胡晓晓，王旭东，杨时川
基于迈腾B8舒适系统典型案例的车载网络系统检测与维修
胡晓晓，王旭东，杨时川*
（武汉软件工程职业学院 汽车工程学院，湖北 武汉 430205）
汽车车载网络使车辆上各控制单元间实现及时且高效的数据交换和信息共享，在汽车领域中的应用广泛、影响重大，车载网络系统的故障检修也成为汽车维修人员需要掌握的技能之一。文章以大众迈腾B8车型为例，介绍了该车舒适系统控制器局域网络（CAN）总线、局域互联网络（LIN）总线基本结构组成，提供了相应故障案例，基于该车舒适总线系统的工作原理及特点，分析并总结了故障检修思路与方法，可为汽车技术人员对车载网络的学习提供借鉴，在实际故障诊断中提高效率和质量。
车载网络系统；
CAN总线；
故障诊断；
案例分析
近年来，车辆电子化程度越来越高，其电控单元数量呈指数增长，而电控单元数量的增长带来了各不同电控单元之间交互的数据量的剧增[1]。计算机技术、通信技术正飞速发展，各电控单元信息交流的方式也在与时俱进，通过总线将汽车上的各种电子装置与设备连成一个网络，使汽车不同电控单元能够实现信息共享。简洁单一的现场总线取代传统布线，使线束、插接器数量减少，也使得线束成本、线束重量、布线难度和工作量都得到降低，可靠性得到提高，同时，总线的拓扑结构还具有良好的拓展性，便于在车载网络中添加新的节点即控制单元。若车载网络系统出现故障，则在系统中的信息传输将受到影响，对应的电控单元将无法正常工作，因此，从业人员有必要掌握车载网络故障的诊断方法。
目前，国内外常用的车载网络现场总线技术有控制器局域网（Controller Area Network, CAN）总线和局域连接网络（Local Interconnect Network, LIN）总线技术等。
CAN总线是由德国博世公司首先制定推出的针对汽车电子控制领域的总线式串行数据通信网络[2]。该系统由CAN-H、CAN-L两条数据传输线形成总线链路，以及每块控制单元内部增加的一个CAN控制器、一个CAN收发器和数据传递终端共同组成，其系统结构组成如图1所示。CAN总线系统有如下特点：1）数据传输线通常采用铜线双绞线，成本低，抗干扰能力强；
2）多主工作方式，即总线上各节点之间没有主从之分，任意节点都可向其他节点发送信息[3]；
3）数据传输速率较高，最高可达1 Mbit/s，属于中速总线（B类）或高速总线（C类）；
4）在高速CAN总线中，CAN-H和CAN-L的静态电平为2.5 V，当有信号传输时，CAN-H电压值在2.5～3.5 V间波动，万用表测量值为2.65 V左右，CAN-L电压值在1.5～2.5 V间波动，万用表测量值为2.35 V左右。
图1 CAN总线系统结构组成示意图
LIN总线通常作为CAN总线的补充，是一种辅助的串行通信总线网络。该系统主要由一个连接在CAN数据总线上的主控制单元、多个从控制单元和单根数据传输导线组成，车上各个LIN总线系统之间的数据交换是由主控制单元通过CAN数据总线实现的，其系统结构示意如图2所示。LIN总线系统有如下特点：1）数据传输线采用单根铜线，成本更低；
2）单主多从工作方式，主节点可以执行主任务（引起LIN网络通讯）也可以执行从任务，总线上的信息传送由主节点控制[4]；
3）数据传输速率较低，最高仅有20kbit/s，属于低速总线（A类），适合应用在对时间要求不严格的场合；
4）LIN总线的静态电平为12 V，当有信号传输时，电压值在0～12 V间波动，万用表测量值为7 V左右。
图2 LIN总线系统结构组成示意图
对于车载网络故障检修，应明确系统故障类型，一般而言，引起系统故障的原因可归纳为三点：
1）电源系统故障。不论是传统燃油汽车，还是新能源汽车，其车载网络系统的核心部分，即含有通信集成电路（Integrated Circuit, IC）芯片的电控模块的正常工作电压都在10.1～15.0 V，当供电电压不在正常工作范围内，会造成网络中对电压敏感的电控模块中断运行。车载网络电源系统故障主要是蓄电池、发电机、供电线路、保险丝等原件故障，检测方法主要是带电电压检测和断电电阻检测法[5]。
2）网络节点故障。网络节点指系统中的控制单元，节点故障包括程序缺陷之类的软件故障和通信芯片损坏之类的硬件故障，例如各类电控单元、传感器元器件损坏，处理方式以整体更换为主。
3）网络链路故障。链路故障主要集中在通讯线路上，常见形式包含短路、断路，以及由于线路结构受损而导致的信号传输异常[6]。例如在CAN总线中，网络链路故障有：CAN-H线或CAN-L线对电源直接或带电阻短路，CAN-H线或CAN-L线对搭铁直接或带电阻短路，CAN-H线与CAN-L线之间直接或带电阻短路，CAN-H线或CAN-L断路或虚接；
