一种ABS 控制器相关故障问题研究

马伯祥， 陈树星， 张丽波， 王 鑫， 聂泽宇， 段冲磊， 李志宁

（一汽解放商用车开发院， 吉林长春 130011）

乘用车上的仪表和其他控制器之间存在功能关联， 如ABS （防抱死控制器）、 Airbag （安全气囊控制器） 等。 一个控制器发送异常的总线信号， 可能导致另外一个或多个相关的控制器发送故障。 本文从试验车辆上故障现象出发，复现并分析定位问题， 提出控制器的改进方案， 达到处理问题、 提高可靠性目的。

1 故障现象

在车辆下线检测过程中， 试验车上发现如下问题： 试验车辆在点火起动之后， 仪表显示屏点亮ABS报警灯。 用诊断仪读取到以下2个故障码： 故障1——ABS报出低电压故障 （故障ID=0xC00700）； 故障2——Airbag 报出ABS 的Checksum_Front校验和算法错误故障 （0xD65183）。

2 问题复验、定位

2.1 处理策略

1） 故障1， 同时满足下述4个条件， ABS报低电压故障（故障ID=0xC00700）： ①诊断服务没有禁止DTC； ②当前无BUSOFF故障发生； ③当前ABS报文没有丢失； ④供电电压低于9V。

故障报警状态： 当产生故障后点亮ABS报警灯。

2） 故障2， 满足下述5 个条件， AIRBAG 报ABS 的Checksum_Front校验和算法错误故障 （故障ID=0xD65183）：①点火开关ON挡； ②9V≤电源范围≤17V； ③诊断服务没有关闭诊断功能； ④当前无BUSOFF故障； ⑤ABS的Checksum_Front计算错误。

故障报警状态： 未与报警灯关联。

2.2 制定试验项复验问题

1） 设置试验初始状态为点火开关ON挡， 变速器挡位P挡， 结合相关因素： 点火开关状态 （OFF-ACC-ONSTART）， 车辆行驶 （低速情况下， 车速低于30km/h， 正向和反向）， 变速器挡位 （P-R-N-D挡）， 仪表报警规律。

2） 在试验车辆上连接CAN数据监测设备 （VN1640），记录网络数据， 连接车辆诊断仪读取诊断数据。

3） 按照试验项， 顺序进行试验1～8。

试验1： 点火开关ON挡， 用诊断仪清故障， 仪表显示屏ABS报警灯熄灭。 读故障， 显示无故障。

试验2： 原地操作切换变速器挡位P-R-N-D挡； 在每个挡位上停留2min并读故障， 显示无任何故障。 点火开关状态 （OFF-ACC-ON） 切换， 在每个挡位上停留2min并读故障， 显示无故障。

试验3： 点火开关切换ON-START （车辆起动）， 仪表显示屏点亮ABS报警灯。 读故障， 显示故障1。

试验4： 清故障， 原地操作切换变速器挡位P-R-N-D挡； 读故障， 显示无任何故障。

试验5： 车辆D挡位行驶 （车速低于30km/h）， 读故障，显示上述故障2。

试验6： 车辆行驶， 用诊断仪清除故障， 仪表显示屏ABS报警灯熄灭， 读故障， 显示故障2。

试验7： 车辆停止， 读故障， 显示无故障。

试验8： 车辆R挡位行驶 （车速低于30km/h）， 读故障，显示上述故障1、 故障2。

2.3 分析、定位问题

2.3.1 回放数据， 排查问题原因

试验1： 点火开关ON挡时， 车辆无故障。

试验2： 变速器挡位变化和点火开关挡位时， 车辆无故障。

试验3： 故障1与点火状态有关， 需要通过试验9 （在试验3基础上增加ACC-START条件）、 试验10 （在试验3基础上增加OFF-START条件）、 试验11 （在试验3基础上增加STRAT-OFF条件） 数据进行验证。

