基于CAN總線的乘用車電子電器故障分析方法

肖 珍，王詩豪，吳 磊

（神龍汽車有限公司，湖北 武漢 430056）

隨著車輛電器設備的增多，電器故障也相應增多，在診斷工作中時常會遇到某個電器設備不能正常工作，但是問題卻并不出在該電器本身，且長時間找不到故障原因。隨著汽車CAN總線的廣泛應用，電子設備之間的數據交互和共享大都通過CAN總線實現，電子設備的正常運行，除了需要電子設備本身沒有故障以外，還需要所有和該電子設備存在信息往來的設備提供了正確有效的數據信息。而電器設備與設備之間如何進行CAN總線通信，則需要對整車網絡拓撲圖非常熟悉，才能在診斷中抽絲剝繭找到真正的故障原因。本文通過東風自主品牌L60 和東風雪鐵龍C6車型上出現的2個電器故障分析案例，介紹汽車電器故障的分析方法。整車網絡拓撲圖如圖1所示。

圖1 整車網絡拓撲圖

1 東風自主品牌L60騾子車無法正確顯示M擋信息

1.1 車輛背景信息

該車是東風自主品牌L60適配DCT變速器正式裝車前為了便于系統驗證改裝的騾子車，原裝AT8 4速手自一體變速器，將車輛改裝為DCT 6速手自一體雙離合變速器后，變速器控制單元（簡稱BVA）被更換，行車控制單元（簡稱BSI）和發動機控制單元（簡稱CMM）更新了軟件和配置，以匹配新的變速器。待所有軟硬件更新完成后，車輛可正常起動，車輛各擋功能正常，但是擋位顯示信息僅能顯示P、R、N和D擋信息，當車輛至于M擋時，儀表板始終顯示D擋。

1.2 故障原因分析

對實車進行路試監測，故障始終存在，讀取整車故障日志，無變速器相關故障。在沒有故障代碼的情況下要找到問題原因，需要進一步弄清楚擋位信號在整車電子系統中的組成。根據整車網絡架構圖（圖1）可以發現，BVA通過CANI/S將擋位信號發送給BSI，BSI通過CAN INFODIV將擋位信號發送給儀表（簡稱，CMB）。

由于車輛可以正常顯示M擋以外的擋位信息，因此判定BVA、BSI和CMB可以正常進行網絡通信，為什么唯獨M擋的擋位信息不能正常顯示呢？通過對整個系統進行分析，存在以下4種可能性。

1）擋位開關故障：擋位開關沒有提供給BVA正確的M擋擋位信息。

2）BVA故障：BVA接收到了正確的M擋擋位信號，但沒有正確發送。

3）BSI 故障：BSI接收到了正確的M擋擋位信號，但沒有正確發送。

4）CMB故障：CMB接收到了BSI正確的M擋擋位信號，但沒有顯示正確。

1.3 相關數據采集與分析

通過檢測整個網絡上發送的擋位數據幀的正確性，可以確定是以上4種可能中的其中一種。首先需找到相關數據幀并了解其正確定義，其中BVA發送給BSI的數據幀是ID0x489，2個擋位信號是PROG_BV_SELECT 和POS_LEVIER_BV_AFFICH；BSI發送給CMB的數據幀是ID0x128，擋位信號是RAP_AFF_CMB。具體定義見表1。

表1 相關數據幀定義表

通過對數據車輛換擋時的數據進行采集，對表1中3個信號進行逐一分析如下。

1）POS_LEVIER_BV_AFFICH。通過擋位桿變換變速器擋位，信號POS_LEVIER_BV_AFFICH可以準確地發送各擋位信息。因此可以斷定換擋開關將正確的擋位信息通過硬線發送給了BVA ，可排除是擋位開關故障。

2）PROG_BV_SELECT。在BVA置于M擋位置時，信號顯示PROG_BV_SELECT= 0b00 ，而不是表1中定義“0b10”。因此可以斷定BVA發送的PROG_BV_SELECT信號錯誤。

3）RAP_AFF_CMB。BSI可以正確地輸出P、R、N 和D擋對應的信號值，但是不能正確地輸入M擋信號值，當變速器進入M擋后，該信號保持在D擋信號值不變。

由于BSI接收到BVA發送的PROG_BV_SELECT信號錯誤，因此要判斷BSI發送的信號RAP_AFF_CMB是否有問題，還需要進一步的驗證。

故障車輛CAN總線信息如圖2所示。通過圖2可以直觀地看到各信號值隨擋位的變化情況。

圖2 故障車輛CAN總線信息

為了進一步確定BSI發送給CMB的信號RAP_AFF_CMB是否是由于BVA發送的錯誤信號PROG_BV_SELECT導致，將通過模擬BVA發送正確的PROG_BV_SELECT信號進行驗證。

