卡车制造端的电气故障分析与排除（七）

高恩壮，于彦权，郭红雷，刘从萍

（一汽解放汽车有限公司，吉林 长春 130011）

1 前言

本文选取的车型配备有整车控制器VCU，该控制器承担了发动机控制单元的部分作用，也为各组CAN总线提供路由功能，将成为高端车型的标配，因此值得探究。

2 案例分析与排除

案例车型简介见表1。

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

无法启动；遥控钥匙匹配失败；仪表提示坡度传感器未校准。

2.1.2 原因分析

1）无法启动故障原因分析

PS控制器需在启动前实现配电，按下启动按钮时先后吸合ACC继电器和ON继电器完成上电过程，期间将电子转向柱锁ESCL解锁。AMT车型启动时需挡位手柄在空挡，并踩制动踏板和长按启动按钮，这个过程是要获取制动信号和发送启动信号。VCU获取启动信号后控制启动继电器吸合，起动机动作，启动控制的接线简图如图1所示。

图1 启动控制的接线简图

无法启动的故障原因较多，故障现象也不同，通常需读取VCU故障信息作判断。

2）遥控钥匙匹配失败故障原因分析

该型车辆下线后需对遥控钥匙与PS控制器进行匹配，遥控钥匙的电量、钥匙制件品质、天线信号都会影响匹配。随车遥控钥匙有两把，若都无法匹配则天线故障可能性较大。可先用诊断仪读取PS控制器故障信息再作判断。

3）坡度传感器未校准故障原因分析

产线EOL检测时要完成坡度传感器校准，该传感器的信号用于车辆载荷的计算，校准时要求安装角度接近水平。该车的坡度传感器安装在驾驶室内，产线作业时，需驾驶室在举升状态完成加注、汽车铭牌的安装等工作，如果此时进行坡度校准就可能导致失败。同时检测完毕时，应当执行下电操作，确保控制器复位并保存数据，若断电时间不够，也会校准失败，故障现象如图2所示。

图2 坡度传感器待校准故障

2.1.3 排除过程

1）无 法 启 动排除过程。按下启动按钮至ON挡，仪表完成自检，发现仪表还提示前防碰撞预警故障、变速器故障和ABS故障，踩下制动踏板并长按启动按钮，仪表则灭屏断电至OFF挡，车辆未启动。诊断仪读取VCU故障信息为：制动信号不可信。读取ABS故障信息为：制动开关电流低于下限，似乎故障点都指向了制动方向。

由于该车采用AMT+ABS配置，车辆的坡道起步辅助功能由ABS实现，因此制动阀上还安装有ABS压力传感器。该传感器与制动开关安装位置很近，有错接的可能。将二者的插接器拔下，发现确实反接，从接线数量来看制动开关为4线，压力传感器为3线。将二者正确插接后，车辆恢复启动，故障消除。

制动开关的管脚1为供电，2为搭铁，不踩制动踏板时，管脚1与管脚4常闭合，VCU和PS获取非制动状态信号；踩下制动踏板时，管脚1与管脚4断开后，与管脚3闭合，VCU和PS获取制动信号，如图1所示。由于制动开关被错接，不满足启动条件，所以无法启动。电子扫描雷达工作时也需要该信号，因此制动信号异常时仪表会提示前防碰撞预警故障。

2）遥控钥匙匹配失败故障排除过程。读取PS故障信息为：车内天线3信号故障。PS系统在驾驶室内共安装有5处天线，其主要作用有接收遥控钥匙信号来控制车门控制器完成解闭锁、探测遥控钥匙的位置确定PS工作状态。其中天线3安装在启动按钮处，它会影响匹配过程。

检查发现天线未插接，重新插接后，故障排除，钥匙与控制器匹配成功。

3）坡度传感器未校准故障排除过程。诊断仪连接VCU重新进行坡度校准，并顺利完成。调取检测日志发现，产线校准时坡度传感器呈一个较大角度，因此校准失败，应该是当时驾驶室未完全落平导致的。

2.2 静检时的电气故障

2.2.1 故障现象

仪表显示VCU故障灯、制动系统气压过高；仪表显示发动机故障灯和驾驶室翻转警报灯；空气悬架无法标定；前照灯及转向灯控制开关失效。

2.2.2 原因分析

1）VCU故障、制动系统气压过高故障原因分析。本车采用VCU控制的智能APU（Air Process Unit），当制动系统气压超过12bar时，APU通过节能气管向空压机施加压力反馈，空压机卸荷，制动系统气压将不再升高。可先查看VCU故障信息再作判断。

