卡车制造端的电气故障分析与排除（八）

2022-08-29高恩壮程明贺杨小峰刘从萍

汽车电器 2022年8期

关键词：标定指示灯接线

高恩壮，程明贺，杨小峰，刘从萍

（一汽解放汽车有限公司，吉林长春 130011）

1 前言

本文选取车辆是一款国Ⅵ排放的牵引车，新增了电子稳定性控制系统，同电子扫描雷达一样，车辆出厂前需对其作标定，因此本文对卡车制造环节的标定失效模式作了较为全面的分析。

2 故障分析与排除

案例车型简介见表1。

表1 常用气体流量计优缺点分析

表1 案例车型简介

2.1 下线时的电气故障

2.1.1 故障现象

起动异常（ON挡起动）；仪表提示变速器系统故障并显示变速器故障灯和VCU故障灯，但可以换挡行车。

2.1.2 原因分析

1）起动异常故障原因分析。本车采用常见的点火钥匙，点火开关处于ON挡时发动机控制单元EMS、VCU等控制器已经进入工作状态，如果此时再向VCU输入起动信号即可起动发动机，因此可从起动信号接线方向查起，点火开关处的接线如图1所示。

图1 点火开关接线原理图

2）变速器和VCU故障原因分析。导致变速器和VCU故障的原因很多，可先读取二者的故障信息，确定问题排查方向。

2.1.3 排除过程

2.1.3.1 起动异常故障排除过程

拔下图1中的熔断丝后，点火开关拨至ON挡，此时无法起动，表明起动信号是通过点火开关传递的。拆下点火开关发现，其插接器的5、6孔接线颠倒。VCU、EMS等控制器由3孔的ON挡供电，因此在接线颠倒时并未受影响。接线修复后，起动正常。

仍以本车为例，如果该点火开关的4、6孔接线颠倒也将出现ON挡起动的现象，有兴趣的读者可自行分析。值得注意的是，ACC挡时，VCU、EMS等控制器未工作，此时不会起动。

另外本车的起动信号是经过熔断丝传输的，如果该熔断丝熔断或者信号线断开，将无法起动车辆，此时VCU、EMS也读不到故障，这就需通过读取动态数据流来排查了。

2.1.3.2 变速器和VCU故障排除过程

诊断仪读取的VCU和TCU故障信息分别如图2、图3所示，都将故障点指向了换挡手柄。本车采用旋钮式换挡手柄，手柄与VCU之间通过LIN线通信（本系列文章的第4篇中曾介绍过这种通信方式，故不再赘述），既然显示换挡手柄节点丢失，可先检查LIN线的连接情况。

图2 读取的VCU故障信息

图3 读取的TCU故障信息

将换挡手柄取下并测量LIN线电压，测得电压约为12V，表明电压正常。由于LIN线电压由VCU输出，可基本认为VCU端正常。另外如果换挡手柄的供电、搭铁异常也会导致换挡手柄无法工作，但该车能换挡行驶，表明手柄的供电和搭铁应该是正常的。问题分析至此，再核对一遍换挡手柄的零件版本号，如果与生产信息系统相符则要考虑更换零件。核对发现手柄装错，实际装车的手柄与VCU不匹配，其通信路径为CAN线而非LIN线，更换正确版本的手柄后故障排除。

两种手柄管脚定义如表2所示，插接器为10孔，预留孔位的序号及定义未体现在表格内，其中PWM信号为换挡装置备用信号。

表2 两种手柄管脚定义

该案例表明，该车型在换挡手柄处于工作状态，只保留PWM信号是可以换挡行驶的，但会提示故障信息，而有些车型一旦LIN通信中断则无法挂挡行驶。

2.2 静检时的电气故障

2.2.1 故障现象

车载终端提示AVM控制器离线，如图4所示；轴间差速锁（以下简称轴差）指示灯常亮，喇叭工作异常。

图4 AVM控制器离线故障

2.2.2 原因分析

1）全景影像故障原因分析。该车配备有AVM，其控制器接有通往摄像头的四路LVDS视频输入和一路通往车载终端VIST的LVDS视频输出。全景影像离线故障的排查较为简单，可从视频输出线连接、AVM控制器工作状态入手。

