汽车LIN总线故障案例分析

李小龙 魏建平

摘要： LIN总线系统属于车载网络系统的子总线系统，同防盗总线、蓝牙等其它子总线系统负责控制、管理不同的电子装置，同时通过网关与其他总线系统进行数据交流。文章以迈腾B8为例介绍了其舒适系统LIN总线的特点、工作电路以及常见故障诊断方法，通过舒适系统LIN总线故障实例阐述了其故障分析过程，总结了LIN总线故障诊断要点，有助于提升LIN总线的故障诊断效率。

Abstract： LIN bus system belongs to the subsystem of on-board network system. It is responsible for controlling and managing different electronic devices together with other subsystems such as anti-theft bus and Bluetooth， and communicating data with other bus systems through gateway. Taking Magotan B8 as an example， the paper introduces the characteristics， working circuit and common fault diagnosis methods of LIN bus of its comfort system. Through an example of LIN bus fault of comfort system， the paper expounds its fault analysis process and summarizes the key points of LIN bus fault diagnosis， which is helpful to improve the fault diagnosis efficiency of LIN bus.

關键词： 车载网络系统;LIN总线;数据传递;故障诊断

Key words： on-board network system;LIN bus;data transmission;fault diagnosis

中图分类号：U463.66                                      文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2022）03-0054-04

1  概述

迈腾B8车辆总线数据通信网络提供了一个可靠的、经济有效的通路，使车辆内的不同部件之间可以互相“联系”并分享信息，同时总线网络使接收单元能够监测来自其它单元的信息传输，以便确定是否未接收到重要信息。迈腾B8车辆使用大量不同的信息总线以确保控制单元之间的及时且高效的信息交换。

2  舒适系统LIN总线分析

2.1 LIN总线介绍

迈腾B8舒适系统总线由舒适系统CAN总线和舒适系统LIN总线组成。从控制功能的角度来看，车身（舒适）系统的很多动作都存在某些相互关联性，只有对所有这些关联性做出非常周密的考虑，才能真正让乘员感到舒适和满意。LIN的目标是为现有汽车网络（例如CAN总线）提供辅助功能，因此，LIN总线是一种辅助的串行通信总线网络，多用于不需要CAN总线的带宽和多功能的场合。迈腾B8舒适系统LIN总线结构如图1所示。

2.2 LIN总线特点

迈腾B8车上各个LIN总线系统之间的数据交换由控制单元通过CAN数据总线实现。

LIN主控制单元连接在CAN数据总线上，它执行LIN的主功能。LIN主控制单元作用如下：监控数据传递和数据传递的速率，发送信息标题;该控制单元的软件内已经设定了一个周期，这个周期用于决定何时将哪些信息发送到LIN数据总线上多少次;该控制单元在LIN数据总线系统的LIN控制单元与CAN总线之间起“翻译”作用，它是LIN总线系统中唯一与CAN数据总线相连的控制单元;通过LIN主控制单元进行与之相连的LIN从控制单元的自诊断。

2.3 信息内容与工作状态

对于主控制单元带有数据请求的信息，LIN主控制单元会提供回应。根据识别码的情况，相应的LIN从控制单元会使用这些数据去执行各种功能。

LIN主控制单元的软件内已经设定了一个顺序，LIN主控制单元就按这个顺序将信息标题发送至LIN总线上（如是主信息，发送的是回应）。

舒适系统LIN总线用于在主控制模块和提供支持功能的其他智能装置之间交换信息。此类配置对驱动系统CAN总线或舒适系统CAN总线的容量或速度没有要求，因此相对比较简单。要传输的数据符号（1和0）在通信总线上由不同的电压电平表示。

2.4 工作电路

迈腾B8 LIN总线有主控模块和从控模块，其电路简化结构如图2所示。

在信息传输过程中，为了增加主控模块的驱动能力和LIN总线的抗干扰能力，主控模块首先控制Q1和Q2一直导通，再通过传输的信息内容精确控制Q3导通的时间，输出一组幅值12V左右的PWM占空比波，即数据帧。数据发送完成后，主控模块使Q3停止工作。

从控模块接收到此波形信息（数据帧）后立即启动唤醒，并解析此波形（数据帧）意义后执行，在执行过程中或执行完成后，再通过LIN总线向主控模块发送所执行的结果或当前状态。从控模块控制内部Q1和Q2导通，再通过反馈的信息内容精确控制Q3导通的时间，输出一组幅值12V左右的矩形占空比波，即数据帧，主控模块接收到此波形信息（数据帧）解析后，判知从控模块当前的状态以及所执行的指令是否正常。LIN数据总线波形如图3所示。

根据车型不同，其内部使用的电路及LIN芯片不同，显性电平和隐性电平略有不同。

3  舒适系统LIN总线案例分析

3.1 故障现象

一辆迈腾B8车辆驾驶员，在下车操作无钥匙进入系统锁车时，发现左后车门无法锁止。打开点火开关，通过主驾驶侧车门上的闭锁开关进行操作，其他车门闭锁开锁正常，只有左后车门无法闭锁、开锁。此时按压主驾驶侧上玻璃升降器开关检查玻璃升降器功能，发现其他车门正常，还是左后车门玻璃升降器无法动作。但此时可以通过左后车门上的玻璃升降器开关，控制左后玻璃升降器的上升和下降。

3.2 故障诊断过程与流程分析

通过以上故障现象可知，此时左后车门上的上的玻璃升降器开关，可以控制左后玻璃升降器的上升和下降，由此说明左后车门控制单元的电源以及自身、左后玻璃升降器电机及控制都没有问题。

