王變芳

東莞市技師學(xué)院 廣東省東莞市 523000

近年來(lái)，伴隨著科學(xué)的進(jìn)步和發(fā)展，汽車上的電子設(shè)備種類也越來(lái)越豐富，不僅有自動(dòng)變速控制系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，還有自動(dòng)巡航控制系統(tǒng)、信息娛樂(lè)系統(tǒng)、安全氣囊等，上述每個(gè)系統(tǒng)中均包含1個(gè)控制單元，在各個(gè)控制演員或者借口之間開(kāi)展診斷和交換數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳輸量巨大。因此，應(yīng)用CAN總線系統(tǒng)開(kāi)展通信傳輸非常必要，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在現(xiàn)代汽車中。

1 奧迪A6轎車CAN總線系統(tǒng)概述

1.1 奧迪A6轎車CAN總線系統(tǒng)分析

奧迪A6作為高級(jí)轎車的代表，其在應(yīng)用CAN總線系統(tǒng)方面技術(shù)已經(jīng)比較成熟了，奧迪A6上的電控單元主要包含發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元、ABS控制單元、導(dǎo)航系統(tǒng)、變速器控制單元、中央門(mén)鎖系統(tǒng)、安全氣囊控制單元、座椅調(diào)節(jié)系統(tǒng)、電話、中央舒適系統(tǒng)、組合儀表等。上述這些子控制系統(tǒng)共同組成了1個(gè)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，再發(fā)出指令后，必須保證在一定的時(shí)間范圍內(nèi)得到相應(yīng)，否則可能引發(fā)較大的安全事故這便要求奧迪A6轎車上的CAN總線通信網(wǎng)絡(luò)具有較高的波特率設(shè)置。另外，在奧迪A6運(yùn)行過(guò)程中，各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間需要開(kāi)展大量的實(shí)時(shí)交換數(shù)據(jù)，假若整個(gè)轎車的全部節(jié)點(diǎn)均掛在同一個(gè)CAN網(wǎng)絡(luò)上，所有節(jié)點(diǎn)均通過(guò)一條CAN總線開(kāi)展通信，信息管理設(shè)置如果不合理，便容易發(fā)生總線負(fù)荷過(guò)大，引起系統(tǒng)實(shí)時(shí)響應(yīng)速度下降等，這在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中顯然是不允許的。所以，奧迪公司在充分分析汽車各個(gè)節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)性以后，結(jié)合信號(hào)的重復(fù)率、產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量以及可靠性設(shè)計(jì)出了三類CAN數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)，把實(shí)時(shí)性要求嚴(yán)格的節(jié)點(diǎn)組成了高速CAN通信網(wǎng)絡(luò)：CAN驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)總線，速率高達(dá)500kbi/s，主要功能是將驅(qū)動(dòng)線束上的控制單元聯(lián)成網(wǎng)。而實(shí)時(shí)性要求相對(duì)低的節(jié)點(diǎn)則組成低速CAN通信網(wǎng)絡(luò)，包含兩種，其一為低速的CAN舒適數(shù)據(jù)中線，速率為100kbit/s，主要功能是將該系統(tǒng)中的控制單元聯(lián)成網(wǎng)，其二是低速的CAN-infotainment總線，速率為100kbit/s，其主要功能是將電話、收音機(jī)、導(dǎo)航系統(tǒng)聯(lián)成網(wǎng)。上述兩種低速CAN總線的特性是相同的，但是所連接的電控單元存在差異每個(gè)CAN總線系統(tǒng)的全部控制單元均聯(lián)在CAN數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)總線的特征為各個(gè)控制單元之間以數(shù)形連接，從而讓控制單元布線更加完美[1]。

1.2 奧迪A6轎車CAN總線系統(tǒng)功能

歸納起來(lái)，主要具有以下功能：

1.2.1 多路傳輸功能

減少了奧迪A6轎車電氣線速的數(shù)量，在共用傳輸線的作用下實(shí)現(xiàn)了多路傳輸通信系統(tǒng)上部分?jǐn)?shù)字信號(hào)的傳輸，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，中央處理器可以將各個(gè)開(kāi)關(guān)發(fā)送的輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并最終以串行信號(hào)的形式通過(guò)傳感器傳輸給接受裝置。

