乘用车座椅加热模块电检问题的研究

孙 庆，邵科君，周 波

（1.杭州吉利汽车有限公司，浙江 杭州 310000；2.浙江吉润汽车有限公司宁波杭州湾分公司，浙江 宁波 315000）

随着科技的飞速发展，汽车电气化日益完善，汽车内部配备了越来越多的电子控制系统，其目的是提高驾驶时的舒适程度，然而很多电子控制系统不是很完善，也在不断发生问题，需要人们不断地去解决和完善。本文主要论述座椅加热模块相关的软硬件故障模式。

1 CAN简介

目前市场上的加热模块两路加热的控制是互相独立的，所以故障不会互相影响，也就是说，主驾座椅的故障不会影响副驾座椅，具备完善的故障保护功能。该系统融合了CAN报文触发的挡位加热设定、外置NTC温度探测、功能控制与保护以及功率输出一体化等特性，是一款低成本的高端座椅加热控制产品。什么是CAN呢？CAN模块的功能是处理所有CAN总线上的报文接收和发送。报文发送时，首先将报文装载到正确的报文缓冲器和控制寄存器中。通过SPI接口设置控制寄存器中的相应位或使用发送使能引脚均可启动发送操作。通过读取相应的寄存器可以检查通信状态和错误，会对在CAN总线上检测到的任何报文进行错误检查，然后与用户定义的滤波器进行匹配，以确定是否将报文移到两个接收缓冲器中的一个。

2 座椅加热模块故障研究

2.1 加热模块PCBA有锡焊/锡渣

1）座椅加热模块故障导致组合仪表故障。组合仪表故障怎么会和座椅加热模块有关系呢？最近我们就遇到这样的问题。售后反馈客户反映仪表提示不正常，行车数据提示错误，组合仪表内部故障导致报故障码等。经数据监控发现CAN通信时断时续，导致通信网络故障。第一次通电通信正常，断电后再次上电，出现无通信故障，反复测试，故障时断时续，经过逐个排除，最终锁定座椅加热模块导致组合仪表故障。后经反复测试排查模块PCBA，发现CAN通信电路上的晶振与MCU之间信号被拉低，确认MCU（单片机）的功能焊接脚间发现多余焊锡，多余焊锡导致MCU两个脚短路（可以理解为虚焊，焊锡状态时断时通），虚焊会引发接触不良，反复通电测试会形成电弧冲击，导致元器件彻底受损。如图1所示。

图1 CAN通信时断时续

2）座椅加热模块不休眠导致馈电。目前市场上有的整车馈电，通过分析，其中一种故障为座椅加热模块一直发送相关报文（E7 00 00 00 00 00 00 00），导致整车CAN网不能休眠，整车静态电流3A，最终蓄电池亏电无法启动。经过对PCBA进行分析，发现电路板焊接品质问题，导致IGN回路和蓄电池电直接接通。

通过以上两个案例可知，PCBA的单件硬件问题在供应商端没有被遏制住，留到了整车厂或者市场，因此只对加热模块的加热功能进行测试是存在问题的。此测试需要不断进行完善，后续座椅厂需要增加CAN通信检测，抓取测试log，同时增加IGN未接通且没有发送网络唤醒报文和电源管理报文条件下，加热模块不应该发送任何形式报文的电检程序等。此章节通过对座椅加热模块的PCBA的简单故障进行论述，希望为后续主机厂座椅加热模块的电检测试程序的修改或者相关问题的分析提供参考。

2.2 加热模块在MMI上无法操作

操控MMI开启座椅加热功能后，发现座椅加热功能正常，但是MMI座椅加热指示无响应。log中并无HVSM座椅模块相关的报文，故障可复现情况，录故障log，如果故障不可复现，需要采用台架恶戏方式再现故障，出现MMI上无法操作座椅加热功能时，尝试操控MMI控制座椅加热功能。当MMI给座椅加热开启指令时，对应座垫明显感觉有加热功能，并且电源供应器上的电流表也显示了对应的消耗电流，加热一段时间后会开始控温，电流表开始有波动，HVSM模块加热功能有效，但依然没有报文反馈。由此可知HVSM的CAN发送端Tx发生异常，导致任何报文都无法发出。HVSM的唤醒方式有两种：应用报文和网络报文唤醒。经分析该加热模块的应用报文和网络报文唤醒逻辑不同，应用报文唤醒没有做网络管理初始化，导致CAN Tx有几率发生异常。

