胡曉曉，王旭東，楊時川

基于邁騰B8舒適系統(tǒng)典型案例的車載網(wǎng)絡系統(tǒng)檢測與維修

胡曉曉，王旭東，楊時川*

（武漢軟件工程職業(yè)學院 汽車工程學院，湖北 武漢 430205）

汽車車載網(wǎng)絡使車輛上各控制單元間實現(xiàn)及時且高效的數(shù)據(jù)交換和信息共享，在汽車領域中的應用廣泛、影響重大，車載網(wǎng)絡系統(tǒng)的故障檢修也成為汽車維修人員需要掌握的技能之一。文章以大眾邁騰B8車型為例，介紹了該車舒適系統(tǒng)控制器局域網(wǎng)絡（CAN）總線、局域互聯(lián)網(wǎng)絡（LIN）總線基本結構組成，提供了相應故障案例，基于該車舒適總線系統(tǒng)的工作原理及特點，分析并總結了故障檢修思路與方法，可為汽車技術人員對車載網(wǎng)絡的學習提供借鑒，在實際故障診斷中提高效率和質量。

車載網(wǎng)絡系統(tǒng)；CAN總線；故障診斷；案例分析

近年來，車輛電子化程度越來越高，其電控單元數(shù)量呈指數(shù)增長，而電控單元數(shù)量的增長帶來了各不同電控單元之間交互的數(shù)據(jù)量的劇增[1]。計算機技術、通信技術正飛速發(fā)展，各電控單元信息交流的方式也在與時俱進，通過總線將汽車上的各種電子裝置與設備連成一個網(wǎng)絡，使汽車不同電控單元能夠實現(xiàn)信息共享。簡潔單一的現(xiàn)場總線取代傳統(tǒng)布線，使線束、插接器數(shù)量減少，也使得線束成本、線束重量、布線難度和工作量都得到降低，可靠性得到提高，同時，總線的拓撲結構還具有良好的拓展性，便于在車載網(wǎng)絡中添加新的節(jié)點即控制單元。若車載網(wǎng)絡系統(tǒng)出現(xiàn)故障，則在系統(tǒng)中的信息傳輸將受到影響，對應的電控單元將無法正常工作，因此，從業(yè)人員有必要掌握車載網(wǎng)絡故障的診斷方法。

1 車載網(wǎng)絡技術

目前，國內外常用的車載網(wǎng)絡現(xiàn)場總線技術有控制器局域網(wǎng)（Controller Area Network, CAN）總線和局域連接網(wǎng)絡（Local Interconnect Network, LIN）總線技術等。

CAN總線是由德國博世公司首先制定推出的針對汽車電子控制領域的總線式串行數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡[2]。該系統(tǒng)由CAN-H、CAN-L兩條數(shù)據(jù)傳輸線形成總線鏈路，以及每塊控制單元內部增加的一個CAN控制器、一個CAN收發(fā)器和數(shù)據(jù)傳遞終端共同組成，其系統(tǒng)結構組成如圖1所示。CAN總線系統(tǒng)有如下特點：1）數(shù)據(jù)傳輸線通常采用銅線雙絞線，成本低，抗干擾能力強；2）多主工作方式，即總線上各節(jié)點之間沒有主從之分，任意節(jié)點都可向其他節(jié)點發(fā)送信息[3]；3）數(shù)據(jù)傳輸速率較高，最高可達1 Mbit/s，屬于中速總線（B類）或高速總線（C類）；4）在高速CAN總線中，CAN-H和CAN-L的靜態(tài)電平為2.5 V，當有信號傳輸時，CAN-H電壓值在2.5～3.5 V間波動，萬用表測量值為2.65 V左右，CAN-L電壓值在1.5～2.5 V間波動，萬用表測量值為2.35 V左右。

