检修描述:一辆行驶里程约13.6万km、车型为F30,配置N20发动机、ZF 8HP变速器的2012年宝马328i轿车。该车进厂更换四轮制动盘、制动片。路试时仪表上DME、DSC、 EPS、ICM故障灯忽然全部亮起。
故障检测:接车后使用ISTA检查,发现居然有117个故障码,删除历史故障后重新检测仍然有91个当前故障码,并且全部为FlexRay总线故障,如图1所示。
查看本车网络拓扑图,FlexRay总线上共有3条支路:分别为DME(发动机控制系统)支路、ICM(集成式底盘管理系统)和DSC(车身动态系统控制系统)支路,EPS(电动机械式助力转向系统)支路,以及FlexRay总线管理单元FEM(ZGW网关),如图2所示。
那么根据故障码分析这辆车可能引起FlexRay总线通信故障的有以下几种原因:
(1)DME DSC EPS ICM FEM其中一个或多个模块硬件损坏。
(2)DME DSC EPS ICM FEM其中一个或多个模块软件错误。
(3)DME DSC EPS ICM FEM其中一个或多个模块供电异常。
(4)DME DSC EPS ICM FEM其中一个或多个模块搭铁异常。
(5)DME DSC EPS ICM FEM其中一个或多个模块受到电磁干扰。
(6)DME DSC EPS ICM FEM FlexRay总线线束损坏。
根据由简入繁的检测原则,首先根据以上分析参照电路图使用万用表分别检测FEM、DME、DSC、 EPS、ICM的电源和搭铁,检测结果均正常。
根据拓扑图在FEM处分别断开DME、 DSC和ICM、EPS,3条支路的插座,测量各支路终端电阻,支路1的ICM终端电阻2.6Ω, DSC终端电阻94Ω。支路2的DME终端电阻94Ω,支路3的EPS终端电阻94Ω,测量值全部正常。
该装置引爆后,点火用的电阻会断路,所以利用假电阻可以让控制单元误认为点火电阻正常,此时清除故障后故障灯会熄灭。从安全角度讲,该车失去了一项宝贵的设计功能,是一种不可取的方法。
在ISTA宝马专用诊断仪中,通过“文本查询”发电机,搜索到电路图文件“SSP-SSP-SP000054885”文件,了解到安全蓄电池桩头在发生碰撞后,仅仅切断通向启动机和发电机的电源线,而控制系统的线路并不切断。分析认为,可能是普通控制线路都装有保险加以保护,而发电机和启动机的工作电流比较大,普通保险难以在发生碰撞时及时提供保护,所以设计成这种安全蓄电池桩头的形式,来保护车辆不起火,保护乘坐人员的安全。
分别断开FEM、DME、DSC、EPS、 ICM测量F1exRay总线通信导线电阻,检测值为0.2~0.4Ω左右,阻值正常。
再分别断开以上各模块的插头,测量通信导线的对地、对正极阻值,以及两条导线间的阻值,阻值均为无穷大,测量值正常。至此,线路基础检测完毕,没有找到故障点。
接下来重点排除:①电磁干扰;②软件错误;③模块硬件本身损坏。
车间内正好有一辆F32事故车和这辆F30是同款发动机,将发电机、点火线圈、火花塞一起拆换到本车上试车,故障依旧。
使用E-sys工程师软件对FEM、DME、DSC、EPS、ICM分别升级编程,编程后试车故障依旧。
接下来该排除模块硬件本身损坏故障了,问了圈内朋友,都说控制模块损坏概率比较大,但是也都没遇到这个故障,因此一时也没办法准确地判断是哪个模块损坏导致这一故障了。继续路试并重新整理思路,路试时发现原地等红绿灯时猛轰油门,故障灯也会忽然亮起,于是更加坚定了故障点应该是F1exRay总线上某一模块损坏引发的。
回厂继续检查,安排一人怠速下猛轰油门以激活故障灯,同时使用万用表检查F1exRay总线上模块的通信反馈电压:在测量ICM的F1exRay通信导线时故障灯忽然亮起,这时发现ICM橘色高电平导线的电压下降为0.2V,此时忽然想起故障码中有一条D35A53的故障码“信号无效发射器ICM/EPS”,如图3所示。查了大半天,总算是有眉目了!
查询电路图,在ICM的通信链路上还有一条DSC的通信导线,ICM作为这条通信链路的中间单元和FEM相连。
在故障灯点亮时测量FEM、ICM、DSC的橘色通信导线,均为0.2V。那么DSC、ICM、FEM这三个模块哪个损坏的可能性大呢?FEM既是通信网关又是电源管理模块同时还是防盗主控模块,替换这个工程量有点大,先替换DSC和ICM模块吧,于是替换了ICM和DSC。
虽然零件号不同,报故障码。但是可以正常通信,编程完毕后测试原地猛轰油门,故障灯再次亮起,故障码依旧。这时心里非常郁闷,查到深夜11点了查到这个结果,难道是FEM?这个替换难度有点大,网关+电源管理+防盗主控单元!
第二天上班,安排完相关事宜。去汽配城找了一块同样型号的拆车FEM(如图4所示),又借了朋友的宝马防盗匹配神器,替换了FEM(此处省略防盗匹配过程)。
之后装车路试,市区路试40余千米,故障没有出现,准备回厂交车。车子刚开进厂门口,故障灯再次亮起!
第三天上班,把模块全部恢复回来,然后使用ISTA把故障码逐个分析,寻找规律。分析中发现FlexRay总线基本上虽然是每个模块都报信息缺失,但是发送器大部分都是DME。同时还有故障码S0392(无法与下列装置通信:发动机电子系统)、CD042F(ZGM, FlexRay:路径0上的线路故障),见图5所示。
查询电路图,路径0正是DME和FEM的FlexRay总线通信线路。而这条双绞线位于DME到底盘模块的车身线束中,难道这段线束中间有问题?于是在机舱中找到这段线束,拆开保护胶带逐个查找时发现DME到FEM的FlexRay通信双绞线中,橘色的那根导线貌似被齐整的削过一刀!这一股铜导线全部削断,但是由于外部保护层还连接着,所以两端削断的导线还虚接在一起,如图6所示。
故障排除:修复发动机舱中DME到FEM的FlexRay通信导线。
维修小结:FlexRay导线电阻的测量结果无法100%体现出线路的功能。出现挤压变形或插头腐蚀等损坏情况时,在静态模式下电阻值可能仍位于公差范围内。因此在测量终端电阻和导线电阻时测量值显示正常。但在动态模式下,电气影响可能会引起波涌阻抗提高,从而出现数据传输问题。