一種ABS 控制器相關故障問題研究

2022-02-14 07:37:12馬伯祥陳樹星張麗波聶澤宇段沖磊李志寧

汽車電器 2022年1期

馬伯祥，陳樹星，張麗波，王鑫，聶澤宇，段沖磊，李志寧

（一汽解放商用車開發院，吉林長春 130011）

乘用車上的儀表和其他控制器之間存在功能關聯，如ABS （防抱死控制器）、 Airbag （安全氣囊控制器）等。一個控制器發送異常的總線信號，可能導致另外一個或多個相關的控制器發送故障。本文從試驗車輛上故障現象出發，復現并分析定位問題，提出控制器的改進方案，達到處理問題、提高可靠性目的。

1 故障現象

在車輛下線檢測過程中，試驗車上發現如下問題：試驗車輛在點火起動之后，儀表顯示屏點亮ABS報警燈。用診斷儀讀取到以下2個故障碼：故障1——ABS報出低電壓故障（故障ID=0xC00700）；故障2——Airbag 報出ABS 的Checksum_Front校驗和算法錯誤故障（0xD65183）。

2 問題復驗、定位

2.1 處理策略

1）故障1，同時滿足下述4個條件， ABS報低電壓故障（故障ID=0xC00700）： ①診斷服務沒有禁止DTC； ②當前無BUSOFF故障發生； ③當前ABS報文沒有丟失； ④供電電壓低于9V。

故障報警狀態：當產生故障后點亮ABS報警燈。

2）故障2，滿足下述5 個條件， AIRBAG 報ABS 的Checksum_Front校驗和算法錯誤故障（故障ID=0xD65183）：①點火開關ON擋； ②9V≤電源范圍≤17V； ③診斷服務沒有關閉診斷功能； ④當前無BUSOFF故障； ⑤ABS的Checksum_Front計算錯誤。

故障報警狀態：未與報警燈關聯。

2.2 制定試驗項復驗問題

1）設置試驗初始狀態為點火開關ON擋，變速器擋位P擋，結合相關因素：點火開關狀態（OFF-ACC-ONSTART），車輛行駛（低速情況下，車速低于30km/h，正向和反向），變速器擋位（P-R-N-D擋），儀表報警規律。

2）在試驗車輛上連接CAN數據監測設備（VN1640），記錄網絡數據，連接車輛診斷儀讀取診斷數據。

3）按照試驗項，順序進行試驗1～8。

試驗1：點火開關ON擋，用診斷儀清故障，儀表顯示屏ABS報警燈熄滅。讀故障，顯示無故障。

試驗2：原地操作切換變速器擋位P-R-N-D擋；在每個擋位上停留2min并讀故障，顯示無任何故障。點火開關狀態（OFF-ACC-ON）切換，在每個擋位上停留2min并讀故障，顯示無故障。

試驗3：點火開關切換ON-START （車輛起動），儀表顯示屏點亮ABS報警燈。讀故障，顯示故障1。

試驗4：清故障，原地操作切換變速器擋位P-R-N-D擋；讀故障，顯示無任何故障。

試驗5：車輛D擋位行駛（車速低于30km/h），讀故障，顯示上述故障2。

試驗6：車輛行駛，用診斷儀清除故障，儀表顯示屏ABS報警燈熄滅，讀故障，顯示故障2。

試驗7：車輛停止，讀故障，顯示無故障。

試驗8：車輛R擋位行駛（車速低于30km/h），讀故障，顯示上述故障1、故障2。

2.3 分析、定位問題

2.3.1 回放數據，排查問題原因

試驗1：點火開關ON擋時，車輛無故障。

試驗2：變速器擋位變化和點火開關擋位時，車輛無故障。

試驗3：故障1與點火狀態有關，需要通過試驗9 （在試驗3基礎上增加ACC-START條件）、試驗10 （在試驗3基礎上增加OFF-START條件）、試驗11 （在試驗3基礎上增加STRAT-OFF條件）數據進行驗證。

試驗4：故障1和故障2在車輛點火后與變速器擋位變化無關。

試驗5、 6、 7、 8：故障2和車輛行駛狀態有關（變速器D/R），和車輛車速、輪速有關（車速和輪速都不為默認值）。

2.3.2 歸結問題方向

重復上述試驗1～8，故障顯示規律化，排除儀表顯示因素、變速器因素（通過讀故障發現：換擋過程沒有引入故障），結合診斷策略歸結問題為以下： ①故障1和車輛點火相關，具體為：當點火開關切換ON-START或OFF-START或ACC-START，車輛報出故障1。 ②故障2和車速、輪速相關，當變速器擋位為D/R擋，并且車輛行駛情況下，車輛報出故障2。

2.3.3 復驗并定位問題

1）故障1：在試驗車輛上連接示波器監測整車電源狀態，連接CAN監測設備（VN1640）記錄測試數據。當點火開關切換ON-START，在發動機起動過程中，發現電壓低于9V（圖1中紅色為電壓波形，最低點約8.5V，綠色為發動機轉數），達到了故障1的報警條件， ABS控制器報出低電壓故障。

圖1 車輛起動過程電壓波形圖

2）故障2：連接CAN設備監測ABS的Checksum_Front校驗和數據（校驗和算法為： Checksum_Front=字節1異或字節2....異或字節7），涉及到的字節1到字節7信號包含車速值、左前輪速值、右前輪速值、左后輪速值、右后輪速值，經計算， Checksum_Front信號值正確，排除ABS控制器問題，問題歸結為Airbag控制器誤判。

在試驗車輛連接CANApe標定監測設備，監測Airbag關于故障2狀態標示位（當故障2產生時，狀態標示位=1；當故障2消除時，狀態標示位=0），重復試驗5～8。

車輛行進過程中，狀態標示位=1，確認Airbag報故障2與車輛行進和算法相關；查看Airbag接收ABS數據后處理方式，如圖2 所示， ABS 發送報文的第23bit、 39bit、 55bit、60-63bit位為保留位，當Airbag接收到ABS發送的報文后，按照和ABS同樣的算法進行運算（Checksum_Front=字節1異或字節2....異或字節7），但是Airbag對于保留位采取默認為0值進行計算，實際上ABS在車輛行駛后保留位第60-63bit數據變化（ABS內部算法應用，此時60-63bit數值不為0），導致Airbag 計算值與報ABS 不符， Airbag 報ABS 的Checksum_Front校驗和算法錯誤故障。

圖2 ABS相關報文信號位設置

3 問題改進

3.1 故障1整改方案

1）方案1：更改2.1中條件④的供電電壓值到點火電壓值以下（比如8V，此項需要具體發動機點火標定數據）。優點是限制了ABS在車輛點火過程當電壓低于9V時報低壓故障；不確定因素是試驗用車的電池性能不一致，本車點火電壓低壓達到8.5V，其他有可能出現低于此值情況（比如7V），此時如定義8V為限值則滿足不了要求。

2）方案2：在2.1故障處理策略里加入第5條：當發動機轉速＞0時，需要車速＞8km/h才報警。原因為當車輛ON擋靜止（發動機轉速=0）可能出現電壓過低，比如低于8V情況，此時可以報警；當車輛點火過程，發動機轉速＞0，但是車速=0，所以此時的低壓不會產生報警。而且當車輛行駛后，雖然發動機轉速＞0且車速＞0，但由于行車過程對電池充電，電壓會迅速上升到正常工作狀態。

比較方案1和2，由于方案1會引入電池性能因素，所以選擇方案2。