路虎车型CAN网络问题导致无法起动故障2例
2023-09-23蔡永福
蔡永福
故障1
关键词:高速CAN、短路
故障现象:一辆2018年产路虎发现5运动型多功能车(SUV),搭载3.0L机械增压发动机和8挡手自一体变速器,行驶里程7.8万km。用户反映车辆偶尔按点火开关时没有任何反应,无法起动。
检查分析:维修人员与用户沟通得知,故障出现时除了中央显示屏点亮,就如全车没电一般。这种故障一共出现2次,时间间隔为2天。起动车辆,一切正常。检查车辆,除了外加的行车记录仪,无任何其他相关的加装改装。
用故障诊断仪检测,发现多个故障码:U0037-87——车辆通信总线B-信息缺失;U0037-88——车辆通信总线B-总线断开;U0046-81——车辆通信总线C-接收到无效的串行数据;U0046-82——车辆通信总线C-活动/顺序计数器不正确/未更新;U0001-88——高速CAN通信总线-总线断开;U0046-88——车辆通信总线C-总线断开。由于故障无法重现,维修人员与用户沟通,先正常使用车辆,待故障出现后直接拖车到店内检查,这样更容易找到问题。
1周后用户来电表示车辆故障出现,并发来故障出现时的视频。从视频可以看出,车辆发动机还在运行,按各车门玻璃升降开关,电动车窗玻璃无反应;拨动转向开关,仪表板上的转向指示灯不亮不响;同时脚踏板无法伸出。发动机熄火后,再按点火开关却没有反应,车辆无法起动。
维修人员将故障车辆拖到店内后,按点火开关,发动机起动正常,仪表板上无故障提示,转向灯、全车门窗玻璃工作正常。用故障诊断仪检测,再次发现多个故障码:U0001-87——高速CAN通信总线-信息缺失;U0001-88——高速CAN通信总线-总线断开;U0037-87——车辆通信总线B-信息缺失;U0037-88——车辆通信总线B-总线断开;U0046-82——车辆通信总线C-活动/顺序计数器不正确/未更新;U0046-88——车辆通信总线C-總线断开。
根据U0037的故障码说明(图1),推断故障的可能原因为高速CAN总线(车身)电路对搭铁短路、对电源短路、断路或电阻过高。查看车身总线系统拓扑图(图2)和车身总线系统电路图,发现受影响的功能属于车身CAN网络,因此基本可以确认故障是由于车身CAN网络出现问题导致的。用诊断仪执行车辆网络完整性测试,全车的控制单元都能正常通讯,说明目前车辆的所有网络都处于正常通信的状态。
为进一步确认故障是否由车身CAN网络导致,在车辆起动时,人为将车身CAN_H和CAN_L之间短路,结果故障重现,与用户描述以及所发的故障视频中一致。此时用诊断仪检测,存在故障码U0037-87和U0037-88。
使用示波器C通道连接车身总线系统电路中的C32-D1-21端子,D通道连接C32-D1-22端子(图3),测得车身高速CAN的波形如图4所示,正常。由于反复试车,故障也无法重现,因此车身高速CAN网络的波形也没有出现异常。
通过目视检查HSCANH(BO)上各线束,未发现异常。对线束进行拉拽并观察示波器上的网络波形。当反复拉拽C44-H2插接器附近的线束时,突然出现用户反映的故障现象,同时C32-D1-21端子和C32-D1-22端子的波形都变成0V的直线(图5),说明车身CAN_H线路存在对搭铁短路的情况。
此时断开蓄电池,测得C32-D1-21端子和C32-D1-22端子对车身搭铁之间的电阻分别为5.0Ω和118.1Ω,说明HSCANH(BO)存在对搭铁短路的情况。尝试断开C32-D1、C3A-A2、C33-J2和C37-A2几个插接器,测得C32-D1-21端子对车身搭铁的电阻仍然为5Ω。当断开C44-H2插接器时,C32-D1-21端子和C32-D1-22端子对车身搭铁的电阻均为无穷大。此时测得C44-H2-16端子、C44-H2-17端子、C44-H1-16端子和C44-H1-17端子对搭铁的电阻也是无穷大,说明线路又恢复正常。
检查HSCANH(BO)通往遥控功能执行器(RFA)、右侧前后门模块、右前座椅模块和行李舱盖控制单元上的线束,发现车顶线束与车身之间有磨损的痕迹。打开包裹的线束外皮发现,内部有一根线路已经破损并与车身之间发生短路(图6)。用万用表测量该磨损线路与C44-H2-14端子之间的电阻,为0.8Ω,说明磨损线路就是车身高速CAN线路。
故障排除:将磨损线束进行修复,并调整线束固定位置,避免与车顶之间再次发生干涉磨损。处理完成后按点火开关,车辆起动正常,仪表板无故障提示,转向灯、全车门窗玻璃工作正常。车辆交付用户半个月后回访,确认故障没有再出现,至此故障排除。
回顾总结:对于偶发性的车载网络系统故障,可能导致多个网络系统中记录有相关的故障码。在不能明确存在故障的网络时,可通过模拟不同的网络故障,与故障现象和故障码进行对比确认。如果产生的故障码和故障现象与用户反映的故障现象及故障码一致,那么故障即为模拟的网络出现问题所导致。此时可进一步通过示波器对故障的网络波形进行实时监测,测得故障发生时的故障波形,便可分析出该网络上的线路故障原因。进一步测量该网络的终端电阻,以及线路之间的短路、断路情况,就可以逐步确认故障点。