圖1 CAN總線系統(tǒng)結構組成示意圖

LIN總線通常作為CAN總線的補充，是一種輔助的串行通信總線網(wǎng)絡。該系統(tǒng)主要由一個連接在CAN數(shù)據(jù)總線上的主控制單元、多個從控制單元和單根數(shù)據(jù)傳輸導線組成，車上各個LIN總線系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換是由主控制單元通過CAN數(shù)據(jù)總線實現(xiàn)的，其系統(tǒng)結構示意如圖2所示。LIN總線系統(tǒng)有如下特點：1）數(shù)據(jù)傳輸線采用單根銅線，成本更低；2）單主多從工作方式，主節(jié)點可以執(zhí)行主任務（引起LIN網(wǎng)絡通訊）也可以執(zhí)行從任務，總線上的信息傳送由主節(jié)點控制[4]；3）數(shù)據(jù)傳輸速率較低，最高僅有20kbit/s，屬于低速總線（A類），適合應用在對時間要求不嚴格的場合；4）LIN總線的靜態(tài)電平為12 V，當有信號傳輸時，電壓值在0～12 V間波動，萬用表測量值為7 V左右。

圖2 LIN總線系統(tǒng)結構組成示意圖

2 車載網(wǎng)絡故障類型

對于車載網(wǎng)絡故障檢修，應明確系統(tǒng)故障類型，一般而言，引起系統(tǒng)故障的原因可歸納為三點：

1）電源系統(tǒng)故障。不論是傳統(tǒng)燃油汽車，還是新能源汽車，其車載網(wǎng)絡系統(tǒng)的核心部分，即含有通信集成電路（Integrated Circuit, IC）芯片的電控模塊的正常工作電壓都在10.1～15.0 V，當供電電壓不在正常工作范圍內，會造成網(wǎng)絡中對電壓敏感的電控模塊中斷運行。車載網(wǎng)絡電源系統(tǒng)故障主要是蓄電池、發(fā)電機、供電線路、保險絲等原件故障，檢測方法主要是帶電電壓檢測和斷電電阻檢測法[5]。

2）網(wǎng)絡節(jié)點故障。網(wǎng)絡節(jié)點指系統(tǒng)中的控制單元，節(jié)點故障包括程序缺陷之類的軟件故障和通信芯片損壞之類的硬件故障，例如各類電控單元、傳感器元器件損壞，處理方式以整體更換為主。

3）網(wǎng)絡鏈路故障。鏈路故障主要集中在通訊線路上，常見形式包含短路、斷路，以及由于線路結構受損而導致的信號傳輸異常[6]。例如在CAN總線中，網(wǎng)絡鏈路故障有：CAN-H線或CAN-L線對電源直接或帶電阻短路，CAN-H線或CAN-L線對搭鐵直接或帶電阻短路，CAN-H線與CAN-L線之間直接或帶電阻短路，CAN-H線或CAN-L斷路或虛接；例如在LIN總線中，網(wǎng)絡鏈路故障有：LIN線對電源直接或帶電阻短路，LIN線對搭鐵直接或帶電阻短路，LIN線斷路或虛接。造成這類故障的原因主要是導線的彎折、絕緣層的磨損，以及插接器的松脫、污染等，通常采用的診斷方法有電阻檢測法、電壓直測法、波形檢測法。

3 邁騰B8網(wǎng)絡結構組成

大眾邁騰是一汽大眾旗下的一款中高端型轎車，B8是其第八代車型，該車上應用了大量的數(shù)據(jù)總線網(wǎng)絡系統(tǒng)通訊，保證車內各控制單元之間數(shù)據(jù)的完整交換。根據(jù)功能和應用需求不同，不同控制單元被分類接入對應總線系統(tǒng)，邁騰B8主要總線為驅動CAN總線、底盤CAN總線、舒適CAN總線、信息娛樂CAN總線、診斷CAN總線、擴展CAN總線、LIN總線、MOST150數(shù)據(jù)總線等，不同的總線系統(tǒng)，通過網(wǎng)關單元連接實現(xiàn)網(wǎng)絡交互，使全車控制單元形成一個整體。

