卡車制造端的電氣故障分析與排除（八）

高恩壯，程明賀，楊小峰，劉從萍

（一汽解放汽車有限公司，吉林 長春 130011）

1 前言

本文選取車輛是一款國Ⅵ排放的牽引車，新增了電子穩定性控制系統，同電子掃描雷達一樣，車輛出廠前需對其作標定，因此本文對卡車制造環節的標定失效模式作了較為全面的分析。

2 故障分析與排除

案例車型簡介見表1。

表1 常用氣體流量計優缺點分析

表1 案例車型簡介

2.1 下線時的電氣故障

2.1.1 故障現象

起動異常（ON擋起動）；儀表提示變速器系統故障并顯示變速器故障燈和VCU故障燈，但可以換擋行車。

2.1.2 原因分析

1）起動異常故障原因分析。本車采用常見的點火鑰匙，點火開關處于ON擋時發動機控制單元EMS、VCU等控制器已經進入工作狀態，如果此時再向VCU輸入起動信號即可起動發動機，因此可從起動信號接線方向查起，點火開關處的接線如圖1所示。

圖1 點火開關接線原理圖

2）變速器和VCU故障原因分析。導致變速器和VCU故障的原因很多，可先讀取二者的故障信息，確定問題排查方向。

2.1.3 排除過程

2.1.3.1 起動異常故障排除過程

拔下圖1中的熔斷絲后，點火開關撥至ON擋，此時無法起動，表明起動信號是通過點火開關傳遞的。拆下點火開關發現，其插接器的5、6孔接線顛倒。VCU、EMS等控制器由3孔的ON擋供電，因此在接線顛倒時并未受影響。接線修復后，起動正常。

仍以本車為例，如果該點火開關的4、6孔接線顛倒也將出現ON擋起動的現象，有興趣的讀者可自行分析。值得注意的是，ACC擋時，VCU、EMS等控制器未工作，此時不會起動。

另外本車的起動信號是經過熔斷絲傳輸的，如果該熔斷絲熔斷或者信號線斷開，將無法起動車輛，此時VCU、EMS也讀不到故障，這就需通過讀取動態數據流來排查了。

2.1.3.2 變速器和VCU故障排除過程

診斷儀讀取的VCU和TCU故障信息分別如圖2、圖3所示，都將故障點指向了換擋手柄。本車采用旋鈕式換擋手柄，手柄與VCU之間通過LIN線通信（本系列文章的第4篇中曾介紹過這種通信方式，故不再贅述），既然顯示換擋手柄節點丟失，可先檢查LIN線的連接情況。

圖2 讀取的VCU故障信息

圖3 讀取的TCU故障信息

將換擋手柄取下并測量LIN線電壓，測得電壓約為12V，表明電壓正常。由于LIN線電壓由VCU輸出，可基本認為VCU端正常。另外如果換擋手柄的供電、搭鐵異常也會導致換擋手柄無法工作，但該車能換擋行駛，表明手柄的供電和搭鐵應該是正常的。問題分析至此，再核對一遍換擋手柄的零件版本號，如果與生產信息系統相符則要考慮更換零件。核對發現手柄裝錯，實際裝車的手柄與VCU不匹配，其通信路徑為CAN線而非LIN線，更換正確版本的手柄后故障排除。

兩種手柄管腳定義如表2所示，插接器為10孔，預留孔位的序號及定義未體現在表格內，其中PWM信號為換擋裝置備用信號。

表2 兩種手柄管腳定義

該案例表明，該車型在換擋手柄處于工作狀態，只保留PWM信號是可以換擋行駛的，但會提示故障信息，而有些車型一旦LIN通信中斷則無法掛擋行駛。

2.2 靜檢時的電氣故障

2.2.1 故障現象

車載終端提示AVM控制器離線，如圖4所示；軸間差速鎖（以下簡稱軸差）指示燈常亮，喇叭工作異常。

圖4 AVM控制器離線故障

2.2.2 原因分析

1）全景影像故障原因分析。該車配備有AVM，其控制器接有通往攝像頭的四路LVDS視頻輸入和一路通往車載終端VIST的LVDS視頻輸出。全景影像離線故障的排查較為簡單，可從視頻輸出線連接、AVM控制器工作狀態入手。

2）軸差及喇叭故障原因分析。由于本車的軸差開關和喇叭轉換開關以及其他3個開關并列安裝在五聯開關總成內，安裝位置臨近可能出現混接的現象，因此先查看其故障現象。

2.2.3 排除過程

1）全景影像故障排除過程。由于AVM控制器的外圍附件較為容易拆卸，拆除后先檢查AVM控制器處的接線情況。發現控制器的插接器有一電線退縮，修復后故障排除。比對控制器管腳定義，該線為控制器的ON擋電，因此影像離線的故障原因就是ON擋電未接入，控制器不工作導致的。