试验4： 故障1和故障2在车辆点火后与变速器挡位变化无关。

试验5、 6、 7、 8： 故障2和车辆行驶状态有关 （变速器D/R）， 和车辆车速、 轮速有关 （车速和轮速都不为默认值）。

2.3.2 归结问题方向

重复上述试验1～8， 故障显示规律化， 排除仪表显示因素、 变速器因素 （通过读故障发现： 换挡过程没有引入故障）， 结合诊断策略归结问题为以下： ①故障1和车辆点火相关， 具体为： 当点火开关切换ON-START或OFF-START或ACC-START， 车辆报出故障1。 ②故障2和车速、 轮速相关， 当变速器挡位为D/R挡， 并且车辆行驶情况下， 车辆报出故障2。

2.3.3 复验并定位问题

1） 故障1： 在试验车辆上连接示波器监测整车电源状态，连接CAN监测设备 （VN1640） 记录测试数据。 当点火开关切换ON-START， 在发动机起动过程中， 发现电压低于9V（图1中红色为电压波形， 最低点约8.5V， 绿色为发动机转数）， 达到了故障1的报警条件， ABS控制器报出低电压故障。

图1 车辆起动过程电压波形图

2） 故障2： 连接CAN设备监测ABS的Checksum_Front校验和数据 （校验和算法为： Checksum_Front=字节1异或字节2....异或字节7）， 涉及到的字节1到字节7信号包含车速值、 左前轮速值、 右前轮速值、 左后轮速值、 右后轮速值，经计算， Checksum_Front信号值正确， 排除ABS控制器问题， 问题归结为Airbag控制器误判。

在试验车辆连接CANApe标定监测设备， 监测Airbag关于故障2状态标示位 （当故障2产生时， 状态标示位=1；当故障2消除时， 状态标示位=0）， 重复试验5～8。

车辆行进过程中， 状态标示位=1， 确认Airbag报故障2与车辆行进和算法相关； 查看Airbag接收ABS数据后处理方式， 如图2 所示， ABS 发送报文的第23bit、 39bit、 55bit、60-63bit位为保留位， 当Airbag接收到ABS发送的报文后，按照和ABS同样的算法进行运算 （Checksum_Front=字节1异或字节2....异或字节7）， 但是Airbag对于保留位采取默认为0值进行计算， 实际上ABS在车辆行驶后保留位第60-63bit数据变化 （ABS内部算法应用， 此时60-63bit数值不为0），导致Airbag 计算值与报ABS 不符， Airbag 报ABS 的Checksum_Front校验和算法错误故障。

图2 ABS相关报文信号位设置

3 问题改进

3.1 故障1整改方案

1） 方案1： 更改2.1中条件④的供电电压值到点火电压值以下 （比如8V， 此项需要具体发动机点火标定数据）。优点是限制了ABS在车辆点火过程当电压低于9V时报低压故障； 不确定因素是试验用车的电池性能不一致， 本车点火电压低压达到8.5V， 其他有可能出现低于此值情况 （比如7V）， 此时如定义8V为限值则满足不了要求。

2） 方案2： 在2.1故障处理策略里加入第5条： 当发动机转速＞0时， 需要车速＞8km/h才报警。 原因为当车辆ON挡静止 （发动机转速=0） 可能出现电压过低， 比如低于8V情况， 此时可以报警； 当车辆点火过程， 发动机转速＞0， 但是车速=0， 所以此时的低压不会产生报警。 而且当车辆行驶后， 虽然发动机转速＞0且车速＞0， 但由于行车过程对电池充电， 电压会迅速上升到正常工作状态。

比较方案1和2， 由于方案1会引入电池性能因素， 所以选择方案2。

3.2 故障2整改方案

ABS不改变对默认值处理方式 （ABS内部算法应用），而Airbag 根据总线采集的ABS 实际CAN 数据计算Checksum_Front校验和 （即Airbag不能用默认值进行计算， 需要用总线数据计算）。

ABS控制器、 Airbag控制器设计师更改相关故障处理策略， 刷件后重新试验， 试验车辆无相关故障报出。

4 结束语

由于乘用车上各控制器之间功能存在关联， 仪表的故障灯显示功能为驾驶员和试验人员提供了故障判断依据。但在其报出故障时， 仍需结合诊断仪等工具判断问题源头，避免遗漏潜在的问题。