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工业连接和智能传感论坛
测试测量

【免拆诊断】LIN通信发生故障?虹科Pico示波器帮你快速诊断!

  2020年12月09日  

  2010 款奥迪 A4L 车

  空调不制冷

  故障现象

  一辆2010款奥迪A4L车,搭载CDZ发动机,累计行驶里程约为21万km。车主反映,该车空调不制冷。

  故障诊断

  用故障检测仪检测,发现“09-电子中央电气系统”(即车载电网控制单元,J519)中存储有故障代码“00256 制冷剂压力/温度传感器(G395)无信号/通信”;读取G395测量值(图1),显示“故障”,说明G395信号确实异常。

  图1 读取G395测量值(截屏)

  查看相关电路(图2)得知,G395通过LIN线将空调压力信号传递给J519。结合故障代码和测量值分析,认为可能的故障原因有:G395及其线路(电源、搭铁及通信线)故障;J519故障。用万用表在线测量G395端子3和端子1之间的电压,为蓄电池电压,说明G395的供电和搭铁线路正常。

  图2 G395的电路

  用pico示波器在线测量G395端子2上的LIN通信波形(图3),隐性电压约为12.4 V,显性电压约为1 V,均正常,由此排除LIN线存在故障的可能;有部分LIN报文帧(LIN报文帧包括帧头和应答两个部分,每段LIN报文帧的帧头部分十分相似,由主节点发送给从节点,从节点接收帧头并作出解析,然后发送应答,帧头后面就是从节点对主节点的应答信息)只有帧头没有应答,由此推断G395损坏,无法应答。

  图3 故障车G395的LIN通信波形(截屏)

  更换G395后试车,故障依旧。难道新的G395质量有问题?刚好车间有一辆2014款奥迪A6L车,依次将新、旧G395装在奥迪A6L车上试车,均能够显示空调压力,而将奥迪A6L车的G395装在故障车上,故障依旧,由此说明新、旧G395都是正常的,该车故障是由其他原因引起的。

  仔细分析图2可知,G395和空气质量传感器(G238)在同一条LIN线上,如果J519损坏,G238的信号应该也异常。脱开G238(图4)导线连接器,发现J519中新增故障代码“01592 空气质量传感器(G238)无信号/通信”,说明G238信号传输正常。

  图4 G238的安装位置

  装复G238导线连接器,用pico示波器同时测量G238端子3和G395端子2上的LIN通信波形(图5),对比发现有一段LIN报文帧的应答部分不一致,从G238端子3上测得的显性电压约为6 V,过高,已影响信号识别;而从G395端子2上测得的显性电压约为0.7 V,比帧头部分的显性电压(约为1 V)低约0.3 V,但不会影响信号识别。

  图5 故障车G238端子3和G395端子2上的LIN通信波形(截屏)

  使用pico示波器诊断软件中的串行译码功能对LIN通信波形进行译码(图6),发现该段LIN报文帧帧头部分译码正常,ID为64,但应答部分译码失败,怀疑该应答部分是由G395发出的。脱开G395导线连接器,发现G238端子3和G395导线连接器端子2上的LIN通信波形恢复一致;再次对LIN通信波形进行译码(图7),发现ID为64的LIN报文帧应答部分的波形消失了,由此确定ID为64的LIN报文帧与G395信号是对应的。

  图6 对LIN通信波形进行译码(截屏)

  图7 脱开G395后对LIN通信波形进行译码(截屏)

  梳理上述检测结果可知,从G395端子2上测得G395发出的信号波形正常,但是从G238端子3上测得G395发出的信号波形异常。用万用表蜂鸣器挡测量G395导线连接器端子2与G238导线连接器端子3之间的导通情况,不导通,由此推断G395端子2与LIN接点B549之间的LIN线存在虚接,且虚接电阻过大。检查相关线束,发现G395端子2与LIN接点B549之间的LIN线存在虚接(图8),轻轻拉扯,LIN线便从虚接位置断开。

  图8 虚接的LIN线

  故障排除

  修复断开的LIN线后试车,空调压力显示正常,空调恢复制冷,故障排除。

  故障总结

  通过本案例可以发现,当LIN线上的某个从节点的线路中有虚接电阻(图9)时,从该虚接电阻两侧测得的LIN通信波形是不一样的,单看从节点侧的通信波形容易引起误判。对于靠近主节点侧(测量点2) 的LIN通信波形,帧头部分正常,其他从节点应答时的显性电压正常,但当从节点3应答时,显性电压上移,虚接电阻越大,上移幅度越大;对于靠近从节点侧(测量点1) 的LIN通信波形,从节点3应答时的显性电压正常,帧头部分的显性电压上移,其他从节点应答时的显性电压也上移,虚接电阻越大,上移幅度越大。

  图9 从节点的线路中有虚接电阻示意

  当虚接电阻较小时,帧头和应答部分的显性电压均在正常范围,不影响信号传输;当虚接电阻较大时,从节点3能接收及识别帧头,然后做出应答,但主节点却无法识别从节点3的应答部分,本案例就属于这种情况;继续增大虚接电阻,从节点3将无法识别主节点发送的帧头,此时从节点不应答。例如,在某辆车LIN线从节点上串联20 kΩ的电阻,图10中红色波形为靠近从节点侧的波形,蓝色为靠近主节点侧的波形,分析可知,在蓝色波形中,有一段应答部分的显性电压已接近蓄电池电压,无法正常传递信号;红色波形中,有一段帧头部分的显性电压约为4.8 V,偏高,但还可以正常传递信号,并且应答部分的显性电压是正常的,其他波形对应其他从节点的通信,其帧头和应答部分的显性电压均偏高。

  图10 在LIN线从节点上串联20 kΩ电阻后测得的通信波形(截屏)

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