2）軸差及喇叭故障排除過程。檢查發現，軸差開關未被按下時，儀表顯示其指示燈，按下該開關后，指示燈仍然亮；喇叭轉換開關不按下時（電喇叭擋），按下喇叭按鈕，電喇叭工作，將該開關按下時（軸差開關不按下），仍然是電喇叭工作，但軸差指示燈熄滅。由于這兩個開關狀態與故障現象存在一定關系，懷疑是開關混接的問題。

拆卸開關總成，發現軸差和喇叭轉換開關的插接器線束上貼有對應的圖案標簽，而且與開關logo一致，如圖5所示。但從插接器的接線數量來看即判斷出標簽貼錯，因為軸差開關為五線，而喇叭轉換開關為四線。將此二開關調換位置重新插接，故障排除，但故障現象產生的原因仍然值得分析，開關接線原理如圖6所示。

圖5 開關標簽貼錯

圖6 軸差及喇叭轉換開關接線原理圖

差速鎖工作原理已在上篇文章中介紹過，不再贅述。喇叭控制方式較為新穎，喇叭按鈕信號、轉換信號、電喇叭繼電器控制負端及氣喇叭驅動均由BCM控制。這兩個開關的3、6孔為背光指示燈，即使開關接錯也無影響，喇叭轉換開關的1孔空置，因此不作分析。當開關混接后，按照開關是否被按下，分析以下4種情形，約定開關按下的狀態為ON，反之為OFF。

情形1：軸差開關及喇叭轉換開關均未按下。

此時軸差開關各管腳互不連通，喇叭轉換開關的2、5孔連接，因此此時儀表顯示軸差指示燈，2x1線仍然可通過喇叭按鈕搭鐵，因此電喇叭工作正常。

情形2：按下軸差開關，喇叭轉換開關未按下。

此時軸差開關的2、5孔接通，1、2、4孔也接通，與喇叭轉換開關插接器對接后，對應著2x1線與Bx2線接通。按下喇叭按鈕時，Bx2通過2x1產生拉低信號，BCM驅動氣喇叭工作。同情形1一樣，儀表顯示軸差指示燈。

情形3：按下喇叭轉換開關，軸差開關未按下。

喇叭轉換開關被按下時，2、4孔接通，與軸差開關插接器對接后，5x6與5x4呈斷開狀態，差速鎖不工作，軸差指示燈熄滅。電喇叭工作正常。

情形4：軸差開關及喇叭轉換開關均被按下。

請讀者自行分析，結果就是軸差指示燈熄滅，氣喇叭工作正常。

2.3 動檢時的電氣故障

2.3.1 故障現象

坡道起步功能失效；儀表提示掛車ABS警報指示燈，如圖7所示；ESC標定失敗。

圖7 掛車ABS警報指示燈

2.3.2 原因分析

1）坡道起步功能失效原因分析

坡起功能原理接線簡圖如圖8所示。坡道起步功能檢查的步驟通常是：按下坡道起步開關，踩下制動踏板的同時掛入前進擋，松開手制動，輕踩油門踏板，儀表上的坡起指示圖標會閃爍，表明坡起功能激活。本車的坡起功能是由VCU通過CAN總線控制ABS為車輪施加制動力產生的，松手制動的過程是斷開氣手制動警報開關信號。各相關控制器的故障也會引起坡起功能失效，可先讀取其故障信息。

圖8 坡起功能原理接線簡圖

2）掛車ABS故障原因分析

對于牽引車而言，掛車ABS供電插座也是ABS的重要組成部分。以某品牌掛車供電供電插座（滿足ISO 7638標準）為例，其七芯管腳定義見表3。卡車制造端的牽引車并不連接掛車，該供電插座各接線呈“懸空”狀態。本車儀表顯示的掛車ABS故障燈的激活條件是：表3中5號管腳搭鐵（懸空時電壓約為24V）。而且本車的ESC標定失敗，也可能是該故障造成的。但掛車ABS報警指示燈點亮時診斷儀通常讀不到故障，因此排查時需查看掛車ABS供電插座及其線束連接情況。

表3 ABS供電插座管腳定義

3）ESC標定失敗原因分析

《營運貨車安全技術條件 第2部分：牽引車輛與掛車》（JT/T 1178.2—2019）中規定牽引車輛應安裝電子穩定性控制系統（ESC）。ESC是在ABS和ASR的硬件基礎上利用程序主動控制實現車輛縱向和側向的穩定。以某集成ESC功能的ABS為例，在系統總成方面增加了橫擺角速度傳感器（ESC模塊）、方向盤轉角傳感器（SAS模塊）以及相應的電控制動閥。

