奔馳網絡架構發(fā)展與典型故障案例(下)

◆文/河南 劉勤中

(接上期)

案例3 2019款奔馳GLC260L發(fā)動機無法啟動

故障現象

一輛2019款奔馳GLC260L 4MATIC (CODE 809)，搭載274 920型發(fā)動機，VIN/FIN碼LE42531461L＊＊＊＊＊＊，行駛里程為43 104km，該車發(fā)動機無法啟動，且儀表臺上出現各種報警信息。

故障診斷與排除

該車是被拖車拖入店內的。通過檢查發(fā)現故障很容易再現，按啟動按鈕時，有時出現無反應、擋位不顯示、座椅無法移動、后視鏡無法折疊、車窗玻璃無法升降、鎖車解鎖轉向燈不亮等異常現象，且儀表臺出現各種報警信息。

詢問車主得知，該車沒有在特殊條件下(涉水、極限越野等)使用的記錄，但加裝了360全景系統(tǒng)。

連接診斷儀進行快速測試發(fā)現，車內控制器區(qū)域網絡(CAN B)上的所有控制單元均無法連接；電子點火開關N73存儲有1個當前狀態(tài)的故障碼：U001988-車內控制器區(qū)域網絡(CAN)通信存在故障，總線關閉；傳動系統(tǒng)控制單元N127和發(fā)動機控制單元N3/10都設置了當前狀態(tài)的故障碼：U014087-與信號采集及促動控制模組的通信存在功能故障，信息缺失；組合儀表A1、氣囊控制單元N2/10、駐車系統(tǒng)控制單元N62和轉向柱模塊N80都設置了當前狀態(tài)的故障碼：U014187-與前部信號采集及促動控制模組的通信存在故障，信息缺失；組合儀表A1還設置了當前狀態(tài)的故障碼：U014287-與后部信號采集及促動控制模組的通信存在故障，信息缺失；電控車輛穩(wěn)定行駛系統(tǒng)ESP控制單元N30/4設置了兩個當前狀態(tài)的故障碼：U0142FA-與后部信號采集及促動控制模組的通信存在故障、U0141FA-與前部信號采集及促動控制模組的通信存在故障(圖20)。

圖20 故障車奔馳GLC260L內存儲的故障碼

查看故障車型整車網絡示意圖(圖21)，車內控制器區(qū)域網絡(CAN B)共有兩個CAN分配器X30/32(位于左前門檻旁)和X30/33(位于右前門檻旁)。CAN B網絡癱瘓，總線關閉故障的可能原因有：CAN B線路故障，如CAN H/L數據線對地或對正極短路、互短；CAN B分配器故障，如進水腐蝕；CAN B上的某個控制單元內部電氣故障。

對故障車進行斷電處理，故障依舊。掀開地毯，檢查位于左前門檻旁的車內CAN B分配器X30/32，沒有進水腐蝕跡象；測量CAN B網絡CAN H對地電壓0.4V，CAN L對地電壓0.3V，不正常，正常的載波電壓應為2.5V，查看波形也不正常(圖22)。

測量CAN B分配器X30/32的CAN H與CAN L之間的電阻，為60Ω，正常；測量CAN B單個線束對地電阻，顯示“OL”，說明沒有對地短路，正常，CAN H和CAN L之間沒有相互短路；從CAN B的分配器X30/32上逐個拔掉CAN線插頭，當拔下某個插頭后，儀表臺上突然顯示變速器擋位了，此時發(fā)動機也能正常啟動，CAN線電壓恢復正常，波形恢復正常(圖23)。

圖21 故障車奔馳GLC260L整車網絡示意圖

圖22 故障車車內CAN B網絡波形異常

進行快速測試，確認這是后部信號采集及促動控制模組(SAM)的CAN B插頭; 測量CAN B分配器X30/32到后SAM之間的電阻0.2Ω，正常；再將后SAM的CAN線插頭插回CAN B分配器X30/32，CAN B波形立刻出現明顯異常；挑出后SAM插頭上的CAN B的兩根信號線，再將后SAM的CAN B另一端的插頭插回分配器X30/32，此時可以正常啟動。由此可以判定，后SAM至CANB分配器之間的線束正常；檢查后SAM內部，無進水腐蝕或燒蝕的現象。

綜合以上檢測分析，該車故障原因是后部信號采集及促動控制模組(SAM)內部偶發(fā)性電氣故障導致CAN B癱瘓，從而出現有時候打不著車及各項舒適功能失靈的故障。更換存在電氣故障的后部信號采集及促動控制模組后試車，該車故障被徹底排除。

維修小結

對于CAN線的檢測，檢查CAN H和CAN L的數字信號平均電壓，只能判斷是否對地短路或對正極短路。即使電壓值在經驗值的正常范圍內，也不能確定CAN 通訊是否正常，而要接合電阻的測量，確認是否存在過大的接觸電阻，過大的接觸電阻會導致CAN通訊異常。CAN通訊最佳和最快的確認步驟是：先測量電阻確認的線路導通狀況，之后用示波器檢查CAN H和CAN L的波形。

