huán)節(jié)的標(biāo)定失效模式作了較為全面的分析。

2 故障分析與排除

案例車型簡(jiǎn)介見表1。

表1 常用氣體流量計(jì)優(yōu)缺點(diǎn)分析

表1 案例車型簡(jiǎn)介

2.1 下線時(shí)的電氣故障

2.1.1 故障現(xiàn)象

起動(dòng)異常（ON擋起動(dòng)）；儀表提示變速器系統(tǒng)故障并顯示變速器故障燈和VCU故障燈，但可以換擋行車。

2.1.2 原因分析

1）起動(dòng)異常故障原因分析。本車采用常見的點(diǎn)火鑰匙，點(diǎn)火開關(guān)處于ON擋時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元EMS、VCU等控制器已經(jīng)進(jìn)入工作狀態(tài)，如果此時(shí)再向VCU輸入起動(dòng)信號(hào)即可起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，因此可從起動(dòng)信號(hào)接線方向查起，點(diǎn)火開關(guān)處的接線如圖1所示。

圖1 點(diǎn)火開關(guān)接線原理圖

2）變速器和VCU故障原因分析。導(dǎo)致變速器和VCU故障的原因很多，可先讀取二者的故障信息，確定問題排查方向。

2.1.3 排除過程

2.1.3.1 起動(dòng)異常故障排除過程

拔下圖1中的熔斷絲后，點(diǎn)火開關(guān)撥至ON擋，此時(shí)無法起動(dòng)，表明起動(dòng)信號(hào)是通過點(diǎn)火開關(guān)傳遞的。拆下點(diǎn)火開關(guān)發(fā)現(xiàn)，其插接器的5、6孔接線顛倒。VCU、EMS等控制器由3孔的ON擋供電，因此在接線顛倒時(shí)并未受影響。接線修復(fù)后，起動(dòng)正常。

仍以本車為例，如果該點(diǎn)火開關(guān)的4、6孔接線顛倒也將出現(xiàn)ON擋起動(dòng)的現(xiàn)象，有興趣的讀者可自行分析。值得注意的是，ACC擋時(shí)，VCU、EMS等控制器未工作，此時(shí)不會(huì)起動(dòng)。

另外本車的起動(dòng)信號(hào)是經(jīng)過熔斷絲傳輸?shù)模绻撊蹟嘟z熔斷或者信號(hào)線斷開，將無法起動(dòng)車輛，此時(shí)VCU、EMS也讀不到故障，這就需通過讀取動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)流來排查了。

2.1.3.2 變速器和VCU故障排除過程

診斷儀讀取的VCU和TCU故障信息分別如圖2、圖3所示，都將故障點(diǎn)指向了換擋手柄。本車采用旋鈕式換擋手柄，手柄與VCU之間通過LIN線通信（本系列文章的第4篇中曾介紹過這種通信方式，故不再贅述），既然顯示換擋手柄節(jié)點(diǎn)丟失，可先檢查L(zhǎng)IN線的連接情況。

圖2 讀取的VCU故障信息

圖3 讀取的TCU故障信息

將換擋手柄取下并測(cè)量LIN線電壓，測(cè)得電壓約為12V，表明電壓正常。由于LIN線電壓由VCU輸出，可基本認(rèn)為VCU端正常。另外如果換擋手柄的供電、搭鐵異常也會(huì)導(dǎo)致?lián)Q擋手柄無法工作，但該車能換擋行駛，表明手柄的供電和搭鐵應(yīng)該是正常的。問題分析至此，再核對(duì)一遍換擋手柄的零件版本號(hào)，如果與生產(chǎn)信息系統(tǒng)相符則要考慮更換零件。核對(duì)發(fā)現(xiàn)手柄裝錯(cuò)，實(shí)際裝車的手柄與VCU不匹配，其通信路徑為CAN線而非LIN線，更換正確版本的手柄后故障排除。

兩種手柄管腳定義如表2所示，插接器為10孔，預(yù)留孔位的序號(hào)及定義未體現(xiàn)在表格內(nèi)，其中PWM信號(hào)為換擋裝置備用信號(hào)。

表2 兩種手柄管腳定義

該案例表明，該車型在換擋手柄處于工作狀態(tài)，只保留PWM信號(hào)是可以換擋行駛的，但會(huì)提示故障信息，而有些車型一旦LIN通信中斷則無法掛擋行駛。

2.2 靜檢時(shí)的電氣故障

2.2.1 故障現(xiàn)象

車載終端提示AVM控制器離線，如圖4所示；軸間差速鎖（以下簡(jiǎn)稱軸差）指示燈常亮，喇叭工作異常。

圖4 AVM控制器離線故障

2.2.2 原因分析

1）全景影像故障原因分析。該車配備有AVM，其控制器接有通往攝像頭的四路LVDS視頻輸入和一路通往車載終端VIST的LVDS視頻輸出。全景影像離線故障的排查較為簡(jiǎn)單，可從視頻輸出線連接、AVM控制器工作狀態(tài)入手。

