奔驰网络架构发展与典型故障案例(下)

◆文/河南 刘勤中

(接上期)

案例3 2019款奔驰GLC260L发动机无法启动

故障现象

一辆2019款奔驰GLC260L 4MATIC (CODE 809)，搭载274 920型发动机，VIN/FIN码LE42531461L＊＊＊＊＊＊，行驶里程为43 104km，该车发动机无法启动，且仪表台上出现各种报警信息。

故障诊断与排除

该车是被拖车拖入店内的。通过检查发现故障很容易再现，按启动按钮时，有时出现无反应、挡位不显示、座椅无法移动、后视镜无法折叠、车窗玻璃无法升降、锁车解锁转向灯不亮等异常现象，且仪表台出现各种报警信息。

询问车主得知，该车没有在特殊条件下(涉水、极限越野等)使用的记录，但加装了360全景系统。

连接诊断仪进行快速测试发现，车内控制器区域网络(CAN B)上的所有控制单元均无法连接；电子点火开关N73存储有1个当前状态的故障码：U001988-车内控制器区域网络(CAN)通信存在故障，总线关闭；传动系统控制单元N127和发动机控制单元N3/10都设置了当前状态的故障码：U014087-与信号采集及促动控制模组的通信存在功能故障，信息缺失；组合仪表A1、气囊控制单元N2/10、驻车系统控制单元N62和转向柱模块N80都设置了当前状态的故障码：U014187-与前部信号采集及促动控制模组的通信存在故障，信息缺失；组合仪表A1还设置了当前状态的故障码：U014287-与后部信号采集及促动控制模组的通信存在故障，信息缺失；电控车辆稳定行驶系统ESP控制单元N30/4设置了两个当前状态的故障码：U0142FA-与后部信号采集及促动控制模组的通信存在故障、U0141FA-与前部信号采集及促动控制模组的通信存在故障(图20)。

图20 故障车奔驰GLC260L内存储的故障码

查看故障车型整车网络示意图(图21)，车内控制器区域网络(CAN B)共有两个CAN分配器X30/32(位于左前门槛旁)和X30/33(位于右前门槛旁)。CAN B网络瘫痪，总线关闭故障的可能原因有：CAN B线路故障，如CAN H/L数据线对地或对正极短路、互短；CAN B分配器故障，如进水腐蚀；CAN B上的某个控制单元内部电气故障。

对故障车进行断电处理，故障依旧。掀开地毯，检查位于左前门槛旁的车内CAN B分配器X30/32，没有进水腐蚀迹象；测量CAN B网络CAN H对地电压0.4V，CAN L对地电压0.3V，不正常，正常的载波电压应为2.5V，查看波形也不正常(图22)。

测量CAN B分配器X30/32的CAN H与CAN L之间的电阻，为60Ω，正常；测量CAN B单个线束对地电阻，显示“OL”，说明没有对地短路，正常，CAN H和CAN L之间没有相互短路；从CAN B的分配器X30/32上逐个拔掉CAN线插头，当拔下某个插头后，仪表台上突然显示变速器挡位了，此时发动机也能正常启动，CAN线电压恢复正常，波形恢复正常(图23)。

图21 故障车奔驰GLC260L整车网络示意图

图22 故障车车内CAN B网络波形异常

进行快速测试，确认这是后部信号采集及促动控制模组(SAM)的CAN B插头; 测量CAN B分配器X30/32到后SAM之间的电阻0.2Ω，正常；再将后SAM的CAN线插头插回CAN B分配器X30/32，CAN B波形立刻出现明显异常；挑出后SAM插头上的CAN B的两根信号线，再将后SAM的CAN B另一端的插头插回分配器X30/32，此时可以正常启动。由此可以判定，后SAM至CANB分配器之间的线束正常；检查后SAM内部，无进水腐蚀或烧蚀的现象。

综合以上检测分析，该车故障原因是后部信号采集及促动控制模组(SAM)内部偶发性电气故障导致CAN B瘫痪，从而出现有时候打不着车及各项舒适功能失灵的故障。更换存在电气故障的后部信号采集及促动控制模组后试车，该车故障被彻底排除。

维修小结

对于CAN线的检测，检查CAN H和CAN L的数字信号平均电压，只能判断是否对地短路或对正极短路。即使电压值在经验值的正常范围内，也不能确定CAN 通讯是否正常，而要接合电阻的测量，确认是否存在过大的接触电阻，过大的接触电阻会导致CAN通讯异常。CAN通讯最佳和最快的确认步骤是：先测量电阻确认的线路导通状况，之后用示波器检查CAN H和CAN L的波形。