2）仪表显示发动机故障灯原因分析。引起发动机控制系统故障的原因有很多，需读取发动机控制单元EMS故障信息再作判断。值得注意的是本车为国VI排放系列发动机，GB 7258—2017中规定：关于具有电子控制单元（ECU）的汽车至少有一个ECU应记载有车辆识别代号等特征信息的要求对于除乘用车以外的其他汽车。如果产线进行数据灌装时，因某些原因导致VIN未被写入EMS，则仪表就会提示发动机故障灯。

3）驾驶室翻转警告灯常亮原因分析。翻转警告灯的接线原理（图3）是仪表输出10V电压，警告开关闭合时该电压被拉低，仪表显示警告灯，仪表端的信号特征为低电平有效。警告开关位于液压锁附近，当驾驶室销轴落入液压锁时，警告开关被断开，翻转警告灯熄灭。可先将警报开关拔下，测量来自仪表的输出电压是否正常。

图3 驾驶室翻转警报开关原理

4）ECAS无法标定故障原因分析。车辆下线后需完成ECAS标定，实际生产过程中一些故障将导致无法标定，基本可分为电、气两类，通常先读取控制器的故障信息。

5）前照灯及转向灯控制开关故障原因分析。本车的左组合开关集成有转向和前照灯变光控制功能，采用光电耦合器（光耦）传输电信号，对于不熟悉光耦原理的人可能会将光电耦合器的供电忽略。当然转向开关失效的原因也有车身控制器的因素，应当先仔细查看故障现象后再作判断。光耦基本结构如图4所示，管脚1、2间串入发光二极管，3、4间为光控晶闸管，当有光照时，3、4间导通。

图4 光耦基本结构

2.2.3 排除过程

1）VCU故障、制动系统气压过高故障排除过程。诊断仪读取到两条VCU故障信息，如图5所示，这表明APU未能使空压机卸荷，导致制动系统压力过高。先查看节能气管的连接情况，节能气管的两端分别接APU和空压机。检查发现节能气管在空压机端崩开（图6），重新插接后，故障排除。

图5 APU故障信息

图6 节能气管崩开

2）仪表显示发动机故障灯排除过程。读取EMS的基本信息，发现车辆EIN未被写入，故障信息如图7所示。原因可能是EOL检测完毕后操作者未能严格执行断电要求，导致该部分数据未被EMS存入。重 新 写入并将历史故障清除后，故障排除。

图7 发动机EIN未刷写故障

3）驾驶室翻转警告灯常亮排除过程。将驾驶室举起后发现，液压锁上卡入了一个螺母，导致驾驶室下落后无法归位，警报开关也无法断开。将螺母取出后，故障排除。

4）ECAS无法标定故障排除过程。诊断仪连接ECAS后，显示系统无故障。用ECAS遥控器操作空气弹簧升降时发现，按下上升键，空气弹簧正常充气举升，但是按下降键时，空气弹簧不仅不放气回落，反而继续充气。这表明ECAS可能存在高度传感器反接或者气路错接的故障。

检查左右两侧的高度传感器状态，未见异常，再检查电磁阀气路接口，进气和出气管路均连接正确，怀疑是电磁阀电路存在问题。

ECAS控制器与电磁阀之间有4根接线，只需首尾测量接线的通断即可排查出电路问题。测量发现控制器至电磁阀的2x8和2x2号线均不通，问题点出现在仪表板线束与底盘线束对接处，通过图纸比对发现二者颠倒，接线重置后故障排除。

下面分析故障背后的原理，电磁阀控制原理如图8所示。电磁阀内部包含3个子电磁阀，分别为中心电磁阀、左侧和右侧电磁阀。2x6号线是3个子阀的公共供电端，2x2、2x1和2x8分别为各子阀的控制端。由图可知，中心电磁阀是两位三通，其余两个阀为两位两通电磁阀。

图8 ECAS电磁阀电气原理图

当2x2与2x8被反接后，按上升键时，2x1、2x2、2x8的电压均被拉低至0V，2x6的电压变为24V，3个电磁阀均动作，气口1向22和23口输入高压空气，气囊被充气；当按下降键时，2x6电压仍为24V，2x1被拉低至0V，该侧电磁阀气路导通，23口的气压由气囊向电磁阀排气口3输出。此时2x2电压不拉低，右侧电磁阀无法动作，其气路呈关闭状态，而2x8被拉低至0V，中央电磁阀气路导通，高压空气从1口将从23口输出的空气给“顶回去”，并继续为左侧空气弹簧充气。这就是按下降键时，空气弹簧不仅不放气回落，反而继续充气的原因。

