汽车电控系统检测与诊断方法探讨

蒋明侠　童敏敏

摘 要：汽车控制技术的高速发展，给驾驶员带来了无限的便利和乐趣。智能化操控平台、优越的驾驶环境、舒适的体验效果。同时也给汽车检测与维修提出了更大的挑战。本文通过介绍汽车电控技术的发展现状，分析阐述了目前国内主流的汽车电控系统主要结构、数据存储、故障检测与诊断方法。

关键词：电控系统；故障检测；诊断方法；存储；维修资料

中图分类号：U464 文献标识码：A

汽车电器系统已实现智能化控制，CAN总线技术已广泛应用于国内外的车型，各种先进的功能与部件油然而生。汽车构造也比以往复杂了许多，导致了故障点数量逐步增多，而检测与诊断需要用到的信息量也大大增加。怎样能够快速处理错综复杂的故障，并且能够综合利用各种检测诊断技术，是今后一段时期汽车电控系统检测与诊断中的继续解决的难点。

一、汽车电控技术的发展现状和电气结构

随着电子技术、计算机技术、传感器技术的高速发展，汽车电子控制成为汽车发展的主要趋势之一。近30年来的事实证明，汽车上各组成系统及零、部件产品所取得的重大成就和技术性能的改进，几乎都是应用电控技术的结果。传统的汽车电路主要采用点对点的布线方式。此布线方式使得整车线束杂且多，安装空间紧缺，故障维修难度增大。加上大量电子控制单元的引入，使得数据存储量庞大。传统的线束连接方式已远远不能满足车内外大量信息交换及共享的需要，现阶段市场上各主流品牌的汽车多数采用CAN总线网络和LIN总线网络相结合来进行电子信号的传输、逻辑判断和功能命令执行。CAN总线网络（Controller Area Network的缩写，控制器局域网络）的简称，是德国BOSCH公司开发的一种数据通信协议，它是一种多主总线，通信介质为双绞线、同轴电缆或光导纤维，能容纳多个数据节点、通信速率高达1Mbit/s、抗电磁干扰能力强。主要用于汽车上的发动机ECU、制动ABS、转向EPS等功能控制。LIN（Local Interconnect Network）是一种低成本的串行通讯网络，用于实现汽车中的分布式电子系统控制。传输速率最高可达20Kbit/s。LIN主要是为CAN总线）提供辅助功能，在不需要CAN总线的带宽和多功能的场合，比如电动车窗、车灯照明、空调控制、雨刮等通常使用LIN总线，这样可大大节省成本。汽车上的CAN网络和LIN网络主要功能应用和框架关系大致如图1所示。

汽车的电气结构主要是指全车的线束将各个传感器元件、逻辑运算处理单元和执行元件连接起来，实现功能控制。像车上的发动机控制系统、制动防抱死系统，灯光照明等多个系统分别拥有各自的逻辑运算处理单元，完成各自功能，属于并列关系，同时有的还要把一些参数信号放到CAN＼LIN通讯线上由其他模块进行采纳读取。由于有很多根线束需要连接，所以一般把分布位置距离近的线束包扎到一块，做成线束总成，如发动机线束总成、前部线束总成、仪表线束总成、底盘线束总成、门线束总成等。各个位置的线束总成又通过接插件互相联接起来形成一个整车电路。如图2宝骏730车型的前部线束总成，它分布在车体的前部发动机舱位置，连接了前照灯、保险盒、雨刮器、ABS模块、前轮轮速传感器、离合踏板位置传感器、油门踏板位置传感器等终端电气件；而发动机线束总成则连接了发动机控制模块ECU、节气门开度传感器、点火线圈、凸轮轴位置传感器、氧传感器终端电气件，它们之间留有一个插头互相连接，使得两个总成线束之间的CAN通讯、LIN通讯数据得以传输实现。其他部位的总成线束亦然。线束总成按车辆部位分段是因为汽车生产组装工艺要求，维修人员需要了解整车线束的大致结构才能进一步分析判断问题。

二、汽车电控系统检测数据的采集与存储

汽车电控系统检测数据主要来源于汽车电控传感器，通过传感器将模拟信号传输至ECU电控单元中。而电控单元也具有自诊断等功能，通过代码的形式将其存储在各个单元存储器中。存储在ECU中的数据可以被直接导入PC电脑中，也可导入故障诊断仪中进行分析，亦可通过故障诊断仪、网络打印机将故障现象打印出来进行直观分析，见图3。