另外,当某控制单元记录了“总线断开”的故障码,这意味着该控制单元已检测到CAN传输错误,然后停用了自己的CAN传输,并将自己从网络上断开,以试图让网络的其余部分能够正常工作。此时系统会设置“总线断开”的故障码。“总线断开”故障码的常见原因可能是CAN网络中存在短路。当故障现象与该故障网络相关时,建议使用示波器监测网络的波形情况,以确认网络存在的故障状态。
故障2
关键词:PMZcan、GWM、BISG
故障现象:一辆2020年产路虎揽胜SUV,搭载3.0T发动机和8挡手自一体变速器,行驶里程1.4万km。用户反映车辆起动后就马上熄火,有时按点火开关没有反应,故障一直存在。
检查分析:该车被救援至店内后,维修人员检查发现车辆完全没电,遥控器和喇叭都不工作。测量蓄电池电压,为9.6V,说明车辆电量不足。给蓄电池充电完成后起动车辆,车辆能够起动但立刻熄火,此时仪表板上除了驻车制动指示灯、三角警示灯和示宽灯指示灯点亮外,其他信息都不显示,中央显示屏也处于黑屏状态。
随后维修人员打开转向灯开关,仪表板上的转向指示灯工作正常,说明此时车辆依然处于电源模式(电源开关打开状态)。再次按下点火开关,车辆没有任何反应,采用应急模式也无法起动车辆。尝试操作遥控器、车内灯、喇叭、车门玻璃、电动座椅以及天窗等,功能均正常。一直踩着制动踏板,偶尔会出现发动机自己“起动——熄火——起动——熄火”的循环。仪表板上偶尔还会提示前照灯系统故障。
用故障诊断仪检测,发现车辆多个系统存在故障码,且并多为通信总线中断、消息缺失类故障码(图7)。此外,车辆的供热通风和空气调节(HVAC)系统控制单元、信息娱乐从控制器(ISC)、电力变频转换器控制单元(EPIC)、蓄电池电量控制单元(BECM)、车身控制单元(BCM)、车辆防盗锁止系统控制单元(VIM)、远程通信控制单元TCU以及音频放大器模块(AAM)等无法通信。由于故障码太多,清除故障码再次检测,故障码依旧。执行指导型诊断,结果为检测到蓄电池故障和远程通信控制单元(TCU)通讯故障。
根據故障现象以及故障码分析,初步判断为模块通信网络(PMZcan)存在故障,导致该网络上大部分控制单元(HVAC、EPIC、BECM、BCM和TCU等)不能正常通信(图8)。维修人员决定检查PMZPMZcan网络的波形和终端电阻,确认该网络的线路完整性。
分别测量HVAC、EPIC、BECM和TCU的供电和搭铁之间电压,均为12.34V(蓄电池电压),正常。测量各控制单元插接器PMZcan网络的波形,仔细对比发现与正常的CAN网络波形存在异常。正常情况下,CAN网络波形应该是CAN_H与CAN_L以2.5V为基准成镜像对称波形,而故障车PMZcan通信网络波形在A、B处可观察到波形并没有完全成镜像对称,说明异常(图9)。
根据PMZcan相关电路图(图10),用示波器分别测量GWM的C2BP01H-8端子和C2BP01H-9端子波形,结果与之前测量的PMZcan网络波形一致。断开GWM上的C2BP01H插接器,检查C2BP01H-8端子和C2BP01H-9端子,没有松旷、虚接的现象。
尝试单独断开C2BP01H-8端子或C2BP01H-9端子连接,此时点火开关可以正常打开和关闭,但依然无法起动,故障现象明显发生变化,说明PMZcan或GWM存在问题。但是断开C2BP01H插接器,测量PMZcan通信网络波形,可以看出波形仍然不正常(图11),所以可以排除GWM故障。此时故障发生变化,由于断开了GWM上的PMZPMZcan,避免了PMZcan网络上的异常信号对GWM的影响,所以使得GWM能够正常执行点火开关的指令。
分别断开PMZcan网络上的各个控制单元进行测试,包括HVAC、GWM、PCM、BECM、机械增压器控制单元(TSCM)和BISG等。当断开BISG的插接器后,发现车辆能够正常起动;而将BISG的插接器恢复后再次测试,又出现不能起动的故障现象。经过多次测试都是这个结果,而且断开BISG的插接器后,测量PMZcan网络波形成镜像对称(图12),说明此时PMZcan的波形恢复正常。由此可以确认故障为BISG内部损坏,通过PMZcan网络发送错误的CAN网络信号,导致PMZcan网络上的各个控制单元无法正常工作。
故障排除:更换新的BISG后试车,发动机起动正常,仪表板功能恢复正常,且无任何故障灯和故障提示,至此故障完全排除。
回顾总结:对于网络通信的检测,一定要使用示波器测量其信号波形,并将所测波形与正常波形进行比对确认,发现可能存在的细微差别。因为这些细微的差异可能通过万用表是无法被发现和确认的,但是却能够对网络系统产生通信错误的影响,导致该网络系统无法正常工作。因此在检测排查时,不能图一时便利,选择万用表进行电压检测,这有可能无法准确找到突破口,导致故障诊断走了弯路。