基于CAN总线的乘用车电子电器故障分析方法

肖 珍，王诗豪，吴 磊

（神龙汽车有限公司，湖北 武汉 430056）

随着车辆电器设备的增多，电器故障也相应增多，在诊断工作中时常会遇到某个电器设备不能正常工作，但是问题却并不出在该电器本身，且长时间找不到故障原因。随着汽车CAN总线的广泛应用，电子设备之间的数据交互和共享大都通过CAN总线实现，电子设备的正常运行，除了需要电子设备本身没有故障以外，还需要所有和该电子设备存在信息往来的设备提供了正确有效的数据信息。而电器设备与设备之间如何进行CAN总线通信，则需要对整车网络拓扑图非常熟悉，才能在诊断中抽丝剥茧找到真正的故障原因。本文通过东风自主品牌L60 和东风雪铁龙C6车型上出现的2个电器故障分析案例，介绍汽车电器故障的分析方法。整车网络拓扑图如图1所示。

图1 整车网络拓扑图

1 东风自主品牌L60骡子车无法正确显示M挡信息

1.1 车辆背景信息

该车是东风自主品牌L60适配DCT变速器正式装车前为了便于系统验证改装的骡子车，原装AT8 4速手自一体变速器，将车辆改装为DCT 6速手自一体双离合变速器后，变速器控制单元（简称BVA）被更换，行车控制单元（简称BSI）和发动机控制单元（简称CMM）更新了软件和配置，以匹配新的变速器。待所有软硬件更新完成后，车辆可正常起动，车辆各挡功能正常，但是挡位显示信息仅能显示P、R、N和D挡信息，当车辆至于M挡时，仪表板始终显示D挡。

1.2 故障原因分析

对实车进行路试监测，故障始终存在，读取整车故障日志，无变速器相关故障。在没有故障代码的情况下要找到问题原因，需要进一步弄清楚挡位信号在整车电子系统中的组成。根据整车网络架构图（图1）可以发现，BVA通过CANI/S将挡位信号发送给BSI，BSI通过CAN INFODIV将挡位信号发送给仪表（简称，CMB）。

由于车辆可以正常显示M挡以外的挡位信息，因此判定BVA、BSI和CMB可以正常进行网络通信，为什么唯独M挡的挡位信息不能正常显示呢？通过对整个系统进行分析，存在以下4种可能性。

1）挡位开关故障：挡位开关没有提供给BVA正确的M挡挡位信息。

2）BVA故障：BVA接收到了正确的M挡挡位信号，但没有正确发送。

3）BSI 故障：BSI接收到了正确的M挡挡位信号，但没有正确发送。

4）CMB故障：CMB接收到了BSI正确的M挡挡位信号，但没有显示正确。

1.3 相关数据采集与分析

通过检测整个网络上发送的挡位数据帧的正确性，可以确定是以上4种可能中的其中一种。首先需找到相关数据帧并了解其正确定义，其中BVA发送给BSI的数据帧是ID0x489，2个挡位信号是PROG_BV_SELECT 和POS_LEVIER_BV_AFFICH；BSI发送给CMB的数据帧是ID0x128，挡位信号是RAP_AFF_CMB。具体定义见表1。

表1 相关数据帧定义表

通过对数据车辆换挡时的数据进行采集，对表1中3个信号进行逐一分析如下。

1）POS_LEVIER_BV_AFFICH。通过挡位杆变换变速器挡位，信号POS_LEVIER_BV_AFFICH可以准确地发送各挡位信息。因此可以断定换挡开关将正确的挡位信息通过硬线发送给了BVA ，可排除是挡位开关故障。

2）PROG_BV_SELECT。在BVA置于M挡位置时，信号显示PROG_BV_SELECT= 0b00 ，而不是表1中定义“0b10”。因此可以断定BVA发送的PROG_BV_SELECT信号错误。

3）RAP_AFF_CMB。BSI可以正确地输出P、R、N 和D挡对应的信号值，但是不能正确地输入M挡信号值，当变速器进入M挡后，该信号保持在D挡信号值不变。

由于BSI接收到BVA发送的PROG_BV_SELECT信号错误，因此要判断BSI发送的信号RAP_AFF_CMB是否有问题，还需要进一步的验证。

故障车辆CAN总线信息如图2所示。通过图2可以直观地看到各信号值随挡位的变化情况。

图2 故障车辆CAN总线信息

为了进一步确定BSI发送给CMB的信号RAP_AFF_CMB是否是由于BVA发送的错误信号PROG_BV_SELECT导致，将通过模拟BVA发送正确的PROG_BV_SELECT信号进行验证。