三、汽车电气维修资料的准备

汽车上的电子功能应用越多，电气元件和电路就越复查，对维修人员的知识和能力要求也就越高，现阶段各大汽车厂商市场竞争激烈，新车型、新配置层出不穷，各厂家之间的汽车零件参数各自定义、技术保密。使得维修者原来已掌握的电气知识很快就会变得陈旧，不适应新的业务范围。因此，每一个维修人员应该保持持续学习的态度，不断更新自己的知识积累。笔者认为作为维修者应至少致力于储备以下几种电气资料和知识能力。

1 电路图册，看懂电路图

电路图册里面一般含有线束的定义、接插件端子的定义、搭铁点的分布、电路图等。每个车型的电路图册都会不一样，但大同小異。如图4，读者通过外后视镜接插件端子图的定义我们可以知道1号针脚控制上下调节信号、线束总成里面的黄色线负责传输该信号。而通过图5的电路图，我们可以知道倒车灯亮的工作原理，当驾驶员挂倒档时，倒档感应开关闭合，电讯号经线束传递到车身控制模块BCM，BCM接到信号后输出控制信号使倒车灯的点亮。这些电气信息一般都在各厂家发布的电路图册里，维修人员通过它才能了解车辆的电气控制原理，找出电气故障原因，在维修中少走很多弯路。

2 掌握如何用试灯、万用表、诊断仪等工具对电路进行检测的能力

汽车电气线路的断路、短路，电气元件的电阻等主要靠试灯和万用表的测试判断。诊断仪则主要用于诊断发动机控制模块、ABS控制模块等具有逻辑判断功能的模块其内部存储的数据信息，通过检测分析这些信息异常来判断故障原因，这些是经常要使用到的技能和手段。

3 维修手册

维修手册里面含有整车电气功能的介绍；电气元件的类型和工作原理介绍；零件的安装位置和拆卸、安装步骤；并且对诊断仪诊断出来的故障代码有详细的汉语释义，提供了产生该故障代码一些可能的原因因素和维修策略。这些对维修者有很大帮助和指引。

四、汽车电控系统故障诊断的方法

根据车载网络构成和布置形式，汽车电气故障检测维修主要从检查线路导通性、检查传感器元件和执行元件、检查各智能控制模块数据三方面入手分析解决问题。故障诊断有许多种方法，常用的诊断方法有直观诊断法、测试电流＼电阻＼电压法、故障码诊断法等。根据故障的不同，这些方法可以单独使用，也可以组合起来使用。

1 直观诊断法

通过问、看、听、摸、闻、试等内容的直观诊断，初步了解故障现象的特点，为进一步故障诊断提供的方向和初步的故障部位依据。

（1）问。问是通过对用户的询问了解汽车故障症状的过程，内容通常包括故障症状特征、故障发生的时间、频次、怠速还是行驶、冷车还是热车、直行还是转弯、车速高低、载荷、气候条件、道路情况等。另外还要了解汽车上次维护或修理的时间、内容。（2）看。直接观察了解故障车辆的型号以及外部零件是否正常。（a）查看故障车辆的品牌、型号、年款，确定其电控系统的类型。（b）查看部件有无丢失或明显损坏，特别是怀疑有故障系统的传感器和执行器部件。（c）查看线束和插接器有无明显损坏，插接器连接是否正常、可靠。（d）查看真空软管是否丢失、破损、插接是否可靠，是否插接错误。（e）打开空气滤清器，检查滤芯是否过赃，必要时更换。（3）听。是指听被检测系统工作的声音，例如听发动机有无爆燃、有无敲缸、有无失速、有无进气管回火或排气管放炮，空调压缩机有无异响、扬声器有无异响等。（4）摸。用手摸部件，判断是否过热；或者用手摸继电器，感知其振动判断继电器是否工作等。（5）闻。通过嗅觉感知是否有因过热而产生的焦糊味，或者有漏油的汽油味，或者燃烧不正常的废气异味等。（6）试。按照故障发生的条件，起动发动机运转或者驾驶车辆行驶，以便进一步确认故障。

2 测试电流＼电阻＼电压法

电器工作时都会有电流通过，汽车末端用电设备也一般都是有一定电阻，当设备或者通电线路出现故障时，可能会是断路、短路，此时的电流和电压也会异常。通过测试电流、电阻、电压是否异常可以帮助判断问题原因。

