一辆行驶里程约3000km的2018款奔驰E300轿车。该车右后脚坑环境氛围灯不亮,其子3个脚坑都可以正常点亮。
故障诊断:为了营造舒适的驾驶环境,梅赛德斯一奔驰从老款S级车(代号221)开始,在车内增加了环境氛围灯,氛围灯点亮后发光柔和均匀,从最初的3种色调,发展到“彩虹”七色,再到最新的E级车(代号213)的64色。其源于RGBLED光源可利用红、绿、篮三基色原理,在混色控制下使三种颜色具有4级灰度并任意混合,即可产生4×4×4=64种颜色,形成不同光色的组合变化,实现丰富多彩的动态效果,在车内营造不同的氛围。以往由SAM控制的环境氛围灯,在W213车型上,独立出来1个专门的环境照明控制单元N1620N162对车上的发光变色单元使用LIN网络控制,不同的车型配置会影响这些LIN BUS的数量。
查看车籍卡,此车带有CODE876车内灯光套件和CODE 891高级环境照明灯,查看N162实际值中显示,共有7条LIN BUS控制着不同区域的发光变色单元,如表1所示。
其中从设备最多的是LIN总线7的氛围灯(如图1所示),共连接了10个从设备,依次是副驾驶侧仪表台氛围灯、副驾驶脚坑氛围灯、副驾驶中部氛围灯、驾驶员脚坑氛围灯、驾驶员仪表氛围灯、左后脚坑氛围灯、驾驶员座椅轮廓氛围灯、中央控制台杯座氛围灯、右后脚坑氛围灯、前排乘客座椅轮廓氛围灯。
这些氛围灯中除了脚坑灯以外都有4根线,分别是供电(30t)、搭铁(31)和LIN线的进(LIN IN)和出(LIN OUT)。但是4个脚坑灯有5根线,分别是前部两个脚一坑灯有1根前SAM给的信号线(Sig),后部两个脚坑灯有后SAM给的1根信号线
(Sig),所以仔细观察可以发现这4个脚坑灯有两个LED灯珠,是同时亮白色照明灯和彩色氛围灯的,这就造成LIN线有故障,4个脚坑灯也可以保证基本的安全照明。
检查发现LIN总线7的氛围灯中只有右后脚坑氛围灯和前排乘客座椅轮廓氛围灯不亮,其他氛围灯都可以正常亮起。综合分析可能的故障原因为:①LIN线断路;②右后脚坑氛围灯E43/35电源或搭铁故障;③ E43/35本身电气故障;④N162电气故障或更换新从设备(部件)后没有进行定址(自动寻址和编址)。
因为右后脚坑氛围灯E43/35的脚坑照明功能正常,所以可以判断E43/35电源或搭铁没有问题;查看LIN总线7实际值,显示总线用户数量“10”,总线用户1至8实际值显示 “准备就绪”,而剩下的两个显示 “不存在”。这时候前8个用户的工作是正常的,既有亮度,亦可调节;而后面的2个用户都不亮了。由此判断,LIN总线存在断路故障,断路点在第8个用户(中央控制台杯座氛围灯E20/2)和第9个用户(右后脚坑氛围灯E43/35)之间。
查看E43/35右后脚坑氛围灯电路图,如图3所示。
断开右后脚坑氛围灯E43/35插头,用万用表测量脚4LIN IN的信号平均电压为0V,正常值为9~11V左右,不正常;测量中央控制台杯座氛围灯E20/2的脚3LIN OUT和右后脚坑氛围灯E43/35脚4LIN IN之间LIN线(黑色)电阻为OL,正常值应该为<0.5Ω,不正常。说明LIN线断路,检查发现线束在生产线装配时不当,挤压,导致LIN导线断路。
故障排除:修复线束后,打开车门,右后脚坑氛围灯和前排乘客座椅轮廓氛围灯点亮,关上门之后,氛围灯也可以正常转变颜色,恢复正常。
故障总结:综合上述两个案例,LIN总线有以下特点。
(1)LIN网络传递的是数字信号,载波电压为12V,信号电压变化范围是0~12V,最准确的测量方法是使用示波器查看波形,当然通过万用表测量LIN线的信号电压平均值可以快速地初步判断LIN通信是否正常,正常值约为9~11V,比如电压过低,可能是对地短路或断路。
(2)LIN网络不直接连接到CAN网络上,通过主控器才能和CAN网络进行通信(Master-Slave模式),所以主控器故障,LIN网络用户(从设备)的信号无法传出到CAN,因此无法检测。
(3)目前奔驰使用的网络中只有两种有终端电阻:高速CAN(60Ω),FlexRay(总电阻约50Ω),LIN为低速单线网络,不需要终端电阻也无法安装。
(4)LIN网络中的从设备的连接方式有两种:串联和并联。案例1的雨量和光线传感器局域互联网LIN B16就是典型的并联LIN网络;案例2的车内环境照明灯局域互联网(LIN B35)就是典型的串联LIN网络。此外智能气候控制系统局域互联网(LIN 1)(LINB8-1)也是串联LIN网络,两种连接方式的示意图如图4所示。
两种连接方式的故障特点:
并联LIN网络,短路影响全部从设备,断路影响单个从设备。
串联LIN网络,短路影响全部从设备,断路影响下游部件从设备。
(5)LIN断路和短路故障检修的方法和技巧。