对于以上现象，需结合以下车门玻璃升降器及门锁控制结构图进行分析和诊断。其中，迈腾B8的车门玻璃升降器控制结构如图4所示，车门门锁控制结构如图5所示。

首先分析主駕侧开关对左后车门玻璃升降器的控制逻辑，如图6所示。

当操作驾驶员侧玻璃升降器开关E512上的左后玻璃升降器控制开关E711时，不管向上拉动开关至一档、二档还是向下按动开关至一档、二档，开关都会将电源电压分压后作为信号输出，并输送给驾驶员侧车门控制单元J386，J386将模拟信号转变成数字信号，通过LIN总线传送给左后车门控制单元J388，J388根据内部的程序控制左后玻璃升降器电机的运行。

门锁控制过程如下。

①控制单元J519通过舒适系统CAN数据总线向两个前车门控制单元发送一个车门解锁/闭锁命令，前车门锁机构执行相对应的解锁/闭锁。②两个前车门控制单元通过局域网LIN总线向两个后车门控制单元发送一个车门解锁/闭锁命令，后车门锁机构执行相对应的解锁/闭锁。③J519直接向油箱盖板中的中央门锁执行元件F219发送油箱盖解锁/闭锁命令，执行元件F219行相对应的解锁/闭锁。④进入及起动许可接口J965通过局域网LIN总线向行李厢盖开启装置控制单元J938发送后备箱解锁/闭锁命令，控制单元J938控制后备箱锁锁机构执行相应命令。⑤J519直接向外部所有转向灯输出信号，外部警告灯闪烁。结合以上控制逻辑及当前现象分析，此时最大的可能原因为左前车门控制单元与左后车门控制单元的通信出现异常，即LIN总线异常，因此，需要对LIN总线进行测量。

3.3 故障诊断结果

结合LIN总通信原理和左后车门控制单元电路原理图（如图7所示），使用示波器测量驾驶员侧车门控制单元与左后车门控制单元连接的LIN总线管脚波形。

LIN总线正常波形如图3所示，LIN总线测量波形如图8所示。其中，主控模块为左前车门控制单元，从控模块为左后车门控制单元。通过示波器测量出驾驶员侧车门控制单元T20/10（主控模块）为图8中下方蓝色波形，测量出左后车门控制单元T20b/10（从控模块）为图8中上方黄色波形。

从图8可知，此时从控模块端波形正常。而主控端有正常数据波形（显性电压0V左右），即图8中方框圈示位置;也有不正常数据波形信息（显性电压6V左右），即图中圆形圈示位置。

为了便于研究，现对前文提到的迈腾B8 LIN数据总线电路简化结构（如图2所示）进行分析。

从图2可以看出，当主控模块发送信息给从控模块时，此时从控模块内Q1、Q2、Q3不动作，主控模块控制Q3导通，由于R2电阻很大，此时不影响LIN线路上电流和电压，LIN线路上高电位被Q3拉低至0.3V左右，呈现显性电平，数据波形正常。

当从控模块回复信息给主控模块时，由于主控模块内Q1、Q2一直导通，Q3不动作，从控模块控制内Q1、Q2、Q3导通。R2电阻很大，此时不影响LIN线路上电流和电压，LIN线路上高电位被Q3拉低至0.3V左右，呈现显性电平，数据波形正常。

此时在主控模块接收端，显性电平为6V左右，说明线路间有虚接，其原因为R4和虚接电阻的分压作用，导致主控模块端显性电平保持在6V左右，超出LIN总线显性电平0.3V的范围，主控模块无法解析此信息。导致主控模块无法接收到从控模块反馈其状态和执行结果的信息，主控模块不间断发送数据，而从控模块在不断地执行，但主模块无法接收其反馈信息，形成错误循环。

值得注意的是，在有些车辆中，由于其内部电路的差异，LIN线路虚接后会导致如图9、图10所示的LIN数据总线线路虚接波形，其分析方法同上。

3.4 诊断要点

在诊断过程中，首先要注意车辆的状态以及现象，其次根据现象以及状态分析其系统、部件之间的关联性，确认故障部位。在测量过程中，首先测量仪器的选择以及测量点的选择尤其重要。对于LIN总线测量，需要知道哪个模块为主模块，哪个模块为从模块，同时要对其电路结构及工作过程深刻掌握。这样，才能在测量结果分析的过程中，对电路工作后所对应的波形有一个全面的剖析和诊断。

4  结束语

在车辆诊断与维修过程中，要充分掌握车辆各系统的工作逻辑、控制关系以及系统与系统之间的关联关系，随之结合当前故障现象及车辆状态，对故障部位做出判断。同时在进行测量时要清楚所测试线路的信号特点以及测量仪器与测试位置的选择，这样在故障诊断过程中才能达到事半功倍的效果。

参考文献：

[1]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.

[2]王瑛，王胜，张鹏.基于LIN总线控制的迈腾B8L示宽灯故障研究[J].陕西广播电视大学学报，2020，22（03）：93-96.

[3]汪伟.汽车总线技术的发展[J].时代汽车，2020（15）：14-16.

[4]吴珊.车载LIN总线异常数据帧的试验研究[J].现代信息科技，2020，4（09）：36-39.

[5]相铁武.基于CAN/LIN总线的汽车通信网络设计[J].内燃机与配件，2020（06）：213-214.