2）轴差及喇叭故障原因分析。由于本车的轴差开关和喇叭转换开关以及其他3个开关并列安装在五联开关总成内，安装位置临近可能出现混接的现象，因此先查看其故障现象。

2.2.3 排除过程

1）全景影像故障排除过程。由于AVM控制器的外围附件较为容易拆卸，拆除后先检查AVM控制器处的接线情况。发现控制器的插接器有一电线退缩，修复后故障排除。比对控制器管脚定义，该线为控制器的ON挡电，因此影像离线的故障原因就是ON挡电未接入，控制器不工作导致的。

2）轴差及喇叭故障排除过程。检查发现，轴差开关未被按下时，仪表显示其指示灯，按下该开关后，指示灯仍然亮；喇叭转换开关不按下时（电喇叭挡），按下喇叭按钮，电喇叭工作，将该开关按下时（轴差开关不按下），仍然是电喇叭工作，但轴差指示灯熄灭。由于这两个开关状态与故障现象存在一定关系，怀疑是开关混接的问题。

拆卸开关总成，发现轴差和喇叭转换开关的插接器线束上贴有对应的图案标签，而且与开关logo一致，如图5所示。但从插接器的接线数量来看即判断出标签贴错，因为轴差开关为五线，而喇叭转换开关为四线。将此二开关调换位置重新插接，故障排除，但故障现象产生的原因仍然值得分析，开关接线原理如图6所示。

图5 开关标签贴错

图6 轴差及喇叭转换开关接线原理图

差速锁工作原理已在上篇文章中介绍过，不再赘述。喇叭控制方式较为新颖，喇叭按钮信号、转换信号、电喇叭继电器控制负端及气喇叭驱动均由BCM控制。这两个开关的3、6孔为背光指示灯，即使开关接错也无影响，喇叭转换开关的1孔空置，因此不作分析。当开关混接后，按照开关是否被按下，分析以下4种情形，约定开关按下的状态为ON，反之为OFF。

情形1：轴差开关及喇叭转换开关均未按下。

此时轴差开关各管脚互不连通，喇叭转换开关的2、5孔连接，因此此时仪表显示轴差指示灯，2x1线仍然可通过喇叭按钮搭铁，因此电喇叭工作正常。

情形2：按下轴差开关，喇叭转换开关未按下。

此时轴差开关的2、5孔接通，1、2、4孔也接通，与喇叭转换开关插接器对接后，对应着2x1线与Bx2线接通。按下喇叭按钮时，Bx2通过2x1产生拉低信号，BCM驱动气喇叭工作。同情形1一样，仪表显示轴差指示灯。

情形3：按下喇叭转换开关，轴差开关未按下。

喇叭转换开关被按下时，2、4孔接通，与轴差开关插接器对接后，5x6与5x4呈断开状态，差速锁不工作，轴差指示灯熄灭。电喇叭工作正常。

情形4：轴差开关及喇叭转换开关均被按下。

请读者自行分析，结果就是轴差指示灯熄灭，气喇叭工作正常。

2.3 动检时的电气故障

2.3.1 故障现象

坡道起步功能失效；仪表提示挂车ABS警报指示灯，如图7所示；ESC标定失败。

图7 挂车ABS警报指示灯

2.3.2 原因分析

1）坡道起步功能失效原因分析

坡起功能原理接线简图如图8所示。坡道起步功能检查的步骤通常是：按下坡道起步开关，踩下制动踏板的同时挂入前进挡，松开手制动，轻踩油门踏板，仪表上的坡起指示图标会闪烁，表明坡起功能激活。本车的坡起功能是由VCU通过CAN总线控制ABS为车轮施加制动力产生的，松手制动的过程是断开气手制动警报开关信号。各相关控制器的故障也会引起坡起功能失效，可先读取其故障信息。

图8 坡起功能原理接线简图

2）挂车ABS故障原因分析

对于牵引车而言，挂车ABS供电插座也是ABS的重要组成部分。以某品牌挂车供电供电插座（满足ISO 7638标准）为例，其七芯管脚定义见表3。卡车制造端的牵引车并不连接挂车，该供电插座各接线呈“悬空”状态。本车仪表显示的挂车ABS故障灯的激活条件是：表3中5号管脚搭铁（悬空时电压约为24V）。而且本车的ESC标定失败，也可能是该故障造成的。但挂车ABS报警指示灯点亮时诊断仪通常读不到故障，因此排查时需查看挂车ABS供电插座及其线束连接情况。