LIN BUS断路:对于断路的故障判断比较简单,因为在工作的时候是由主控单元发出控制指令,断路会导致控制指令无法下达到对应的从设备,对于并联LIN网络对应的从设备也无法反馈,对于串联网络不仅对应的从设备无法反馈,它下游的从设备也无法反馈,所以主控器则可以报出对应的故障码(比如空调风门电机LIN B8-1),结合故障码、实际值(比如案例2氛围灯LIN B35)和电路图综合分析、对照就可以准确快捷的锁定故障位置或故障部件。
LIN BUS短路:包括对地、对电源和其他信号短路,都会导致整条LIN网络无法通信,也就是网络瘫痪,主控器会设置“局域互联网络LIN总线存在功能故障,总线关闭”的故障码,整个系统的功能会失灵,而其他LIN网络工作不受影响。
对地短路:通过示波器HMS 990或万用表可以很容易判断出LIN总线对地短路。对地短接无外乎两种情况:短接车身地和通过控制单元接地。而短接位置可能是在线束上,插接器上,也有可能是在控制单元和部件内部。
再比如对于E级车空调风门电机LIN B8-1网络,共有6个从设备(风门电机),LIN B8-1从N22/1的A9出来,经过4个风门电机后从A10回到N22/1,之后又从B12出来连接2个风门电机,如图5所示。
如空调风门电机LIN B8-1对地短路,会出现空调风口不出风或无法改变出风模式,此时可以在容易拆卸的空调控制单元N22/1插头上将B12插针挑出来,断开LIN线。查看LIN BUS波形或信号电压平均值是否恢复正常,以便确认故障点在前4个部件,还是后2个部件,再去逐段锁定故障电机,这种方法最大的劣势就是目标不明确,会有比较大的拆装操作和偶然性,那么我们有没有其他快捷锁定故障点的方法和技巧呢?
答案是“有”,那就是“电阻测量法”。每一个LIN用户的LIN_ S(IN)和LIN_ M (OUT)之间的采样电阻(R_ Shunt)大概在1.2Ω左右,参考如图6所示。
还以案例2氛围灯LIN B35第8个和第9个用户之间发生了LIN BUS对地短路故障为例,通过测量点对地的电阻值,我们就可以判断大概距离测量点多少个用户的位置发生短路。在N162的插头上测LIN线对地电阻,测得9.6Ω。那我们就可以通过9.6/1.2算出在第8个用户之后发生了短路故障。上述规律和检测方法同样适用于智能气候控制系统局域互联网(LIN1) (LIN B8-1)的风门电机的故障排除,每个风门电机的采样电阻(R-Shunt)也是1.2Ω左右。
除LIN线路磨损与车身短路以外,在实际维修中还会遇到,从设备的插头腐蚀导致LIN总线对地短路,比如因贴太阳膜时喷水防护不到位,导致车门上的氛围灯发光变色单元插头进水、腐蚀,导致LIN总线对地短路,出现整个车门上的3个氛围灯都不亮的故障现象;另外如果空气湿度大,长时间开空调,空调壳体上会出现过多的冷凝水,冷凝水流入风门电机的插头,也可能导致LIN总线对地短路,出现空调风口不出风或无法改变出风模式的故障现象。比如左侧混合空气风门电机M2/8的插头进水腐蚀导致1号针(搭铁)和2号针(LININ)短路,LIN B8-1总线故障,具体的测量方法:①断开N22/1的插头A,从A9处测量与车身间电阻为“OL”,正常,说明线路没有与车身短路;②测量A9与A8间的电阻为2.4Ω,不正常,应该也是“OL”;③通过计算2.4/1.2可知,短路点出现在第3个从设备—左侧混合空气风门电机M2/8处。
当然短接也可能在电机内部,所以通过电阻测量可以帮助我们快速的锁定目标,有的放矢,减少工作量。
·对电源短路:对电源短路的故障和对地短路的故障类似,解决方法可以借鉴
·对其他信号短路:若是LIN对其他信号短路相对比较复杂,因为不同的信号可能对LIN BUS造成的干扰不一样,需要通过HMS测量波形,会有助于快速锁定故障
(6)对于LIN总线,例如氛围灯LIN总线(LIN B35)中除4个脚坑灯以外所有发光变色单元硬件都是完全一样,空调LIN总线(LIN B8-1)中所有的风门电机硬件也是完全一样的,零件号也是完全相同的,那么主控器如何对各个从设备进行单独控制呢?每个从设备都有一个单独的地址编码,这样的话主控器(控制单元)在发送控制指令的时候加上地址编码就可以确保只有对应的从设备(用户)按照指令进行工作;LIN总线更换新主控器或1个/多个从设备(部件)后需要进行定址(白动寻址和编址),目的是对该LIN总线全部从设备(部件)重新进行地址编码,以便主控器对从设备进行单一控制。以氛围灯系统为例,更换某1个新的氛围灯后,新灯是不会点亮的,该LIN总线上的其他氛围灯可以正常点亮;环境照明控制单元N162会设置当前状态的故障码“与局域互联网(LIN)总线上的一个或多个彩色生成和接合模块的通信存在功能故障,信息缺失”,执行“调校”。“学习过程”升“局域互联网(LIN)总线用户定址”后,就可以恢复系统的功能,故障代码会变为存储状态。
(7)对于氛围灯LIN总线,如果中间某个氛围灯电气故障,不亮,可能导致LIN信号不能往下传,从而后面的部件(氛围灯)不工作,可以跨接该氛围灯LIN信号,已确认其他氛围灯是否正常。