2）軸差及喇叭故障原因分析。由于本車的軸差開關(guān)和喇叭轉(zhuǎn)換開關(guān)以及其他3個(gè)開關(guān)并列安裝在五聯(lián)開關(guān)總成內(nèi)，安裝位置臨近可能出現(xiàn)混接的現(xiàn)象，因此先查看其故障現(xiàn)象。

2.2.3 排除過程

1）全景影像故障排除過程。由于AVM控制器的外圍附件較為容易拆卸，拆除后先檢查AVM控制器處的接線情況。發(fā)現(xiàn)控制器的插接器有一電線退縮，修復(fù)后故障排除。比對(duì)控制器管腳定義，該線為控制器的ON擋電，因此影像離線的故障原因就是ON擋電未接入，控制器不工作導(dǎo)致的。

2）軸差及喇叭故障排除過程。檢查發(fā)現(xiàn)，軸差開關(guān)未被按下時(shí)，儀表顯示其指示燈，按下該開關(guān)后，指示燈仍然亮；喇叭轉(zhuǎn)換開關(guān)不按下時(shí)（電喇叭擋），按下喇叭按鈕，電喇叭工作，將該開關(guān)按下時(shí)（軸差開關(guān)不按下），仍然是電喇叭工作，但軸差指示燈熄滅。由于這兩個(gè)開關(guān)狀態(tài)與故障現(xiàn)象存在一定關(guān)系，懷疑是開關(guān)混接的問題。

拆卸開關(guān)總成，發(fā)現(xiàn)軸差和喇叭轉(zhuǎn)換開關(guān)的插接器線束上貼有對(duì)應(yīng)的圖案標(biāo)簽，而且與開關(guān)logo一致，如圖5所示。但從插接器的接線數(shù)量來看即判斷出標(biāo)簽貼錯(cuò)，因?yàn)檩S差開關(guān)為五線，而喇叭轉(zhuǎn)換開關(guān)為四線。將此二開關(guān)調(diào)換位置重新插接，故障排除，但故障現(xiàn)象產(chǎn)生的原因仍然值得分析，開關(guān)接線原理如圖6所示。

圖5 開關(guān)標(biāo)簽貼錯(cuò)

圖6 軸差及喇叭轉(zhuǎn)換開關(guān)接線原理圖

差速鎖工作原理已在上篇文章中介紹過，不再贅述。喇叭控制方式較為新穎，喇叭按鈕信號(hào)、轉(zhuǎn)換信號(hào)、電喇叭繼電器控制負(fù)端及氣喇叭驅(qū)動(dòng)均由BCM控制。這兩個(gè)開關(guān)的3、6孔為背光指示燈，即使開關(guān)接錯(cuò)也無影響，喇叭轉(zhuǎn)換開關(guān)的1孔空置，因此不作分析。當(dāng)開關(guān)混接后，按照開關(guān)是否被按下，分析以下4種情形，約定開關(guān)按下的狀態(tài)為ON，反之為OFF。

情形1：軸差開關(guān)及喇叭轉(zhuǎn)換開關(guān)均未按下。

此時(shí)軸差開關(guān)各管腳互不連通，喇叭轉(zhuǎn)換開關(guān)的2、5孔連接，因此此時(shí)儀表顯示軸差指示燈，2x1線仍然可通過喇叭按鈕搭鐵，因此電喇叭工作正常。

情形2：按下軸差開關(guān)，喇叭轉(zhuǎn)換開關(guān)未按下。

此時(shí)軸差開關(guān)的2、5孔接通，1、2、4孔也接通，與喇叭轉(zhuǎn)換開關(guān)插接器對(duì)接后，對(duì)應(yīng)著2x1線與Bx2線接通。按下喇叭按鈕時(shí)，Bx2通過2x1產(chǎn)生拉低信號(hào)，BCM驅(qū)動(dòng)氣喇叭工作。同情形1一樣，儀表顯示軸差指示燈。

情形3：按下喇叭轉(zhuǎn)換開關(guān)，軸差開關(guān)未按下。

喇叭轉(zhuǎn)換開關(guān)被按下時(shí)，2、4孔接通，與軸差開關(guān)插接器對(duì)接后，5x6與5x4呈斷開狀態(tài)，差速鎖不工作，軸差指示燈熄滅。電喇叭工作正常。