下線車輛需完成ESC標定，標定過程分為靜態的SAS標定和動態的ESC標定，前者是在方向盤對正狀態下完成SAS零位校準，后者標定過程涉及控制器的多組信號，包括方向盤轉角、橫向加速度、各車輪輪速等。在SAS標定成功的前提下，ESC標定失敗的原因有以下幾種情形，見表4。

表4 案例車故障及成因統計

表4 ESC標定失敗常見原因

ESC模塊與控制器間有4根接線，分別為供電、搭鐵、CANH和CANL，不同品牌ESC的管腳定義會有不同，該處的電路故障是可通過診斷設備讀取出來的。

另外ESC模塊監測的是車輛橫擺角速度，它的安裝定位須符合要求。通常安裝在車架橫梁后表面，且要滿足繞各軸向的角度公差，因此該模塊常在零件表面標有指示箭頭，如圖9所示。

圖9 某ESC模塊安裝要求及實物狀態

生產過程中同一零部件可能來自多家供應商供貨，對于ESC模塊而言，不同版本的ESC模塊因外觀相似、插接器規格相同，被錯誤裝車后導致其與控制器無法匹配，進而導致無法標定。

另外常規的輪速故障、電磁閥故障也會影響標定，這類故障通常會導致儀表顯示ABS、EBS故障指示燈。ESC是一種車輛主動安全功能，其工作狀態下可主動地控制電磁閥動作，且不能導致車輪抱死，就需要采集各輪速信號，因此ESC標定的前提是要確保控制器無實體故障。就本車而言，掛車ABS故障也可能導致ESC無法標定，應當先排除該故障后再作ESC標定。

ESC的動態標定時需要滿足車速、直線段長度和180°轉向的要求。標定過程中曾出現控制器無故障，但制動燈常工作導致無法標定的案例。由于操作者并未踩下制動踏板，車輛制動系統并未實施制動，究其原因在于制動踏板頂桿連接制動閥，制動閥則控制制動氣路實施制動，但制動踏板被踩下時也會觸發制動燈開關，制動燈開關信號傳輸給BCM并驅動制動燈。制動燈開關觸發時需要的踏板行程通常小于行車制動，這就要求制動燈開關裝配時需調整到合適位置，確保開關觸頭狀態正常。故障車的制動燈常工作就是制動燈開關的裝配間隙過小所示，開關觸頭被常壓入開關體，某型號制動燈開關圖紙及實物如圖10所示。

2.3.3 排除過程

圖10 制動燈開關圖紙及實物

1）坡道起步功能失效排除過程。按照正常步驟檢查坡起功能時發現，按下坡起開關后儀表顯示指示燈，松開手制動時并踩油門踏板，指示燈并未閃爍，且VCU、TCU及ABS均無故障。再次觀察儀表發現，駐車時，儀表上并不顯示駐車制動指示燈。檢查駐車用差動式繼動閥發現氣手制動警報開關處線束縮針，導致VCU無法監測到該開關由閉合到斷開的過程。

2）掛車ABS故障排除過程。首先用診斷儀連接ABS控制器，讀取的故障信息為：電子穩定控制模塊（ESC）故障—重新標定，即讀不到掛車ABS故障。將掛車ABS供電插座拔下查看未見異常，用萬用表測量插座5號孔的電壓約為23.25V，也是正常的，又測量了其他孔位的電壓也未見異常。但發現有水由插座孔位中流出，將插座內的水甩出后再安裝回原位，儀表不再顯示掛車ABS警報指示燈，表明是整車淋雨過程中雨水滲入到插座孔位中導致連電所致。如圖11所示。

圖11 掛車ABS供電插座

3）ESC標定失敗排除過程。將掛車ABS故障排除后，車輛再次路試標定ESC，但ESC故障燈仍未消失即無法“跑滅”。再次讀取ABS故障信息如圖12所示，該信息將故障出處指向了檢測側向加速度（橫擺角速度）的ESC模塊。檢查發現，ESC模塊被倒置安裝，這樣的安裝方式計算出來的側向加速度與方向盤轉角、轉向時的輪速差反映的數值相反，以致于無法通過標定。將ESC模塊正確安裝后，再次標定，故障排除。

圖12 ABS故障信息

2.4 分析小結

3 總結

卡車制造端的電氣故障現象往往令人困惑，本車的異常起動就是一個例子，除此之外還有無法斷電和發動機不熄火等。重卡配置ESC功能已成趨勢，因此本文還重點分析生產過程中ESC無法標定的原因，其中掛車ABS供電插座的進水連電問題應當引起工藝技術人員關注，并制定必要的防水措施。