5）前照灯及转向灯控制开关故障排除过程。操作左组合开关，发现拨至转向挡和前照灯的近光、远光挡，各灯具均不工作，仪表上也不显示对应的图标。同时发现多功能方向盘的按键也失效，由于多功能方向盘按键以时钟弹簧为转接点通过LIN线与VCU通信，VCU再将操作指令传递给仪表，并显示对应的图标。而时钟弹簧的其中一路供电与左组合开光的光耦供电一致。

由此认定此供电出问题的概率较大，通过查看熔断器盒的熔断丝，未见异常，且熔断丝的上游电压正常。再查看熔断丝的下游接线，发现下游对应的插接器插针弯折（图9），导致供电在此处截止。插针修复后，故障排除。

图9 插针弯折

2.3 动检时的电气故障

2.3.1 故障现象

定速巡航失效；低速时，仪表不显示车速。

2.3.2 原因分析

1）定速巡航失效故障原因分析。定速巡航功能通常只受VCU或EMS电控数据的影响。巡航功能开启后，当满足多个条件时，巡航才可生效。如车速应当达到阈值，本车的巡航生效的车速条件是大于20km/h，制动信号（包括行车制动、驻车制动、排气制动、发动机制动、缓速器制动等辅助制动，牵引车则还有挂车制动）和油门信号未介入，以及巡航OFF开关未被按下等。巡航失效时应当先用诊断仪读取VCU和EMS电控数据是否正确，然后读取巡航开关的动态数据，查看开关信号是否正常。

2）仪表不显示车速故障原因分析。车辆采集车速的方式主要有两个，一个是通过车速传感器采集变速器输出轴的转速，另一则是通过ABS的轮速传感器采集齿圈的转速，二者的转速还要结合后桥速比、轮胎半径才能计算出车速。大部分车辆通常都会有这两种传感器（图10），但有些车取消了车速传感器，只保留了轮速传感器。如果仪表不显示车速可用诊断设备读取车速传感器和轮速传感器的动态数据，再作判断。

图10 车速传感器

2.3.3 排除过程

1）定速巡航失效故障排除过程。诊断仪连接VCU和EMS读取对应的基本信息，发现各自的电控数据版本均正确，读取巡航各开关信号动态数据流，也未见异常。由于该车配置有缓速器，如果动检时，缓速器开关被拨至工作挡位，定速续航将无法生效。

在确认缓速器开关为关闭状态下，将车辆重新进行了一轮路试，发现定速巡航仍不工作。用诊断仪读取制动信号动态数据流，仍未见异常。最后发现未踩制动踏板时，汽车的制动灯仍然工作。制动灯工作的条件之一是制动踏板被踩下，而本车是牵引车，驾驶室内还安装有挂车手制动手柄（图11），因为手柄与车身控制器间有控制线路，若手柄未被释放，制动灯同样会工作，巡航也无法生效。检查发现挂车手制动手柄虽处于释放状态，但内部存在卡滞，将其反复提拉几次后，卡滞现象消失，制动灯熄灭，再次动检时巡航正常工作。

2）仪表不显示车速故障排除过程。检查变速器输出轴上的车速传感器，发现其插接良好。诊断仪连接VCU同时读取车速传感器和轮速传感器的动态数据流（图12），当变速器输出轴转速在348r/min时，车速传感器计算的车速几乎为0，而ABS计算的车速却达到了18.21km/h，显然车速传感器的计算数值有误。根据汽车理论中的车速计算公式，可知车速=0.377×发动机转速×车轮半径/变速器挡位速比/后桥速比，本车采用轮胎规格为295/80R22.5，半径约为0.52m，此时变速器挡位为7挡，挡位速比为2.724，后桥速比为3.727，计算的理论车速为18.30km/h，与ABS轮速传感器采集的车速接近。

图11 挂车手制动手柄

图12 车速信号动态数据

测量车速传感器的供电、信号和搭铁，发现三者均正常，认为是该传感器内部故障。重新更换传感器后，故障排除。

2.4 分析小结

案例车故障及成因统计见表2。

表2 案例车故障及成因统计

3 总结

重卡在舒适性方面正加速向乘用车靠拢，本车配置的一键启动系统就是一个例子。本文中还涉及到国家法规项对下线车辆的影响和空气悬架气路分析，因此要求从业人员拓展知识面，不断学习才能适应技术发展的步伐。