基于LIN 總線技術(shù)的后視鏡控制策略及故障處理方法研究

周延藤， 趙 剛， 黃振峰， 劉 輝， 劉子通， 肖 曉

（1.陜西汽車集團(tuán)有限責(zé)任公司技術(shù)中心， 陜西 西安 710200；2.中汽研（天津） 汽車工程研究院有限公司， 天津 300300）

1 前言

后視鏡的主要作用是幫助駕駛員在行車時觀看后方車輛的行駛狀態(tài)，對汽車的安全駕駛有著舉足輕重的作用，是汽車的重要組成部分。由于卡車的底盤較高且后視鏡較大，手動調(diào)節(jié)后視鏡操作不方便，為了滿足客戶的使用需求，市場上一些高端卡車都配置了后視鏡電動調(diào)節(jié)裝置，這樣即使駕駛員在行車過程中，也可以根據(jù)自己的實(shí)際需求，通過后視鏡調(diào)節(jié)開關(guān)來調(diào)節(jié)左右兩側(cè)后視鏡的角度。

目前市場上常見的技術(shù)方案是后視鏡調(diào)節(jié)開關(guān)組與車身控制器之間通過硬線連接，車身控制器與后視鏡調(diào)節(jié)電機(jī)之間也是硬線連接，這就造成車身控制器針腳占用過多和線束過多的問題；為了解決這一問題，本文介紹了一種基于LIN總線技術(shù)的后視鏡調(diào)節(jié)策略及故障處理方法。

2 控制策略

2.1 系統(tǒng)組成

后視鏡調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括：后視鏡調(diào)節(jié)電機(jī)總成、整車控制模塊VCU、后視鏡調(diào)節(jié)開關(guān) （LIN開關(guān)組）、線束、電源模塊、一鍵啟動模塊PEPS、智能鑰匙等。后視鏡控制原理框圖如圖1所示，各部分功能介紹如下。

圖1 后視鏡控制系統(tǒng)工作原理圖

1） 整車控制模塊VCU：為左右兩側(cè)后視鏡控制的核心部件，內(nèi)部集成了后視鏡控制的功能邏輯。在輸入端采集電源擋位信號和后視鏡調(diào)節(jié)開關(guān)的輸入信號 （開關(guān)信號為LIN報文） 并發(fā)送控制指令，其中A5為LIN開關(guān)組提供12V電源，A6為LIN開關(guān)組提供模擬搭鐵，A7為LIN總線；在輸出端是調(diào)節(jié)電機(jī)總成的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，接收到控制命令后，執(zhí)行相應(yīng)的驅(qū)動動作 （根據(jù)指令控制B3、B4、B5、B6、B7、B8、B9、B10的輸出狀態(tài)變化，表現(xiàn)形式為左/右后視鏡的上/下/左/右調(diào)節(jié)）。

2） 后視鏡調(diào)節(jié)開關(guān)組：為LIN開關(guān)組，為從節(jié)點(diǎn)，VCU為主節(jié)點(diǎn)。當(dāng)駕駛員操作后視鏡調(diào)節(jié)開關(guān)時，開關(guān)組在LIN總線上發(fā)送左側(cè)或者右側(cè)后視鏡上下左右調(diào)節(jié)的信號。

3） 線束：將各零部件連接起來，用來傳遞輸入和輸出信息。

4） 電源模塊：為控制器提供電源。

5） 一鍵啟動模塊PEPS：控制整車上下電，同時將當(dāng)前電源擋位信號發(fā)送給VCU。

6） 智能鑰匙：一鍵啟動模塊PEPS在整車上電過程中必須與智能鑰匙經(jīng)過驗(yàn)證，才能完成上電。

VCU與后視鏡開關(guān)之間的通信遵守LIN協(xié)議，VCU與PEPS之間的通信遵守CAN協(xié)議。

2.2 控制策略

2.2.1 后視鏡調(diào)節(jié)方向定義

1） 后視鏡向上調(diào)節(jié)：后視鏡向上調(diào)節(jié)置高、后視鏡向下調(diào)節(jié)置低。

2） 后視鏡向下調(diào)節(jié)：后視鏡向上調(diào)節(jié)置低、后視鏡向下調(diào)節(jié)置高。

3） 后視鏡向左調(diào)節(jié)：后視鏡向左調(diào)節(jié)置低、后視鏡向右調(diào)節(jié)置高。

4） 后視鏡向右調(diào)節(jié)：后視鏡向左調(diào)節(jié)置高、后視鏡向右調(diào)節(jié)置低。

2.2.2 后視鏡向上/下/左/右調(diào)節(jié)

1） 滿足下列所有條件時，驅(qū)動后視鏡向上/下/左/右調(diào)節(jié)：①點(diǎn)火開關(guān)處于ON擋；②左/右后視鏡選擇開關(guān)有效；③后視鏡向上/下/左/右調(diào)節(jié)開關(guān)信號為有效。

執(zhí)行動作：驅(qū)動對應(yīng)側(cè)后視鏡向上/下/左/右調(diào)節(jié)。

2） 滿足下列任一條件時，關(guān)閉后視鏡向上/下/左/右調(diào)節(jié)：①點(diǎn)火開關(guān)離開ON擋；②后視鏡向上/下/左/右調(diào)節(jié)開關(guān)信號為無效；③后視鏡到達(dá)上/下/左/右停止位置。

執(zhí)行動作：停止后視鏡向上/下/左/右調(diào)節(jié)。

3 案例

一輛2020年5月出廠的某純電動輕卡，目前已行駛12萬公里，客戶反饋，操作后視鏡調(diào)節(jié)開關(guān)，主駕側(cè)后視鏡可以正常響應(yīng)上下左右調(diào)節(jié)，但是副駕側(cè)后視鏡無響應(yīng)。