經驗總結

通過上述3個案例可以看出，對于CAN線故障的檢測，一般包括電阻測量、電壓測量和波形檢測。

圖23 故障車車內CAN B網絡波形恢復正常

對于電阻測量，為了避免信號反射，在2個CAN總線用戶上分別連接一個120Ω的終端電阻。這2個終端電阻并聯(lián)，并構成一個60Ω的等效電阻。斷開車輛蓄電池的接地線，等待約3min，直到系統(tǒng)中的所有電容完成放電，再用萬用表電阻檔測量CAN L與CAN H之間的阻值。阻值在60±2Ω左右為有效模式；阻值為零說明CAN L與CAN H之間短路；阻值為“OL”，說明CAN L或者CAN H有斷路。

對于電壓測量，根據CAN總線喚醒的情況，用萬用表電壓檔測量CAN L與信號地、CAN H與信號地之間的電壓。正常情況下，CAN L與信號地的電壓為1.5±2.5V左右，一般實際測量值在2.4V左右；CAN H與信號地的電壓為3.5±2.5V左右，實際測量值為2.6V左右；CAN L和CAN H間的電壓應該為5V左右。如果電壓值為零，則說明與地線短路或線路斷路；如果電壓值大于5V，說明與電源短路。

通過示波器測量波形是最直觀和最準確的方法。如果發(fā)現CAN波形異常，除了CAN L或CAN H導線上可能存在短路或斷路故障以外，也可能是某個控制單元損壞，存在電氣故障。為了查找故障原因，建議進行下列檢測：

1.將總線用戶從CAN總線上依次拔下，同時觀察電壓或波形的變化，直至恢復正常，再通過診斷儀進行快速測試，看少了那個控制單元，從而找到故障原因(控制單元X)；

2.檢查通往控制單元X的CAN線是否短路或斷路；

3.如有可能，進一步拆檢控制單元X。

第4代網絡架構中出現的FlexRay是一個快速、確定性和容錯總線系統(tǒng)，其信號不是基于事件而傳輸，而是在固定的確定時間窗口期間傳輸，因此，可降低總線負載。時間窗口分為靜態(tài)和動態(tài)部分。為了提高抗干擾性，懸掛系統(tǒng)FlexRay由一條絞合雙芯數據線組成，連接的每個控制單元都能夠傳輸或接收數據，數據傳輸速率最高為10Mbit/s，屬于C+類網絡。

FlexRay采用線型拓撲結構，根據模塊的位置，每條FlexRay支路包括通用節(jié)點(U)、中間節(jié)點電腦(M)和終端節(jié)點(E)。

在汽車網絡系統(tǒng)中，為了避免信息傳到終端反射回來，對正在傳輸的信息造成干擾和影響，CAN總線聯(lián)網系統(tǒng)一般在傳輸終端設置終端電阻器，FIexRay總線也不例外。通用節(jié)點(U)的電阻為102Ω，中間節(jié)點(M)電阻為2 426Ω，終端節(jié)點(E)電阻為102Ω(圖24)，各電阻為并聯(lián)關系，完整支路的阻值約為45～55Ω。此外還有4個特殊的控制單元，既可以作為中間節(jié)點，也可以作為終端節(jié)點，分別是：N127傳動系統(tǒng)控制單元、N51/3主動車身控制系統(tǒng)控制單元、N62駐車系統(tǒng)控制單元、N62/1雷達傳感器控制單元。它們內部既有2 426Ω的電阻，也有102Ω的電阻，作為中間節(jié)點時只連接2 426Ω電阻，作為終端節(jié)點時兩個電阻都并聯(lián)在電路中。

對于FIexRay總線故障的診斷檢測方法是：首先使用診斷儀讀取故障碼、查看數據流，然后分析電路圖并梳理邏輯關聯(lián)，最后進行綜合分析和判斷。具體的診斷步驟是：

1.首先測量FlexRay總線的信號電壓(平均值)，綠色BP線經驗值為2.53V，粉色BM線經驗值為2.58V。如果實測值為0，說明對地短路；如果實測值為12V，說明對電源短路。

圖24 CAN總線聯(lián)網系統(tǒng)終端電阻器

圖25 FlexRay電阻測量值對應故障點

2.通過查看電路圖，并根據快速測試的結果，確定在整條FlexRay支路的某個插接器或模塊處斷開，然后在斷開處的兩端測量FlexRay總線終端電阻阻值，分析和計算檢測結果，判斷總線故障原因，確定總線斷路點及短路點部位。如：斷開N73插頭，測量N80側的電阻，如果結果是1 138～1 270Ω，則說明是N30/4與N127之間出現斷路故障(圖25)。需要說明的是如果線路出現擠壓變形或插頭腐蝕等損壞情況時，在靜態(tài)模式(斷電)下電阻值可能位于公差范圍內，但在動態(tài)模式(工作)時電氣影響因素可能引起波涌阻抗提高，從而出現數據傳輸問題。

3.通過示波器HMS 990查看FlexRay總線波形。這種方法是奔馳廠家不推薦的，理由是FlexRay總線傳輸速度高，而示波器的帶寬不足，無法正常呈現波形。

總之FlexRay總線的檢測方法是：信號電壓和電阻的測量。

此外FIexRay總線電纜損壞修復必須使用熱縮管固定密封，不能簡單連接，以避免進水腐蝕，或接觸電阻過大而導致通信異常。(全文完)