情形4：軸差開關(guān)及喇叭轉(zhuǎn)換開關(guān)均被按下。

請(qǐng)讀者自行分析，結(jié)果就是軸差指示燈熄滅，氣喇叭工作正常。

2.3 動(dòng)檢時(shí)的電氣故障

2.3.1 故障現(xiàn)象

坡道起步功能失效；儀表提示掛車ABS警報(bào)指示燈，如圖7所示；ESC標(biāo)定失敗。

圖7 掛車ABS警報(bào)指示燈

2.3.2 原因分析

1）坡道起步功能失效原因分析

坡起功能原理接線簡(jiǎn)圖如圖8所示。坡道起步功能檢查的步驟通常是：按下坡道起步開關(guān)，踩下制動(dòng)踏板的同時(shí)掛入前進(jìn)擋，松開手制動(dòng)，輕踩油門踏板，儀表上的坡起指示圖標(biāo)會(huì)閃爍，表明坡起功能激活。本車的坡起功能是由VCU通過CAN總線控制ABS為車輪施加制動(dòng)力產(chǎn)生的，松手制動(dòng)的過程是斷開氣手制動(dòng)警報(bào)開關(guān)信號(hào)。各相關(guān)控制器的故障也會(huì)引起坡起功能失效，可先讀取其故障信息。

圖8 坡起功能原理接線簡(jiǎn)圖

2）掛車ABS故障原因分析

對(duì)于牽引車而言，掛車ABS供電插座也是ABS的重要組成部分。以某品牌掛車供電供電插座（滿足ISO 7638標(biāo)準(zhǔn)）為例，其七芯管腳定義見表3?？ㄜ囍圃於说臓恳嚥⒉贿B接掛車，該供電插座各接線呈“懸空”狀態(tài)。本車儀表顯示的掛車ABS故障燈的激活條件是：表3中5號(hào)管腳搭鐵（懸空時(shí)電壓約為24V）。而且本車的ESC標(biāo)定失敗，也可能是該故障造成的。但掛車ABS報(bào)警指示燈點(diǎn)亮?xí)r診斷儀通常讀不到故障，因此排查時(shí)需查看掛車ABS供電插座及其線束連接情況。

表3 ABS供電插座管腳定義

3）ESC標(biāo)定失敗原因分析

《營運(yùn)貨車安全技術(shù)條件 第2部分：牽引車輛與掛車》（JT/T 1178.2—2019）中規(guī)定牽引車輛應(yīng)安裝電子穩(wěn)定性控制系統(tǒng)（ESC）。ESC是在ABS和ASR的硬件基礎(chǔ)上利用程序主動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)車輛縱向和側(cè)向的穩(wěn)定。以某集成ESC功能的ABS為例，在系統(tǒng)總成方面增加了橫擺角速度傳感器（ESC模塊）、方向盤轉(zhuǎn)角傳感器（SAS模塊）以及相應(yīng)的電控制動(dòng)閥。

下線車輛需完成ESC標(biāo)定，標(biāo)定過程分為靜態(tài)的SAS標(biāo)定和動(dòng)態(tài)的ESC標(biāo)定，前者是在方向盤對(duì)正狀態(tài)下完成SAS零位校準(zhǔn)，后者標(biāo)定過程涉及控制器的多組信號(hào)，包括方向盤轉(zhuǎn)角、橫向加速度、各車輪輪速等。在SAS標(biāo)定成功的前提下，ESC標(biāo)定失敗的原因有以下幾種情形，見表4。

表4 案例車故障及成因統(tǒng)計(jì)

表4 ESC標(biāo)定失敗常見原因

ESC模塊與控制器間有4根接線，分別為供電、搭鐵、CANH和CANL，不同品牌ESC的管腳定義會(huì)有不同，該處的電路故障是可通過診斷設(shè)備讀取出來的。

另外ESC模塊監(jiān)測(cè)的是車輛橫擺角速度，它的安裝定位須符合要求。通常安裝在車架橫梁后表面，且要滿足繞各軸向的角度公差，因此該模塊常在零件表面標(biāo)有指示箭頭，如圖9所示。

圖9 某ESC模塊安裝要求及實(shí)物狀態(tài)

生產(chǎn)過程中同一零部件可能來自多家供應(yīng)商供貨，對(duì)于ESC模塊而言，不同版本的ESC模塊因外觀相似、插接器規(guī)格相同，被錯(cuò)誤裝車后導(dǎo)致其與控制器無法匹配，進(jìn)而導(dǎo)致無法標(biāo)定。