3.1 故障診斷和分析

通過實(shí)車驗(yàn)證副駕側(cè)后視鏡不能調(diào)節(jié)的故障，現(xiàn)象與駕駛員反饋一致，檢查時發(fā)現(xiàn)，在ON擋電時，操作后視鏡選擇開關(guān)，選擇右側(cè)后視鏡，操作右側(cè)后視鏡調(diào)節(jié)開關(guān)后，右后視鏡無反應(yīng)，但是操作主駕側(cè)后視鏡調(diào)節(jié)開關(guān)，主駕側(cè)后視鏡可以正常調(diào)節(jié)。

通過對后視鏡系統(tǒng)的原理和結(jié)構(gòu)的了解，針對車輛的故障現(xiàn)象，分析后視鏡不能工作的原因可能有：①VCU控制模塊故障；②后視鏡調(diào)節(jié)開關(guān)組故障；③開關(guān)與VCU之間相關(guān)線束故障；④電機(jī)總成與VCU之間相關(guān)線束故障；⑤電機(jī)總成故障。

3.2 故障診斷流程

根據(jù)故障現(xiàn)象，結(jié)合后視鏡調(diào)節(jié)系統(tǒng)工作原理，從控制器輸入和輸出端電路分析，設(shè)計(jì)出后視鏡系統(tǒng)故障的診斷流程，如圖2所示。

圖2 后視鏡調(diào)節(jié)系統(tǒng)故障診斷流程

3.3 故障排查

根據(jù)故障分析的可能原因進(jìn)行排查。

1） 使用CANoe對VCU進(jìn)行診斷，讀取故障碼，發(fā)現(xiàn)VCU沒有故障碼。

2） 使用CANoe讀取LIN總線的后視鏡調(diào)節(jié)開關(guān)報文，操

作開關(guān)組選擇右側(cè)后視鏡，操作上下左右按鍵后，開關(guān)信號隨開關(guān)操作變化而變化，說明開關(guān)組正常。

3） 操作開關(guān)組選擇左側(cè)后視鏡，操作上下左右按鍵后，VCU可以正常驅(qū)動左側(cè)后視鏡動作，說明VCU輸入端LIN模塊工作正常。

由此可以判斷該問題的故障范圍在VCU輸出執(zhí)行端、輸出側(cè)線路和電機(jī)總成方面。

首先，拆卸副駕側(cè)后視鏡總成，測量副駕側(cè)電機(jī)總成1號針腳與VCU的B插件的7號針腳線束導(dǎo)通，測量電機(jī)總成2號針腳與VCU的B插件的8號針腳線束導(dǎo)通，測量電機(jī)總成3號針腳與VCU的B插件的9號針腳線束導(dǎo)通，測量電機(jī)總成4號針腳與VCU的B插件的10號針腳線束導(dǎo)通，同時測量線束是否與整車搭鐵導(dǎo)通，是否帶電壓，檢查線束端子是否存在松動現(xiàn)象，通過檢查確認(rèn)線束無問題。

其次，檢查副駕側(cè)電機(jī)總成，使用萬用表分別測量電機(jī)總成1和2、3和4針腳之間的電阻，結(jié)果顯示電阻為有限值，電機(jī)未出現(xiàn)開路或者短路的故障。

最后，為確定VCU的B7、B8、B9、B10針腳是否有輸出，將萬用表正極接B7號針腳，負(fù)極接電機(jī)B8針腳，未按下開關(guān)時，VCU輸出端無電壓，電壓為0V，為正常現(xiàn)象；按下右后視鏡選擇開關(guān)，按下向上、向下調(diào)節(jié)開關(guān)后，結(jié)果電壓為0；同時在臺架上進(jìn)行驗(yàn)證測試，結(jié)果表明，正常的情況是按下向上調(diào)節(jié)開關(guān)后，電壓變?yōu)?7.21V，如圖3所示；按下向下調(diào)節(jié)開關(guān)后，電壓變?yōu)?27.13V，如圖4所示；萬用表正極接VCU的B9號針腳，負(fù)極接VCU的B10號針腳，按下向左調(diào)節(jié)開關(guān)后，電壓變?yōu)?7.16V，如圖5所示；按下向右調(diào)節(jié)開關(guān)后，電壓變?yōu)?27.13V，如圖6所示。因此，可以判斷是VCU內(nèi)部存在電路故障，導(dǎo)致開關(guān)按下后，驅(qū)動端為輸出。更換VCU后，后視鏡調(diào)節(jié)恢復(fù)正常。

圖3 向上調(diào)節(jié)開關(guān)按下后正常電壓值

圖4 向下調(diào)節(jié)開關(guān)按下后正常電壓值

圖5 向左調(diào)節(jié)開關(guān)按下后正常電壓值

圖6 向右調(diào)節(jié)開關(guān)按下后正常電壓值

4 總結(jié)

采用LIN總線技術(shù)的開關(guān)組的控制策略，可以有效地節(jié)約線束和控制器的針腳，同時開關(guān)組在不增加線束和控制器的針腳條件下，還可以集成更多的開關(guān)功能。

在解決后視鏡調(diào)節(jié)故障問題時，關(guān)鍵在于一是熟練掌握后視鏡控制系統(tǒng)的工作原理，二是熟練運(yùn)用CANoe和萬用表等測試設(shè)備。通過分析數(shù)據(jù)和故障現(xiàn)象，形成一個清晰的故障排查思路，與臺架測試進(jìn)行相互驗(yàn)證，快速確定故障點(diǎn)；同理上文中提出的分析問題的方法可以擴(kuò)展應(yīng)用到排查其他車身控制問題的過程中。