1.2.2 喚醒和休眠功能

這兩個(gè)功能的最要作用是減少轎車在關(guān)閉點(diǎn)火開(kāi)關(guān)時(shí)蓄電池的額外能量消耗。當(dāng)CAN總線系統(tǒng)處于休眠狀態(tài)時(shí)，信號(hào)傳輸和CPU控制等功能將停止，從而達(dá)到減少蓄電池電能消耗的目的。當(dāng)一旦有人為操作該系統(tǒng)時(shí)，之前處于休眠狀態(tài)的控制裝置便馬上工作，并且還能夠把喚醒信號(hào)經(jīng)傳輸線路發(fā)送至其他控制裝置。

1.2.3 失效保護(hù)功能

失效保護(hù)功能又可以分為兩種功能，第一種是硬件失效保護(hù)，第二種是軟件失效保護(hù)。當(dāng)奧迪A6轎車CAN總線系統(tǒng)的CPU出現(xiàn)故障時(shí)，其硬件失效保護(hù)便以固定的信號(hào)進(jìn)行輸出，從而保證車輛能夠繼續(xù)行駛；當(dāng)奧迪A6轎車CAN總線系統(tǒng)控制裝置出現(xiàn)故障時(shí)，軟件失效保護(hù)便回應(yīng)受到故障裝置信號(hào)影響，確保了系統(tǒng)繼續(xù)正常工作[2]。

2 奧迪A6轎車CAN總線系統(tǒng)故障檢測(cè)和維修

2.1 奧迪A6轎車CAN總線系統(tǒng)故障檢測(cè)

2.1.1 電源系統(tǒng)引發(fā)的故障

電控模塊作為奧迪A6轎車信息傳輸系統(tǒng)的核心，其正常工作電壓為10.5～15.0V，如果奧迪轎車電源提供的工作電壓低于上述范圍，便會(huì)引起一些對(duì)工作電壓要求高的電控模塊停止工作，從而引起整個(gè)奧迪A6轎車信息傳遞系統(tǒng)發(fā)生不能通訊的情況。通過(guò)分析故障代碼便可以找出故障發(fā)生的原因，并采取相應(yīng)處理辦法，但是因?yàn)楣收洗a具有間歇性特征，可以一次斷定該電源線出現(xiàn)了間歇性斷路故障。

圖1 局域網(wǎng)通信狀態(tài)列表

圖2 通信回復(fù)后狀態(tài)

2.1.2 節(jié)點(diǎn)故障

節(jié)點(diǎn)故障指的是信息傳輸系統(tǒng)上發(fā)生的故障，屬于電控模塊故障，因此也可以說(shuō)節(jié)點(diǎn)故障是電控模塊故障。節(jié)點(diǎn)故障又可以分為軟件故障和硬件故障兩類，軟件故障指的是集成電路和芯片發(fā)生故障，通常這種故障會(huì)成批出現(xiàn)，并且無(wú)法維修。所以，針對(duì)節(jié)點(diǎn)上的故障，只有采用替換法檢測(cè)，通過(guò)分析故障并讀取故障代碼，便可以準(zhǔn)確判斷故障原因，排除措施為用替換法試換安全氣囊控制單元。

2.1.3 鏈路故障

奧迪A6轎車CAN總線的鏈路故障其實(shí)指的是通訊線路發(fā)生的故障，當(dāng)奧迪A6轎車信號(hào)傳輸系統(tǒng)發(fā)生通訊線路故障時(shí)，會(huì)引起通信線路短路，通訊信號(hào)失真，從而導(dǎo)致電控系統(tǒng)錯(cuò)誤動(dòng)作，通過(guò)檢測(cè)和排除故障，便可以找到故障原因，從而排除故障。

2.2 奧迪A6轎車CAN總線系統(tǒng)故障維修

當(dāng)奧迪A6轎車CAN總線系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，檢修人員首先應(yīng)該檢測(cè)汽車信息傳輸系統(tǒng)有無(wú)異常。如果是信息傳輸系統(tǒng)發(fā)生故障，那么整個(gè)奧迪A6轎車信息傳輸系統(tǒng)均無(wú)法正常運(yùn)行，增加了故障診斷難度。CAN總線技術(shù)主要有故障自診模式，系統(tǒng)能夠通過(guò)自診讀出相應(yīng)的故障代碼，在維修CAN信息傳輸系統(tǒng)時(shí)，可以結(jié)合該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)相應(yīng)處理。

