某試驗車型間歇性無法啟動的問題分析

周亮　毛藝　仲秦　廖建造

摘 要：某機械鑰匙啟動配置的試驗車型有間歇性無法啟動發動機的現象，該車型配備網關，因此車上相應控制器節點之間的CAN報文接收都通過網關轉發功能來實現，在復現故障測試的過程中使用CANoe總線監控工具監控整車CAN總線網絡及網關的報文轉發狀態，分析并找出故障原因。

關鍵詞：網關 無法啟動 CAN總線網絡

Analysis of the Intermittent Failure to Start a Certain Test Vehicle

Zhou Liang，Mao Yi，Zhong Qin，Liao Jianzao

Abstract：The test model of a mechanical key start configuration has the phenomenon of intermittent failure to start the engine. This model is equipped with a gateway， so the CAN message reception between the corresponding controller nodes on the car is realized through the gateway forwarding function， and the fault is reproduced. During the test， the CANoe bus monitoring tool was used to monitor the message forwarding status of the vehicle's CAN bus network and gateway， and the article analyzes and finds out the cause of the failure.

Key words：gateway， unable to start， CAN bus network

汽車網關是整車CAN網絡系統的中心樞紐，在乘用車領域基本利用CAN及高于CAN以上傳輸速率形式實現各個控制器之間的通訊，控制器間錯綜復雜的交互導致整車一條CAN總線已經無法管理，通過網關可實現整車上多條CAN線之間的報文數據交互。例如：車身控制CAN、底盤控制CAN、動力總成CAN和娛樂CAN等幾條CAN總線，網關可以接收傳來的不同傳輸速率的信號，并把這些信號經過標準處理后傳送至整車網絡。

1 故障現象

某網關配置的試驗車型，該車型為機械鑰匙啟動車輛，車輛在P擋狀態下從OFF狀態擰動鑰匙至START檔位時，會偶發性地無法啟動發動機，發動機有明顯的點火聲，同時儀表伴隨顯示多個故障燈，將機械鑰匙恢復到ON檔時，重新啟動撥致START檔位，發動機依舊無法啟動;而在撥到OFF檔下電后重新啟動后，卻可以成功啟動車輛，繼多次相同操作后會偶發出現故障現象。

2 網關監控的原理

該試驗車型配備三條CAN總線，分別為1CAN、2CAN、3CAN三條CAN總線，通過CANoe總線監控工具設置3CAN通道的波特率為62.5k，其他兩路為正常的500k，網關故障時查看3CAN通道出現故障報文信息確定網關工作狀態，同時監控1CAN、2CAN的報文，確認1CAN上的防盜認證模塊與2CAN上的發動機控制模塊之間有關發動機防盜信息的報文交互情況，發動機控制模塊發出發動機防盜驗證請求后，防盜認證模塊也會有隨機數反饋。

3 故障分析

（1）首先確認啟動相關信號，利用CANoe總線監控工具后臺對相關數據進行回放，見圖1所示。從圖表可知，車輛復現故障時一直處于P擋狀態，三次試啟動過程中，鑰匙都發出有效的啟動信號，而發動機的運轉信號為無效，轉速信號顯示為200的轉速，無法達到啟動要求。后用萬用表測量車輛蓄電池電壓為12.46V，滿足車輛的啟動電壓要求，可判別故障與蓄電池電壓無關，見圖2所示。

（2）確認發動機防盜信息的驗證交互情況，通過CANoe總線監控分析工具回放相關信號，見圖3所示。圖中可知，在發動機控制模塊發出發動機啟動驗證請求時，防盜認證模塊沒有給出隨機數反饋，確認發動機防盜驗證失效。

（3）使用CANoe總線監控工具查看1CAN上防盜認證模塊2PCAN上發動機控制模塊的發動機防盜信息報文發送狀態。從數據顯示可知1CAN和2CAN網段上網關的網管幀并未發出，以及發動機控制模塊確實發出發動機防盜驗證請求的相關報文;目標網段位1CAN中接收節點為防盜認證模塊，而在1CAN上并未顯示發動機控制模塊發出的防盜驗證請求報文，證明該報文未被網關轉發，因此防盜認證模塊無法做出發動機防盜驗證反饋報文的回應。根據報文信息，故得知網關的工作狀態異常，無法對報文作出正常的轉發處理，從而影響接收端節點作出回應。

（4）通過CANoe總線監控工具調整3CAN的波特率為62.5k監控網關故障報文信息，同時使用示波器監控網關相關管腳的電壓值，示波器波形監控和網關故障時報文信息如圖4、圖5所示。圖4顯示網關的黃色線為網關1管腳波形，藍色線為網關2管腳波形，紫紅色線為網關3管腳波形，從示波器截取的信息可知由于網關3管腳噪聲較大，引起網關2管腳端輸入異常，從而網關1管腳電壓異常拉低，導致ESR0復位，同時從圖5中CANoe窗口顯示報文中Byte6值為0x02，表示發生ESR0復位。

（5）針對示波器采集到的對網關產生影響的電壓降情況，對故障網關進行了沿電源線的電瞬態傳導抗擾、除電源線外導線瞬態傳導抗擾這兩項零部件EMC試驗，全面覆蓋網關的所有針腳線束進行瞬態抗擾試驗，試驗結果顯示網關硬件可以承受瞬態電壓變化的影響。

4 解決方案

對于試驗故障網關零件，在車輛啟動時，網關對于KL15整體電壓波動過大導致MCU受網關1管腳信號波動，引發網關重置復位，因此網關工作狀態出現異常。對此，針對該故障試驗車型網關，零件設計方面對網關的休眠喚醒判斷機制作出更改，防止識別錯誤壓降導致網關休眠的情況發生。

5 結論

本文用基本的汽車CAN總線驗證方法解決故障試驗車型間歇性無法啟動發動機問題，利用CANoe總線監控工具采集故障試驗車輛啟動失效時報文信息，分析報文中相關信號的變化，逐步排查至具體問題模塊。此次試驗車輛啟動失效問題分析，對于CANoe總線監控軟件工具的分析功能得以有效充分的利用，同時也提高了試驗人員對于整車設計信號問題的處理能力，以及對于相關測試有了一定的基礎和要求。

參考文獻：

[1]辛豐強，薛飛，王東生等.PEPS系統車輛偶發無法啟動故障分析與排除[J].2018（05）35-37.