淺談車載網絡態勢下的修車新思維（上）

◆文/遼寧　張憲輝

淺談車載網絡態勢下的修車新思維（上）

◆文/遼寧張憲輝

隨著汽車功能的不斷豐富和發展，各種電子控制系統在車輛上的應用與日俱增，傳統的線路連接方式已經無法滿足電氣系統日益豐富的要求，由此，車載網絡系統應運而生。短短幾年間，網絡技術在汽車上就得到了廣泛而普遍的應用。然而，也正是由于車載網絡系統的應用，使得汽車維修技術從邏輯思維層面發生了根本性的改變。

一、車載網絡系統與傳統電控系統的比較

車載網絡系統也稱車載總線系統，從其硬件組成來看，主要包括若干個模塊（即各系統的電控單元ECU）、節點（如智能傳感器、智能開關等小的模塊）、總線或網關（只有存在不同類型的總線或不同的通訊協議時，網關才被應用到車載網絡之中）等，由數據總線將這些模塊、節點或網關按照一定的連接方式（稱為總線拓撲結構）構成一個車載的局域網絡。

從圖1中可以看出，車載網絡系統的每個模塊、節點都通過總線連接到一起。總線相當于一條信息高速公路，每個模塊（或節點）都可以將信息發送到總線上，也都可以從總線上接收需要的信息。因此，一個模塊（或節點）所發送的信息可以由多個模塊或系統來共享，這就是車載網絡系統所具有的“信息共享”的特有功能。車載網絡系統的這種結構和功能特點，使得其與傳統汽車電控系統存在巨大差異。

1.系統關聯性的改變

在傳統的汽車電控系統中，各系統的控制和功能基本是相互獨立的，彼此之間沒有必然的聯系。以冷卻液溫度為例，在傳統的汽車電控系統中（如圖2所示），會有一個專門的冷卻液溫度傳感器將冷卻液溫度信號傳送給發動機控制模塊ECU，用于冷車高怠速、混合汽濃度、點火正時和冷卻風扇等方面的控制，還會有一個水溫感應塞將冷卻液溫度信號發送給儀表，用于指示冷卻液溫度。故此，同樣是冷卻液溫度信息，發動機控制模塊ECU和儀表之間卻使用了相互獨立的兩套系統，這也使故障診斷變得相對簡單、明確（兩套系統不相互影響）；還是冷卻液溫度，對于車載網絡系統而言則大相徑庭，如圖2所示，發動機上只安裝一個冷卻液溫度傳感器，該傳感器將冷卻液溫度信息發送給發動機控制模塊，發動機控制模塊又會將該冷卻液溫度信息傳輸到數據總線上，供汽車儀表模塊IPC和自動變速器模塊TCM等共享使用。因此，如果出現冷卻液溫度表故障，不僅要考慮儀表本身，冷卻液溫度傳感器、發動機控制模塊和總線線路等均在故障排查范圍之內，相較傳統的電控系統，排查范圍和排查難度都會增加。這也表明，由于系統關聯性的變化，使得車載網絡系統的控制邏輯也有別于傳統的電控系統。

2.元件結構性和功能性的改變

從上述的例子中，我們還可以深入探究車載網絡系統在元件結構性和功能性方面發生的改變。仍以汽車儀表為例，在傳統的汽車電控系統中，汽車儀表就是各種儀表、指示燈、報警燈的集合體，是單純的電氣儀表，與電控模塊沒有一點瓜葛；但是在車載網絡系統中，我們看到，汽車儀表已經是一個真正意義上的電控模塊了，它不僅能夠接收信息，還能發送指令，并能與其他電控模塊和診斷儀器進行必要的通訊。有些車輛甚至將汽車儀表用作網關，作為不同級別、不同協議總線間通訊的橋梁。在這樣設置的車輛中，如果拆下汽車儀表，車輛將無法正常運行。不僅電氣總成如此，就連小的電氣開關也為適應車載網絡系統而悄然發生著變化。以汽車的前照燈開關為例，在過去，該開關就是一個物理意義上的開關，如圖3（a）所示，用于控制前照燈電路的通與斷；但在車載網絡系統中，該開關已經進化成一個智能開關，如圖3（b）所示，它通過數據總線LIN線為車身控制模塊BCM提供前照燈信號的輸入，開關本身并不直接參與控制前照燈電路的通與斷。可見，隨著車載網絡系統的應用，汽車上原本的電氣總成、元件等大都向電控模塊演變。如果還是按照傳統方法對這些電氣總成或元件進行測試，不但會發生誤判，還有可能對它們造成損壞。