测试电流是否导通的方法：（1）跨接线法：用跨接线连接要检查的某一段电路或插头，可以检查电路是导通。（2）试灯法：在用电器的前端并联接上试灯，可以检查判断某一段电路的通/断。（3）测试电阻＼电压法：每一个汽车电气元件均有一定电阻值，通过维修资料了解电阻值是多少或者先测量其他正常车辆的相同的电气元件电阻值是多少，再对比两者阻值有无差异来判断故障原因。在汽车电路中，线束被刺破或者折断，往往引起断路/断路，此时通过测量电路电阻是否无穷大、电压是否是电源电压可以判断出原因。

3 故障码诊断法

所谓故障码诊断法，就是由自诊断系统存储在ECU的故障码，确定故障具体部位的方法。应用故障码诊断法诊断故障时，首先要从ECU存储器内读取故障码，然后根据故障码的含义，进一步确定故障的具体位置并排除故障，排除故障后再将ECU存储器内存储的故障码清除。

（1）读取故障码。一般使用通用诊断仪或专用诊断仪读取故障码。用通信线将诊断仪器连接到车辆上的诊断接口，进入操作界面，点击“诊断”即可。仪器读取故障码不仅可以显示故障码，还能显示故障码的含义。此外，使用诊断仪还可以读取冻结帧数据、数据流等，为故障诊断分析提供有效的信息。（2）确定故障的具体部位、排除故障。故障码只能指示故障的现象或者大致范围，不能指示故障的具体部位或者具体原因。因此，当读取到故障码以后，很重要的工作是确定故障的具体部位。例如，OBD-Ⅱ故障码P0120的含义是“节气门位置传感器信号不良”，说明ECU没有接收到正常的节气门位置传感器信号，该故障的具体部位可能是节气门位置传感器本身有故障，也可能是节气门位置传感器与ECU之间的电气线路有故障，或者是ECU没有为节气门位置传感器提供正常的参考电压和搭铁，因此，需要使用万用表、示波器等检测工具，检测节气门位置传感器、线路，确定故障的具体部位，才可能排除故障。（3）清除故障码。故障排除后，应清除故障码。清除故障码的方法有两种，一种是人工清除，另一种是用仪器清除。人工清除故障码的方法通常是断开被检测系统的ECU的常电源，这样ECU随机存储器就会断电而清除故障码。具体方法是将需要清除故障码的ECU的常电源电路的熔断器拔下10s钟以上。将蓄电池搭铁线拆下10s钟以上，也可以清除故障码，但这种方式也同时将其他系统的记忆清除，因此不建议使用这种方式。使用诊断仪清除故障码的方法，简单、安全，推荐使用以下主要以“五菱宏光车”一故障为例，简单介绍怎么运用故障码诊断法排除故障。（a）故障现象：客户反馈车辆在高速行驶过程中间隙性出现行驶无力，加速都超不过3000轉/分。市区低速行驶车辆正常。（b）故障分析：①车辆使用里程4000km，为新购车不久，可排除机械零件磨损老化的因素。②用五菱宏光X431专用诊断仪诊断发动机控制模块ECU有故障代码：P0327爆震传感器信号电路电压过低，见图8。③初步认为爆震传感器出现故障，于是更换一个新的爆震传感器。但是再次试车，故障又出现了。说明问题原因并不在此。④进一步再用五菱宏光X431专用诊断仪检测数据流。故障车：怠速时的爆震传感器的信号电压为：0.82V，加速到3500转/分的爆震传感器信号电压为：0.35V。正常车：怠速时的爆震传感器的信号电压为：0.82V，加速到 3500转/分的爆震传感器信号电压为：2.12V。对比数据发现两车的爆震传感器信号电压在加速时（3500转）电压有明显区别，一个是0.35V，一个是2.12V。⑤由于第3步已确认不是终端元件爆震传感器的原因，那么有可能是电路畅通性原因，查询五菱宏光电路图册，爆震传感器电子信号由传感器插头的1号、2号针脚和绿/白、黄/白两根电线进行传输。⑥进一步检查到爆震传感器的插头，发现故障车和正常车爆振传感器插接件针脚不一样，故障车的插头上面电线接在了2号、3号，维修资料标明应接在1号针脚和2号针脚才正确。（c）维修处理措施：将爆震传感器的插头上的电线纠正位置，试车后故障排除。这一问题的原因在于发动机线束总成零件的分支线束在生产过程中绑错了针脚。

结论

目前，我国汽车故障检测和诊断手段还不够先进，维修人员工程知识、理论水平也不够深入和系统，各车型基本的维修资料仍处于保密状态，诊断技术还处于发展阶段。但是，随着信息技术的发展、人才培养、管理竞争模式的变化完善，汽车维修诊断技术将会得到进一步提升，并朝着网络化、多功能化、智能化和专家系统化方向发展。

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