表3 ABS供电插座管脚定义

3）ESC标定失败原因分析

《营运货车安全技术条件第2部分：牵引车辆与挂车》（JT/T 1178.2—2019）中规定牵引车辆应安装电子稳定性控制系统（ESC）。ESC是在ABS和ASR的硬件基础上利用程序主动控制实现车辆纵向和侧向的稳定。以某集成ESC功能的ABS为例，在系统总成方面增加了横摆角速度传感器（ESC模块）、方向盘转角传感器（SAS模块）以及相应的电控制动阀。

下线车辆需完成ESC标定，标定过程分为静态的SAS标定和动态的ESC标定，前者是在方向盘对正状态下完成SAS零位校准，后者标定过程涉及控制器的多组信号，包括方向盘转角、横向加速度、各车轮轮速等。在SAS标定成功的前提下，ESC标定失败的原因有以下几种情形，见表4。

表4 案例车故障及成因统计

表4 ESC标定失败常见原因

ESC模块与控制器间有4根接线，分别为供电、搭铁、CANH和CANL，不同品牌ESC的管脚定义会有不同，该处的电路故障是可通过诊断设备读取出来的。

另外ESC模块监测的是车辆横摆角速度，它的安装定位须符合要求。通常安装在车架横梁后表面，且要满足绕各轴向的角度公差，因此该模块常在零件表面标有指示箭头，如图9所示。

图9 某ESC模块安装要求及实物状态

生产过程中同一零部件可能来自多家供应商供货，对于ESC模块而言，不同版本的ESC模块因外观相似、插接器规格相同，被错误装车后导致其与控制器无法匹配，进而导致无法标定。

另外常规的轮速故障、电磁阀故障也会影响标定，这类故障通常会导致仪表显示ABS、EBS故障指示灯。ESC是一种车辆主动安全功能，其工作状态下可主动地控制电磁阀动作，且不能导致车轮抱死，就需要采集各轮速信号，因此ESC标定的前提是要确保控制器无实体故障。就本车而言，挂车ABS故障也可能导致ESC无法标定，应当先排除该故障后再作ESC标定。

ESC的动态标定时需要满足车速、直线段长度和180°转向的要求。标定过程中曾出现控制器无故障，但制动灯常工作导致无法标定的案例。由于操作者并未踩下制动踏板，车辆制动系统并未实施制动，究其原因在于制动踏板顶杆连接制动阀，制动阀则控制制动气路实施制动，但制动踏板被踩下时也会触发制动灯开关，制动灯开关信号传输给BCM并驱动制动灯。制动灯开关触发时需要的踏板行程通常小于行车制动，这就要求制动灯开关装配时需调整到合适位置，确保开关触头状态正常。故障车的制动灯常工作就是制动灯开关的装配间隙过小所示，开关触头被常压入开关体，某型号制动灯开关图纸及实物如图10所示。

2.3.3 排除过程

图10 制动灯开关图纸及实物

1）坡道起步功能失效排除过程。按照正常步骤检查坡起功能时发现，按下坡起开关后仪表显示指示灯，松开手制动时并踩油门踏板，指示灯并未闪烁，且VCU、TCU及ABS均无故障。再次观察仪表发现，驻车时，仪表上并不显示驻车制动指示灯。检查驻车用差动式继动阀发现气手制动警报开关处线束缩针，导致VCU无法监测到该开关由闭合到断开的过程。

2）挂车ABS故障排除过程。首先用诊断仪连接ABS控制器，读取的故障信息为：电子稳定控制模块（ESC）故障—重新标定，即读不到挂车ABS故障。将挂车ABS供电插座拔下查看未见异常，用万用表测量插座5号孔的电压约为23.25V，也是正常的，又测量了其他孔位的电压也未见异常。但发现有水由插座孔位中流出，将插座内的水甩出后再安装回原位，仪表不再显示挂车ABS警报指示灯，表明是整车淋雨过程中雨水渗入到插座孔位中导致连电所致。如图11所示。

图11 挂车ABS供电插座

3）ESC标定失败排除过程。将挂车ABS故障排除后，车辆再次路试标定ESC，但ESC故障灯仍未消失即无法“跑灭”。再次读取ABS故障信息如图12所示，该信息将故障出处指向了检测侧向加速度（横摆角速度）的ESC模块。检查发现，ESC模块被倒置安装，这样的安装方式计算出来的侧向加速度与方向盘转角、转向时的轮速差反映的数值相反，以致于无法通过标定。将ESC模块正确安装后，再次标定，故障排除。