3.系統控制邏輯的改變

從前面所述系統關聯性的差異可以看出，在傳統的汽車電控系統中，無論是傳感器、執行器還是電控單元之間，都是普遍遵照電路回路的原則進行電路連接的，所以無論是查閱電路圖，還是分析電路故障，邏輯性直觀易懂；而車載網絡系統，由于總線的引入，使得原本需要幾條線路或是十幾條線路才能完成的功能，現在僅需要三四條線路（其中包括數據總線、電源線、搭鐵線等）就可以實現。由此，傳統電路中直觀易懂的特性已不復存在，控制邏輯也不再是一一對應的關系，而往往是一對多的關系。從這一點可以看出，在進行車載總線系統的故障檢修前，一定要先搞清楚系統的邏輯控制關系。

4.診斷設備的改變

對于傳統汽車電控系統的檢修，我們使用的診斷設備無非是診斷儀、萬用表、試電筆、示波器等，如果沒有故障信息，大家常常把萬用表作為最主要的檢測工具；但對于車載網絡系統，專用診斷儀和示波器則是系統故障檢修的最主要工具。這是因為數據總線和各個控制模塊的性能好壞直接影響著車輛整個網絡系統的運行是否正常。這就需要對數據總線和控制模塊間的通訊進行測試，測試的方式通常有兩種：一種是利用專用診斷儀對各模塊的通訊狀況進行測試；第二種是通過示波器對總線波形的測試來檢測總線線路是否正常。因此，在進行車載網絡系統故障檢修時，我們不能只強調萬用表的重要性而忽視了對專用診斷儀和示波器的利用。

二、檢修搭載車載網絡系統車輛的思路與方法

由于車載網絡系統所具有的“信息共享”的功能特點，使得當系統中的某一個模塊或某一處線路出現故障時，影響的不僅僅是這一模塊或線路本身，而且會衍射到其他系統，造成其他系統功能的異常，這是車載網絡系統車輛與傳統電控系統車輛在故障生成方面最本質的區別。對于傳統的電控系統車輛，故障信息是具體的、單一的、不衍射的（不會生成其他的故障信息）。仍以冷卻液溫度為例，“冷卻液溫度傳感器信號電壓過高”這一故障信息就指明了故障只與冷卻液溫度傳感器及線路有關，要么是傳感器電阻匝間斷路，要么是傳感器信號線斷路，故障范圍非常容易確定；而對于車載網絡系統車輛中涉及到總線方面故障的，其信息含義比較模糊、單一性差，存在故障衍射效應（在其他系統中也會造成故障信息的出現）。例如：“儀表數據輸出錯誤”這一故障信息所表達的含義，究竟是儀表ECU發送信息異常的節點故障還是總線傳輸故障？不得而知。如果是總線故障，具體部位在哪兒，也無法從故障信息中判斷得出，而且在其他系統的電腦模塊中也可能出現與之相關的故障信息。由此，故障究竟由哪個系統引起，就更加撲朔迷離，大大增加了故障排查的難度。

那么，對于車載網絡系統的故障究竟應該按照什么思路、采用什么方法才能把握住正確的排查方向，確定出真正的故障原因并實施檢修呢？下文將針對此內容進行詳細介紹與分析，供讀者參考。

1.認識車載網絡系統的故障類型

作為前提，首先應該知道總線系統的故障原因類型。通過前面對車載網絡系統的組成認識可知，其故障原因主要包括兩個方面：一是總線本身的線路故障（如斷路、短路等），稱為總線系統的鏈路故障；二是總線上所連接的各個模塊故障（如模塊自身故障、模塊的供電電源或搭鐵線路故障等），稱為總線系統的節點故障，在這其中，我們有時也將模塊的供電電源故障單獨劃分出來，稱為總線系統的電源故障。

2.熟悉車載網絡系統的故障現象

同傳統的電控車輛一樣，對于車載網絡系統的車輛，當其總線系統出現故障時，通常會有以下兩種類型的故障表現形式。

①儀表盤中的故障報警燈或信息指示燈亮起，或是在信息中心顯示故障提示信息；

②沒有異常的故障報警信息，但車輛某些系統的功能出現異常，如出現儀表失靈、發動機加速無力等癥狀。

3.車載網絡系統的故障診查思路

（1）問診

結合對故障現象的觀察，診斷工作的第一步一定是“問診”。“問診”就是與車主進行關于車輛故障相關內容的交流，如“故障是在什么條件下（時間、環境、路況等）出現的？故障出現時都有哪些表現？故障出現是持續的還是間歇的？有規律可循嗎？……”。通過“問診”可以獲取車輛故障的第一手資料，為后續準確圈定故障原因的范圍提供有力依據。（未完待續）

（作者張憲輝單位：大連職業技術學院）