以舒適系統(tǒng)總線為例，舒適系統(tǒng)總線由舒適系統(tǒng)CAN總線和舒適系統(tǒng)LIN總線組成。系統(tǒng)包含有車門控制單元、座椅控制單元、儀表控制單元、車載電網(wǎng)控制單元等，如圖3所示。

4 邁騰B8舒適系統(tǒng)總線故障檢修

現(xiàn)列舉邁騰B8車型舒適系統(tǒng)總線故障案例，分析車載網(wǎng)絡系統(tǒng)故障檢修思路和方法。

4.1 故障現(xiàn)象

汽車電源至ON擋檢查車窗，發(fā)現(xiàn)左前總開關無法控制右前、右后車門車窗升降，而右側車窗分開關可以控制自身車窗升降；按下車門上鎖開關，左側車門正常上鎖，而右側車門上鎖失敗，門鎖無動作；左側后視鏡可以正常調節(jié)，右側后視鏡無法調節(jié)。

圖3 邁騰B8舒適系統(tǒng)總線結構圖

4.2 診斷分析

查閱邁騰B8駕駛員側車門控制單元電路原理圖，如圖4所示。J386為左前門控制單元，J387為右前門控制單元，J388為左后門控制單元，J389為右前門控制單元，其中左前門控制單元和右前門控制單元采用CAN網(wǎng)絡通訊；左前門控制單元與左后門控制單元采用LIN網(wǎng)絡通訊，右前門控制單元與右后門控制單元采用LIN網(wǎng)絡通訊連接。

車門控制單元中集成后視鏡折疊，車窗升降和門鎖功能。正常情況下：

1）主控開關控制右側車窗升降的工作過程為：操作駕駛員側主控開關上右前玻璃升降器按鈕E716在不同的擋位時，J386會接收到開關內各分壓電阻帶來的電壓改變，與控制單元內部預先存儲的數(shù)據(jù)電壓對比，判斷此刻動作，接著將信息通過CAN總線傳遞到J387，J387收到信息后控制右前車窗執(zhí)行相應動作。操作右后玻璃升降器按鈕E713在不同的擋位時，在J387收到信息后會繼續(xù)通過LIN總線傳遞到J389，J389控制右后車窗執(zhí)行相應動作。

2）鎖車/解鎖的工作過程為：操作駕駛員側門上連鎖按鈕E308鎖車或解鎖鍵，J386會根據(jù)分壓電阻帶來的電壓改變判斷此刻動作，執(zhí)行左前車門的上鎖或解鎖，同時通過舒適CAN總線發(fā)送車門上鎖/解鎖信息到J387，J386與J387分別通過LIN總線傳遞信息到J388與J389，其余三個車門也都完成上鎖/解鎖動作。

3）調節(jié)右側后視鏡的工作過程為：旋轉后視鏡調節(jié)轉換開關E48選擇右側后視鏡，撥動后視鏡調節(jié)開關E43，J386根據(jù)分壓值判斷鏡片及調節(jié)方向，將信息通過CAN總線發(fā)送到J387，J387執(zhí)行右側后視鏡的調節(jié)。

針對主控開關無法控制右側車窗升降、車門上鎖、后視鏡折疊，而分控開關可以單獨工作這一現(xiàn)象，分析得知各車門控制單元電源部分不存在問題，而右前、右后車門控制單元同時損壞等其他故障原因的可能性極低，應將分析重點放在左前、右前車門控制單元之間的網(wǎng)絡連接情況上。

4.3 故障檢修

連接解碼器，讀取故障碼，如圖5所示，提示“控制地址為0x0052的控制單元未安裝或不應答”，即右前車門控制單元無法進入系統(tǒng)，說明右前車門控制單元相關線路存在故障，與前面分析一致。因此，檢查左前門控制單元J386與右前門控制單元J387之間CAN數(shù)據(jù)總線有無短路、斷路、虛接情況。