综合以上问题现象，分析出HVSM模块在被应用报文唤醒时，有概率发生CAN Tx中断功能无法正常启用，造成HVSM模块无报文反馈，但加热功能依然有效的现象，因此提出以下两点优化方案，双重确保HVSM模块在正常模式下CAN Tx中断功能能正常触发。首先将应用报文与网络报文唤醒逻辑统一，其次新增CAN发送保护机制。当HVSM模块处于非休眠模式时，持续监控CAN Tx中断功能与CAN报文发送状态：若CAN Tx中断功能被异常关闭，则强制启用CAN Tx中断功能；若CAN报文无正常发送，则强制重新发送报文。

此章节通过对座椅加热模块功能正常但是在MMI上无法操作的故障进行论述，希望为后续主机厂座椅加热模块的CAN Tx和Rx的设计提供参考。

2.3 座椅加热模块频繁出现错误帧

座椅加热模块在整车电检过程中频繁出现错误帧，导致整车网络通信故障，这种故障一般单体可以复现，单体测试通信表现出两种异常：首先频繁出现错误帧，与在实车上的监控结果一致；其次模块能发出状态报文和管理报文，但是周期已经不对了。此种故障一般可以锁定为硬件问题，首先检查故障件的PCBA外观和焊接品质，插接件针脚有没有歪斜或退针；如没有问题再对主要元器件进行补焊，包括单片机、收发器、晶振，如故障依旧需对元件进行替换排除，依次替换收发器、单片机以及晶振。我们接触的故障为替换晶振，故障消除，通信恢复正常，模块报文周期稳定，不再出现错误。最终锁定故障原因为晶振损伤，导致系统时钟不稳定，进而引发通信异常。晶振是时钟系统的核心，为单片机提供正常运行所必需的时钟基准，尤其是通信系统，比如CAN通信非常依赖精准的时钟。如果时钟不稳定，单片机和CAN通信的工作时序就会出错。本章节通过对座椅加热模块频繁出现错误帧进行阐述，希望为后续主机厂座椅加热模块错误帧的整改方向和分析过程提供参考。

2.4 加热模块整车电检不合格

加热模块在整车电检的时候出现不合格，在很多主机厂都会遇到。如果HVSM电检报告出现各种不合格原因且数量较多，发生的机率较大，一般为代码运行时，嵌套过深导致堆栈溢出，造成模块有重启现象，HVSM都在一个时间区间左右恢复，此时需要扩大堆栈容量。如果加热模块在特定工况下，HVSM模块发生1帧CAN报文的超时现象，现象发生并不影响各种功能，也不会被误判DTC，并且下一帧就恢复正常周期，就不会造成任何问题。HVSM在执行诊断2E服务、14服务跟KL15 ONtoOFF时，为了要即时储存DID与DTC的资料，会立即做Flash的擦写操作。Flash的擦写动作由硬件执行，擦写时间约为200~250ms，为确保Flash擦写顺利，在操作Flash前会停止中断功能，操作完成后才再启用中断功能，因此周期100ms发送的CAN报文会在此时出现1帧超时的现象。这是由于Flash硬件特性在擦除时需要数百毫秒的时间，因此市面上单核心使用Flash做记忆体的都有相同现象存在。想避免此现象产生，必须改用EEPROM，避开数百毫秒的擦除时间。EEPROM有内部模拟EEPROM和外部EEPROM，内部模拟EEPROM擦除时间为5~26ms，外部EEPROM可直接写入覆盖不需要擦除，在擦除时间上内部模拟EEPROM和外部EEPROM均能满足要求。经对比读取时间、环境耐受性以及可靠度方面，内部模拟EEPROM优于外部EEPROM。通过此章节分析，建议加热模块设计时增加内部模拟EEPROM当作记忆体使用，可避免因Flash特性出现帧超时的现象。

3 结语

本文通过对加热模块PCBA有锡焊/锡渣、加热模块在MMI上无法操作、座椅加热模块频繁出现错误帧以及加热模块整车电检不合格等典型问题进行论述，希望可以为座椅加热模块的设计、问题分析以及过程管控提供参考。