通過CANALYSER模擬BVA發送數據幀ID0x489，按照定義通過信號POS_LEVIER_BV_AFFICH發送不同擋位，并在變速器切換至M擋時，BVA發送正確的模式信號PROG_BV_SELECT=0b10，檢測BSI發送給CMB的信號RAP_AFF_CMB，發現M擋信號值正確發出，如圖3所示。

圖3 CANALYSER模擬后CAN總線信息

1.4 故障排除

通過上述分析，可以確定CMB不能正確地顯示擋位信息，是由于BVA發送給BSI的信號PROG_BV_SELECT在擋位模式發生切換后，輸出信號沒有隨之切換，因此問題原因是由BVA軟件缺陷導致。通過更改軟件，此問題在正式裝車前徹底解決。

2 東風雪鐵龍C6前霧燈無法點亮

2.1 臺架背景信息

在車輛正式裝車前，首先在臺架上檢測電子電器的系統功能是否完善。臺架是將所有電器設備通過線束連接起來并進行系統的功能驗證。在東風雪鐵龍C6電子電器臺架上進行功能驗證時，發現將轉向盤開關（后面簡稱HDC）置于前霧燈位置，前霧燈并不能被點亮，但是CMB能正常顯示前霧燈點亮標識。

2.2 問題分析

讀取臺架上的故障日志，沒有前霧燈相關故障。進一步分析需要弄清楚前霧燈在整車電子系統中的組成和工作原理。激活前霧燈步驟如下：保持位置燈或遠近光燈處于激活狀態，撥動前霧燈開關，HDC將激活信號發送給BSI ，BSI接收到信號后同時將信號發送給CMB，CMB接收到BSI的激活信號將點亮CMB上的前霧燈標識，前霧燈是由整車熔斷絲盒（簡稱BSM）驅動點亮，因此BSI將信號發送給CMB的同時將信號發送給了BSM，BSM在接收到BSI的信號后將點亮前霧燈。

由于車輛CMB可以正常顯示前霧燈激活信號，因此推斷HDC將前霧燈激活信號已正確發出，且BSI已正確接收到了該信號，初步判斷可能為BSI或BSM故障導致前霧燈無法點亮。

通過分析，只有在HDC激活前霧燈后監測BSI發送給BSM的數據幀的正確性，才可以斷定問題的具體原因。為了更直接地觀察到前霧燈激活的過程，這里將HDC發送給BSI的數據幀ID0x094、BSI發送給CMB的數據幀ID0x128 和BSI發送給BSM的數據幀0x007同步監測。前霧燈相關各數據幀的正確定義如表2所示。

通過HDC激活前霧燈，通過CANalyser監測BSI發送給BSM的數據幀0x007的變化情況，發現信號S_BROUIL_AV，RC_PWM_CVD 和RC_PWM_CVG始終信號值為0。因此可以斷定BSI發送給BSM的數據幀0x007不正確。前霧燈無法激活CAN總線信息分析如圖4所示。

表2 前霧燈相關數據幀信號定義

圖4 前霧燈無法激活CAN總線信息

為了進一步確定BSM和前霧燈是否存在問題，通過診斷工具CANALYSER 模擬BSI發送正確的信號給BSM，相關信號分別設置如下：S_BROUIL_AV=0B11 ，RC_PWM_CVD=100 ，RC_PWM_CVG=100，霧燈能夠被正常點亮。

2.3 故障排除

通過分析可以確定，該故障是由于BSI沒有正確地發送信號給BSM，導致前霧燈無法點亮。通過更改BSI軟件，該問題在C6臺架階段已解決。

3 結束語

通過掌握正確的電子電器診斷方法和知識，能夠幫助診斷人員快速而又精準地找到各類電子電器故障的原因，提高診斷效率。而如今整車龐大的電子電器系統通常讓診斷人員眼花繚亂，通過上述2個例子可以發現，在對電子電器進行診斷時，CAN總線給診斷工作帶來了極大的便利，診斷人員只需要在整車網絡架構中理清與故障相關的電器設備和網絡數據流向，通過檢測網絡上的相關數據幀，即可以鎖定故障范圍，而不需要在整車上將相關電器設備逐個拆解檢查，大大提高了工作效率和便捷性，也防止了在拆解過程中對車輛造成二次損壞。因此掌握整車網絡架構和CAN總線分析方法對于電子電器故障診斷是至關重要的。