另外常規(guī)的輪速故障、電磁閥故障也會(huì)影響標(biāo)定，這類故障通常會(huì)導(dǎo)致儀表顯示ABS、EBS故障指示燈。ESC是一種車輛主動(dòng)安全功能，其工作狀態(tài)下可主動(dòng)地控制電磁閥動(dòng)作，且不能導(dǎo)致車輪抱死，就需要采集各輪速信號(hào)，因此ESC標(biāo)定的前提是要確?？刂破鳠o實(shí)體故障。就本車而言，掛車ABS故障也可能導(dǎo)致ESC無法標(biāo)定，應(yīng)當(dāng)先排除該故障后再作ESC標(biāo)定。

ESC的動(dòng)態(tài)標(biāo)定時(shí)需要滿足車速、直線段長(zhǎng)度和180°轉(zhuǎn)向的要求。標(biāo)定過程中曾出現(xiàn)控制器無故障，但制動(dòng)燈常工作導(dǎo)致無法標(biāo)定的案例。由于操作者并未踩下制動(dòng)踏板，車輛制動(dòng)系統(tǒng)并未實(shí)施制動(dòng)，究其原因在于制動(dòng)踏板頂桿連接制動(dòng)閥，制動(dòng)閥則控制制動(dòng)氣路實(shí)施制動(dòng)，但制動(dòng)踏板被踩下時(shí)也會(huì)觸發(fā)制動(dòng)燈開關(guān)，制動(dòng)燈開關(guān)信號(hào)傳輸給BCM并驅(qū)動(dòng)制動(dòng)燈。制動(dòng)燈開關(guān)觸發(fā)時(shí)需要的踏板行程通常小于行車制動(dòng)，這就要求制動(dòng)燈開關(guān)裝配時(shí)需調(diào)整到合適位置，確保開關(guān)觸頭狀態(tài)正常。故障車的制動(dòng)燈常工作就是制動(dòng)燈開關(guān)的裝配間隙過小所示，開關(guān)觸頭被常壓入開關(guān)體，某型號(hào)制動(dòng)燈開關(guān)圖紙及實(shí)物如圖10所示。

2.3.3 排除過程

圖10 制動(dòng)燈開關(guān)圖紙及實(shí)物

1）坡道起步功能失效排除過程。按照正常步驟檢查坡起功能時(shí)發(fā)現(xiàn)，按下坡起開關(guān)后儀表顯示指示燈，松開手制動(dòng)時(shí)并踩油門踏板，指示燈并未閃爍，且VCU、TCU及ABS均無故障。再次觀察儀表發(fā)現(xiàn)，駐車時(shí)，儀表上并不顯示駐車制動(dòng)指示燈。檢查駐車用差動(dòng)式繼動(dòng)閥發(fā)現(xiàn)氣手制動(dòng)警報(bào)開關(guān)處線束縮針，導(dǎo)致VCU無法監(jiān)測(cè)到該開關(guān)由閉合到斷開的過程。

2）掛車ABS故障排除過程。首先用診斷儀連接ABS控制器，讀取的故障信息為：電子穩(wěn)定控制模塊（ESC）故障—重新標(biāo)定，即讀不到掛車ABS故障。將掛車ABS供電插座拔下查看未見異常，用萬用表測(cè)量插座5號(hào)孔的電壓約為23.25V，也是正常的，又測(cè)量了其他孔位的電壓也未見異常。但發(fā)現(xiàn)有水由插座孔位中流出，將插座內(nèi)的水甩出后再安裝回原位，儀表不再顯示掛車ABS警報(bào)指示燈，表明是整車淋雨過程中雨水滲入到插座孔位中導(dǎo)致連電所致。如圖11所示。

圖11 掛車ABS供電插座

3）ESC標(biāo)定失敗排除過程。將掛車ABS故障排除后，車輛再次路試標(biāo)定ESC，但ESC故障燈仍未消失即無法“跑滅”。再次讀取ABS故障信息如圖12所示，該信息將故障出處指向了檢測(cè)側(cè)向加速度（橫擺角速度）的ESC模塊。檢查發(fā)現(xiàn)，ESC模塊被倒置安裝，這樣的安裝方式計(jì)算出來的側(cè)向加速度與方向盤轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)向時(shí)的輪速差反映的數(shù)值相反，以致于無法通過標(biāo)定。將ESC模塊正確安裝后，再次標(biāo)定，故障排除。

圖12 ABS故障信息

2.4 分析小結(jié)

3 總結(jié)

卡車制造端的電氣故障現(xiàn)象往往令人困惑，本車的異常起動(dòng)就是一個(gè)例子，除此之外還有無法斷電和發(fā)動(dòng)機(jī)不熄火等。重卡配置ESC功能已成趨勢(shì)，因此本文還重點(diǎn)分析生產(chǎn)過程中ESC無法標(biāo)定的原因，其中掛車ABS供電插座的進(jìn)水連電問題應(yīng)當(dāng)引起工藝技術(shù)人員關(guān)注，并制定必要的防水措施。