圖5 解碼器讀取故障碼

拆卸左、右前門內飾板，拔下T20和T20a插接器，測得T20/15與T20a/15的線路電阻無窮大，說明J386與J387之間CAN-H線斷路。查找斷路點，由于是右前車門控制單元無法進行通訊，應從右前插頭開始檢查，重點檢查接入部分有無故障。拆開T20a插接器，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)15號端子脫落。將脫落的端子重新連接，連接插接器，連接線束接頭?；謴秃笤俅螠y試車窗、門鎖、后視鏡等功能，均已正常。跟蹤用戶一周，故障現(xiàn)象沒有重現(xiàn)。

5 總結

汽車車載網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸過程中，總線上會出現(xiàn)高、低電平兩種狀態(tài)，通過專用示波器可以測得電壓隨時間變化的信號波形，不同的鏈路故障有不同的波形特征，因此，常作為車載網(wǎng)絡故障診斷依據(jù)。而很多情況下在分析透徹電路原理后，針對網(wǎng)絡鏈路的短路、斷路等故障，往往通過萬用表即可確定故障原因和部位，更加直觀、便捷。

關于車載網(wǎng)絡系統(tǒng)檢修，要掌握總線工作原理和各控制單元之間的邏輯聯(lián)系，車輛出現(xiàn)故障時要理清思路，了解故障現(xiàn)象，并依據(jù)此現(xiàn)象，按照供電線路、網(wǎng)絡通訊、控制單元本身等方面逐步分析判斷和排查，縮小故障范圍，鎖定故障原因，可以減少故障檢測與維修耗費時間和成本。通過列舉的該故障案例檢修過程，可以為汽車技術人員在實際診斷維修中提供一定思路和參考。

[1] 寧小剛,吳沖,張超東.吉利EV450的CAN總線故障 診斷思路與案例分析[J].汽車實用技術,2022,47(8): 150-155.

[2] 吳海東.汽車車載網(wǎng)絡控制技術[M].2版.北京:機械工業(yè)出版社,2019.

[3] 譚克誠,宛東.淺析汽車CAN數(shù)據(jù)總線工作原理[J].內燃機與配件,2018(9):50-53.

[4] 佘勇.汽車LIN總線故障診斷方法探索與案例分析[J].時代汽車,2021(16):171-172.

[5] 潘宗友,張永勤.車載網(wǎng)絡系統(tǒng)及其診斷分析[J].汽車實用技,2019,44(14):203-204.

[6] 劉麗華.車載網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)的鏈路故障及節(jié)點故障檢測方法[J].電子世界,2022(1):206-207.

Detection and Maintenance of on-board Network System Based on Typical Cases of Magotan B8 Comfort System

HU Xiaoxiao, WANG Xudong, YANG Shichuan*

( School of Automotive Engineering, Wuhan Vocational College of Software and Engineering,Wuhan 430205, China )

On-board network enables timely and efficient data exchange and information sharing among electronic control units on the vehicle, it is widely used and has a significant impact in the automotive field, and the troubleshooting of on-board network systems has become one of the skills that automotive maintenance personnel need to master. The article takes the Volkswagen Magotan B8 model as an example to introduce the basic structure of the controller area network(CAN) bus and local interconnect network(LIN) bus of the car's comfort system, and provides the fault diagnosis case. Based on the working principle and characteristics of the car's comfort bus system, the article analyzes and summarizes the troubleshooting ideas and methods, which can provide reference for automotive technicians to learn about in car networks, improve efficiency and quality in practical fault diagnosis.

On-board network system;CAN bus;Fault diagnosis; Case analysis

U463.62

A

1671-7988(2023)12-159-05

胡曉曉（1991－），女，碩士，助教，研究方向為新能源汽車，E-mail:3477621@qq.com。

楊時川（1991－），男，碩士，講師，研究方向為智能網(wǎng)聯(lián)汽車，E-mail:531827969@qq.com。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2023.012.030