例如在LIN总线中，网络链路故障有：LIN线对电源直接或带电阻短路，LIN线对搭铁直接或带电阻短路，LIN线断路或虚接。造成这类故障的原因主要是导线的弯折、绝缘层的磨损，以及插接器的松脱、污染等，通常采用的诊断方法有电阻检测法、电压直测法、波形检测法。
大众迈腾是一汽大众旗下的一款中高端型轿车，B8是其第八代车型，该车上应用了大量的数据总线网络系统通讯，保证车内各控制单元之间数据的完整交换。根据功能和应用需求不同，不同控制单元被分类接入对应总线系统，迈腾B8主要总线为驱动CAN总线、底盘CAN总线、舒适CAN总线、信息娱乐CAN总线、诊断CAN总线、扩展CAN总线、LIN总线、MOST150数据总线等，不同的总线系统，通过网关单元连接实现网络交互，使全车控制单元形成一个整体。
以舒适系统总线为例，舒适系统总线由舒适系统CAN总线和舒适系统LIN总线组成。系统包含有车门控制单元、座椅控制单元、仪表控制单元、车载电网控制单元等，如图3所示。
现列举迈腾B8车型舒适系统总线故障案例，分析车载网络系统故障检修思路和方法。
4.1 故障现象
汽车电源至ON挡检查车窗，发现左前总开关无法控制右前、右后车门车窗升降，而右侧车窗分开关可以控制自身车窗升降；
按下车门上锁开关，左侧车门正常上锁，而右侧车门上锁失败，门锁无动作；
左侧后视镜可以正常调节，右侧后视镜无法调节。
图3 迈腾B8舒适系统总线结构图
4.2 诊断分析
查阅迈腾B8驾驶员侧车门控制单元电路原理图，如图4所示。J386为左前门控制单元，J387为右前门控制单元，J388为左后门控制单元，J389为右前门控制单元，其中左前门控制单元和右前门控制单元采用CAN网络通讯；
左前门控制单元与左后门控制单元采用LIN网络通讯，右前门控制单元与右后门控制单元采用LIN网络通讯连接。
车门控制单元中集成后视镜折叠，车窗升降和门锁功能。正常情况下：
1）主控开关控制右侧车窗升降的工作过程为：操作驾驶员侧主控开关上右前玻璃升降器按钮E716在不同的挡位时，J386会接收到开关内各分压电阻带来的电压改变，与控制单元内部预先存储的数据电压对比，判断此刻动作，接着将信息通过CAN总线传递到J387，J387收到信息后控制右前车窗执行相应动作。操作右后玻璃升降器按钮E713在不同的挡位时，在J387收到信息后会继续通过LIN总线传递到J389，J389控制右后车窗执行相应动作。
2）锁车/解锁的工作过程为：操作驾驶员侧门上连锁按钮E308锁车或解锁键，J386会根据分压电阻带来的电压改变判断此刻动作，执行左前车门的上锁或解锁，同时通过舒适CAN总线发送车门上锁/解锁信息到J387，J386与J387分别通过LIN总线传递信息到J388与J389，其余三个车门也都完成上锁/解锁动作。
3）调节右侧后视镜的工作过程为：旋转后视镜调节转换开关E48选择右侧后视镜，拨动后视镜调节开关E43，J386根据分压值判断镜片及调节方向，将信息通过CAN总线发送到J387，J387执行右侧后视镜的调节。
针对主控开关无法控制右侧车窗升降、车门上锁、后视镜折叠，而分控开关可以单独工作这一现象，分析得知各车门控制单元电源部分不存在问题，而右前、右后车门控制单元同时损坏等其他故障原因的可能性极低，应将分析重点放在左前、右前车门控制单元之间的网络连接情况上。
4.3 故障检修
连接解码器，读取故障码，如图5所示，提示“控制地址为0x0052的控制单元未安装或不应答”，即右前车门控制单元无法进入系统，说明右前车门控制单元相关线路存在故障，与前面分析一致。因此，检查左前门控制单元J386与右前门控制单元J387之间CAN数据总线有无短路、断路、虚接情况。
图5 解码器读取故障码
拆卸左、右前门内饰板，拔下T20和T20a插接器，测得T20/15与T20a/15的线路电阻无穷大，说明J386与J387之间CAN-H线断路。查找断路点，由于是右前车门控制单元无法进行通讯，应从右前插头开始检查，重点检查接入部分有无故障。拆开T20a插接器，经检查发现15号端子脱落。将脱落的端子重新连接，连接插接器，连接线束接头。恢复后再次测试车窗、门锁、后视镜等功能，均已正常。跟踪用户一周，故障现象没有重现。
汽车车载网络数据传输过程中，总线上会出现高、低电平两种状态，通过专用示波器可以测得电压随时间变化的信号波形，不同的链路故障有不同的波形特征，因此，常作为车载网络故障诊断依据。而很多情况下在分析透彻电路原理后，针对网络链路的短路、断路等故障，往往通过万用表即可确定故障原因和部位，更加直观、便捷。