2.2.1 測(cè)量電阻

奧迪A6轎車終端電阻的兩個(gè)控制單元是彼此連接的，終端電阻連接方式為并聯(lián)，如果其中一個(gè)帶有終端電阻的額控制單元拔下插頭后測(cè)量的阻值無(wú)任何改變，那么表示系統(tǒng)發(fā)生故障，可能是被拔下的控制單元終端電阻被損壞發(fā)生斷路。若被拔下控制單元后提示阻值為無(wú)窮大，那么可能是該控制單元CAN-BUS發(fā)生故障或者連接中的控制單元終端電阻被損壞。如果測(cè)量結(jié)果顯示每個(gè)電阻均為120Ω，但是總電阻值為60Ω時(shí)，可以確定該電阻正常。

2.2.2 維修CAN導(dǎo)線

當(dāng)確定奧迪A6轎車信號(hào)傳輸系統(tǒng)中的導(dǎo)線破損和短路時(shí)，需要接線，并且每段接線的長(zhǎng)度不可超過(guò)50mm，每?jī)啥私泳€的長(zhǎng)度至少為100mm，除此之外，每條導(dǎo)線的長(zhǎng)度最大為5m，否則將會(huì)引起導(dǎo)線傳輸?shù)拿}沖信號(hào)失真[3]。

3 奧迪A6轎車CAN總線故障檢修案例分析

3.1 故障現(xiàn)象

一輛生產(chǎn)于2009年的奧迪A6轎車，搭載2.4L BDW型發(fā)動(dòng)機(jī)，行駛的里程達(dá)到7萬(wàn)千米，該車在一次交通事故且精修復(fù)后發(fā)現(xiàn)多個(gè)故障燈點(diǎn)。

3.2 檢查分析

由維修人員試車，除了多個(gè)故障燈亮以外，發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)速表也失靈了。由于檢測(cè)點(diǎn)亮故障燈的控制單元，故障診斷儀不能順利進(jìn)入，只有網(wǎng)關(guān)控制單元可以進(jìn)入，列表顯示動(dòng)力控制系統(tǒng)控制器局域網(wǎng)中全部控制單元均不能達(dá)到（如圖1所示）。由此可以斷定是局域網(wǎng)發(fā)生了故障，并且屬于總線短路故障。將儀表臺(tái)右側(cè)總線分路器的插接器斷開(kāi)后，將總線檢測(cè)設(shè)備VAG1598/38插入其中，然后將點(diǎn)火開(kāi)關(guān)打開(kāi)，利用檢測(cè)設(shè)備，逐一斷開(kāi)各個(gè)控制單元的高低位數(shù)據(jù)總線。在斷至駐車制動(dòng)控制單元J540的數(shù)據(jù)總線高低位線時(shí)，除了該控制單元，其他全部解除了通信中斷狀態(tài)（如圖2所示）。證實(shí)駐車制動(dòng)控制單元的數(shù)據(jù)總線發(fā)生了短路故障，再經(jīng)測(cè)量發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)總線的高低線均對(duì)搭鐵短路。駐車制動(dòng)控制單元在行李艙后側(cè)，通過(guò)檢測(cè)右后翼子板側(cè)的線束，發(fā)現(xiàn)其在維修過(guò)程中被烤化，導(dǎo)致線束中的部分導(dǎo)線對(duì)搭鐵短路。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，當(dāng)前越來(lái)越多的電子設(shè)備被應(yīng)用于汽車中，運(yùn)用了CAN總線控制，但是因?yàn)楦鞣N因素經(jīng)常發(fā)生一些復(fù)雜的連鎖故障，并且很多故障現(xiàn)象檢測(cè)難度大，從而增加了維修的困，因此在檢修CAN總線故障時(shí)必須嚴(yán)格按照不同車型具體的控制系統(tǒng)的工作原理，采用科學(xué)的故障診斷方法，結(jié)合CAN總線電路圖和工作原理，借助特殊的診斷工具分析故障，以便迅速排除故障。