经验总结

通过上述3个案例可以看出，对于CAN线故障的检测，一般包括电阻测量、电压测量和波形检测。

图23 故障车车内CAN B网络波形恢复正常

对于电阻测量，为了避免信号反射，在2个CAN总线用户上分别连接一个120Ω的终端电阻。这2个终端电阻并联，并构成一个60Ω的等效电阻。断开车辆蓄电池的接地线，等待约3min，直到系统中的所有电容完成放电，再用万用表电阻档测量CAN L与CAN H之间的阻值。阻值在60±2Ω左右为有效模式；阻值为零说明CAN L与CAN H之间短路；阻值为“OL”，说明CAN L或者CAN H有断路。

对于电压测量，根据CAN总线唤醒的情况，用万用表电压档测量CAN L与信号地、CAN H与信号地之间的电压。正常情况下，CAN L与信号地的电压为1.5±2.5V左右，一般实际测量值在2.4V左右；CAN H与信号地的电压为3.5±2.5V左右，实际测量值为2.6V左右；CAN L和CAN H间的电压应该为5V左右。如果电压值为零，则说明与地线短路或线路断路；如果电压值大于5V，说明与电源短路。

通过示波器测量波形是最直观和最准确的方法。如果发现CAN波形异常，除了CAN L或CAN H导线上可能存在短路或断路故障以外，也可能是某个控制单元损坏，存在电气故障。为了查找故障原因，建议进行下列检测：

1.将总线用户从CAN总线上依次拔下，同时观察电压或波形的变化，直至恢复正常，再通过诊断仪进行快速测试，看少了那个控制单元，从而找到故障原因(控制单元X)；

2.检查通往控制单元X的CAN线是否短路或断路；

3.如有可能，进一步拆检控制单元X。

第4代网络架构中出现的FlexRay是一个快速、确定性和容错总线系统，其信号不是基于事件而传输，而是在固定的确定时间窗口期间传输，因此，可降低总线负载。时间窗口分为静态和动态部分。为了提高抗干扰性，悬挂系统FlexRay由一条绞合双芯数据线组成，连接的每个控制单元都能够传输或接收数据，数据传输速率最高为10Mbit/s，属于C+类网络。

FlexRay采用线型拓扑结构，根据模块的位置，每条FlexRay支路包括通用节点(U)、中间节点电脑(M)和终端节点(E)。

在汽车网络系统中，为了避免信息传到终端反射回来，对正在传输的信息造成干扰和影响，CAN总线联网系统一般在传输终端设置终端电阻器，FIexRay总线也不例外。通用节点(U)的电阻为102Ω，中间节点(M)电阻为2 426Ω，终端节点(E)电阻为102Ω(图24)，各电阻为并联关系，完整支路的阻值约为45～55Ω。此外还有4个特殊的控制单元，既可以作为中间节点，也可以作为终端节点，分别是：N127传动系统控制单元、N51/3主动车身控制系统控制单元、N62驻车系统控制单元、N62/1雷达传感器控制单元。它们内部既有2 426Ω的电阻，也有102Ω的电阻，作为中间节点时只连接2 426Ω电阻，作为终端节点时两个电阻都并联在电路中。

对于FIexRay总线故障的诊断检测方法是：首先使用诊断仪读取故障码、查看数据流，然后分析电路图并梳理逻辑关联，最后进行综合分析和判断。具体的诊断步骤是：

1.首先测量FlexRay总线的信号电压(平均值)，绿色BP线经验值为2.53V，粉色BM线经验值为2.58V。如果实测值为0，说明对地短路；如果实测值为12V，说明对电源短路。

图24 CAN总线联网系统终端电阻器

图25 FlexRay电阻测量值对应故障点

2.通过查看电路图，并根据快速测试的结果，确定在整条FlexRay支路的某个插接器或模块处断开，然后在断开处的两端测量FlexRay总线终端电阻阻值，分析和计算检测结果，判断总线故障原因，确定总线断路点及短路点部位。如：断开N73插头，测量N80侧的电阻，如果结果是1 138～1 270Ω，则说明是N30/4与N127之间出现断路故障(图25)。需要说明的是如果线路出现挤压变形或插头腐蚀等损坏情况时，在静态模式(断电)下电阻值可能位于公差范围内，但在动态模式(工作)时电气影响因素可能引起波涌阻抗提高，从而出现数据传输问题。

3.通过示波器HMS 990查看FlexRay总线波形。这种方法是奔驰厂家不推荐的，理由是FlexRay总线传输速度高，而示波器的带宽不足，无法正常呈现波形。

总之FlexRay总线的检测方法是：信号电压和电阻的测量。

此外FIexRay总线电缆损坏修复必须使用热缩管固定密封，不能简单连接，以避免进水腐蚀，或接触电阻过大而导致通信异常。(全文完)