通过CANALYSER模拟BVA发送数据帧ID0x489，按照定义通过信号POS_LEVIER_BV_AFFICH发送不同挡位，并在变速器切换至M挡时，BVA发送正确的模式信号PROG_BV_SELECT=0b10，检测BSI发送给CMB的信号RAP_AFF_CMB，发现M挡信号值正确发出，如图3所示。

图3 CANALYSER模拟后CAN总线信息

1.4 故障排除

通过上述分析，可以确定CMB不能正确地显示挡位信息，是由于BVA发送给BSI的信号PROG_BV_SELECT在挡位模式发生切换后，输出信号没有随之切换，因此问题原因是由BVA软件缺陷导致。通过更改软件，此问题在正式装车前彻底解决。

2 东风雪铁龙C6前雾灯无法点亮

2.1 台架背景信息

在车辆正式装车前，首先在台架上检测电子电器的系统功能是否完善。台架是将所有电器设备通过线束连接起来并进行系统的功能验证。在东风雪铁龙C6电子电器台架上进行功能验证时，发现将转向盘开关（后面简称HDC）置于前雾灯位置，前雾灯并不能被点亮，但是CMB能正常显示前雾灯点亮标识。

2.2 问题分析

读取台架上的故障日志，没有前雾灯相关故障。进一步分析需要弄清楚前雾灯在整车电子系统中的组成和工作原理。激活前雾灯步骤如下：保持位置灯或远近光灯处于激活状态，拨动前雾灯开关，HDC将激活信号发送给BSI ，BSI接收到信号后同时将信号发送给CMB，CMB接收到BSI的激活信号将点亮CMB上的前雾灯标识，前雾灯是由整车熔断丝盒（简称BSM）驱动点亮，因此BSI将信号发送给CMB的同时将信号发送给了BSM，BSM在接收到BSI的信号后将点亮前雾灯。

由于车辆CMB可以正常显示前雾灯激活信号，因此推断HDC将前雾灯激活信号已正确发出，且BSI已正确接收到了该信号，初步判断可能为BSI或BSM故障导致前雾灯无法点亮。

通过分析，只有在HDC激活前雾灯后监测BSI发送给BSM的数据帧的正确性，才可以断定问题的具体原因。为了更直接地观察到前雾灯激活的过程，这里将HDC发送给BSI的数据帧ID0x094、BSI发送给CMB的数据帧ID0x128 和BSI发送给BSM的数据帧0x007同步监测。前雾灯相关各数据帧的正确定义如表2所示。

通过HDC激活前雾灯，通过CANalyser监测BSI发送给BSM的数据帧0x007的变化情况，发现信号S_BROUIL_AV，RC_PWM_CVD 和RC_PWM_CVG始终信号值为0。因此可以断定BSI发送给BSM的数据帧0x007不正确。前雾灯无法激活CAN总线信息分析如图4所示。

表2 前雾灯相关数据帧信号定义

图4 前雾灯无法激活CAN总线信息

为了进一步确定BSM和前雾灯是否存在问题，通过诊断工具CANALYSER 模拟BSI发送正确的信号给BSM，相关信号分别设置如下：S_BROUIL_AV=0B11 ，RC_PWM_CVD=100 ，RC_PWM_CVG=100，雾灯能够被正常点亮。

2.3 故障排除

通过分析可以确定，该故障是由于BSI没有正确地发送信号给BSM，导致前雾灯无法点亮。通过更改BSI软件，该问题在C6台架阶段已解决。

3 结束语

通过掌握正确的电子电器诊断方法和知识，能够帮助诊断人员快速而又精准地找到各类电子电器故障的原因，提高诊断效率。而如今整车庞大的电子电器系统通常让诊断人员眼花缭乱，通过上述2个例子可以发现，在对电子电器进行诊断时，CAN总线给诊断工作带来了极大的便利，诊断人员只需要在整车网络架构中理清与故障相关的电器设备和网络数据流向，通过检测网络上的相关数据帧，即可以锁定故障范围，而不需要在整车上将相关电器设备逐个拆解检查，大大提高了工作效率和便捷性，也防止了在拆解过程中对车辆造成二次损坏。因此掌握整车网络架构和CAN总线分析方法对于电子电器故障诊断是至关重要的。