简析FlexRay总线原理及故障诊断（二）
2021-11-03戈华飞
戈华飞
保时捷（中国）技术诊断专家
上海交通电台客座专家
世界技能大赛汽车技术项目教练组成员（上海）
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2 FlexRay总线的故障诊断
下面以2015款奥迪Q7车FlexRay总线为例，介绍FlexRay总线的故障诊断方法。
2.1 FlexRay总线的拓扑结构
2015款奥迪Q7车FlexRay总线的拓扑结构如图8所示。数据总线诊断接口（J533）为 FlexRay总线的控制器，所有FlexRay总线上的控制单元都在不同的支路上与J533相连。该车FlexRay总线共6条支路。如果一条支路上仅连接有1个控制单元，则可称为“点对点连接”，如安全气囊控制单元（J234）与J533的连接；如果一条支路上连接有多个控制单元，则可称为“菊链连接”，如发动机控制单元（J623）、ABS控制单元（J104）与J533的连接。
图8 2015款奥迪Q7车FlexRay总线
每条支路末端相应的控制单元内都有2个47 Ω的电阻，每个中间控制单元内都有2个1.3 kΩ的电阻。这些电阻均可在脱开控制单元导线连接器后，用万用表在各个控制单元上测得。中间控制单元的进端和出端在控制单元内部以桥接的方式相连（图9），而信号不是经控制单元处理后再输出，所以在控制单元的FlexRay总线进端和出端的信号相同。
图9 中间控制单元内部FlexRay总线端子的连接方式
2.2 FlexRay总线的故障模型
FlexRay总线的故障模型主要以下3种。
（1）当某条支路的BP线或BM线对正极或对搭铁短路时，则整条支路均会失灵。比如支路1的BM线对搭铁短路，J104和J623将无法与J533通信。
（2）当某条支路的BP线或BM线断路时，所有位于断点后方（远离J533方向）的控制单元均失去通信。比如在支路3中，J775与R242之间的BP线断路，J775仍能与J533通信，但J527和R242无法与J533通信，
（3）当某个支路中的中间控制单元断电时，只有断电的中间控制单元失去通信，其他控制单元均能正常通信。比如支线2中的J217断电，J217将无法与J533通信，但J500仍能与J533通信。
2.3 FlexRay总线波形的测量
由于FlexRay总线的传输速率高达10 Mbit/s，想要采集到标准的波形就需要使用高速探针（图10），并且要将示波器的采样率调至10 Mpts（图11）。
图10 高速探针
图11 pico示波器采样率的调整窗口（截屏）
高速探针有别于普通的测试导线，高速探针的长度相较于普通的测试导线要短很多，而且内部还带有补偿调整电路，可以弥补一些因测试导线引起的信号失真。由于高速探针长度的限制，所以在测量时需要一些辅助手法。如图12所示，将高速探针的正极接入FlexRay总线的信号线，高速探针的负极由黑色的小夹子引出来，夹在一个红色的导线上，然后将红色导线接到车身搭铁上。
图12 高速探针的连接方法
如果使用普通的测试线及未调整示波器采样率，则波形上会有很大的毛刺（图13），信号失真严重。
图13 失真的FlexRay总线信号波形（截屏）
2.4 FlexRay总线故障波形的分析
（1）如图14所示，当BM线对搭铁短路时，BM线和BP线上的信号波形均呈下拉趋势，且差分信号波形呈下探趋势。
图14 BM线对搭铁短路时的信号波形（截屏）
（2）如图15所示，当BP线对搭铁短路时，BM线和BP线上的信号波形均呈下拉趋势，但差分信号波形呈上探趋势。
图15 BP线对搭铁短路时的信号波形（截屏）
（3）如图16所示，当BP线或BM线断路时，测得的波形外观基本一致，波形的幅值增大。放大波形观察，如图17a所示，若BP线断路，则BP信号波形有明显的毛刺；如图17b所示，若BM线断路，则BM信号波形有明显的毛刺。
图16 FlexRay总线断路时的信号波形（截屏）
图17 放大后的故障波形（截屏）
（续完）