关于车载网络系统检修，要掌握总线工作原理和各控制单元之间的逻辑联系，车辆出现故障时要理清思路，了解故障现象，并依据此现象，按照供电线路、网络通讯、控制单元本身等方面逐步分析判断和排查，缩小故障范围，锁定故障原因，可以减少故障检测与维修耗费时间和成本。通过列举的该故障案例检修过程，可以为汽车技术人员在实际诊断维修中提供一定思路和参考。
[1] 宁小刚,吴冲,张超东.吉利EV450的CAN总线故障 诊断思路与案例分析[J].汽车实用技术,2022,47(8): 150-155.
[2] 吴海东.汽车车载网络控制技术[M].2版.北京:机械工业出版社,2019.
[3] 谭克诚,宛东.浅析汽车CAN数据总线工作原理[J].内燃机与配件,2018(9):50-53.
[4] 佘勇.汽车LIN总线故障诊断方法探索与案例分析[J].时代汽车,2021(16):171-172.
[5] 潘宗友,张永勤.车载网络系统及其诊断分析[J].汽车实用技,2019,44(14):203-204.
[6] 刘丽华.车载网络传输系统的链路故障及节点故障检测方法[J].电子世界,2022(1):206-207.
Detection and Maintenance of on-board Network System Based on Typical Cases of Magotan B8 Comfort System
HU Xiaoxiao, WANG Xudong, YANG Shichuan*
( School of Automotive Engineering, Wuhan Vocational College of Software and Engineering,Wuhan 430205, China )
On-board network enables timely and efficient data exchange and information sharing among electronic control units on the vehicle, it is widely used and has a significant impact in the automotive field, and the troubleshooting of on-board network systems has become one of the skills that automotive maintenance personnel need to master. The article takes the Volkswagen Magotan B8 model as an example to introduce the basic structure of the controller area network(CAN) bus and local interconnect network(LIN) bus of the car"s comfort system, and provides the fault diagnosis case. Based on the working principle and characteristics of the car"s comfort bus system, the article analyzes and summarizes the troubleshooting ideas and methods, which can provide reference for automotive technicians to learn about in car networks, improve efficiency and quality in practical fault diagnosis.
On-board network system;CAN bus;Fault diagnosis; Case analysis
U463.62
A
1671-7988(2023)12-159-05
胡晓晓（1991－），女，硕士，助教，研究方向为新能源汽车，E-mail:3477621@qq.com。
杨时川（1991－），男，硕士，讲师，研究方向为智能网联汽车，E-mail:531827969@qq.com。
10.16638/j.cnki.1671-7988.2023.012.030
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