随着汽车功能的不断丰富和发展,各种电子控制系统在车辆上的应用与日俱增,传统的线路连接方式已经无法满足电气系统日益丰富的要求,由此,车载网络系统应运而生。短短几年间,网络技术在汽车上就得到了广泛而普遍的应用。然而,也正是由于车载网络系统的应用,使得汽车维修技术从逻辑思维层面发生了根本性的改变。
一、车载网络系统与传统电控系统的比较
车载网络系统也称车载总线系统,从其硬件组成来看,主要包括若干个模块(即各系统的电控单元ECU)、节点(如智能传感器、智能开关等小的模块)、总线或网关(只有存在不同类型的总线或不同的通讯协议时,网关才被应用到车载网络之中)等,由数据总线将这些模块、节点或网关按照一定的连接方式(称为总线拓扑结构)构成一个车载的局域网络。
从图1中可以看出,车载网络系统的每个模块、节点都通过总线连接到一起。总线相当于一条信息高速公路,每个模块(或节点)都可以将信息发送到总线上,也都可以从总线上接收需要的信息。因此,一个模块(或节点)所发送的信息可以由多个模块或系统来共享,这就是车载网络系统所具有的“信息共享”的特有功能。车载网络系统的这种结构和功能特点,使得其与传统汽车电控系统存在巨大差异。
1.系统关联性的改变
在传统的汽车电控系统中,各系统的控制和功能基本是相互独立的,彼此之间没有必然的联系。以冷却液温度为例,在传统的汽车电控系统中(如图2所示),会有一个专门的冷却液温度传感器将冷却液温度信号传送给发动机控制模块ECU,用于冷车高怠速、混合汽浓度、点火正时和冷却风扇等方面的控制,还会有一个水温感应塞将冷却液温度信号发送给仪表,用于指示冷却液温度。故此,同样是冷却液温度信息,发动机控制模块ECU和仪表之间却使用了相互独立的两套系统,这也使故障诊断变得相对简单、明确(两套系统不相互影响);还是冷却液温度,对于车载网络系统而言则大相径庭,如图2所示,发动机上只安装一个冷却液温度传感器,该传感器将冷却液温度信息发送给发动机控制模块,发动机控制模块又会将该冷却液温度信息传输到数据总线上,供汽车仪表模块IPC和自动变速器模块TCM等共享使用。因此,如果出现冷却液温度表故障,不仅要考虑仪表本身,冷却液温度传感器、发动机控制模块和总线线路等均在故障排查范围之内,相较传统的电控系统,排查范围和排查难度都会增加。这也表明,由于系统关联性的变化,使得车载网络系统的控制逻辑也有别于传统的电控系统。
2.元件结构性和功能性的改变
从上述的例子中,我们还可以深入探究车载网络系统在元件结构性和功能性方面发生的改变。仍以汽车仪表为例,在传统的汽车电控系统中,汽车仪表就是各种仪表、指示灯、报警灯的集合体,是单纯的电气仪表,与电控模块没有一点瓜葛;但是在车载网络系统中,我们看到,汽车仪表已经是一个真正意义上的电控模块了,它不仅能够接收信息,还能发送指令,并能与其他电控模块和诊断仪器进行必要的通讯。有些车辆甚至将汽车仪表用作网关,作为不同级别、不同协议总线间通讯的桥梁。在这样设置的车辆中,如果拆下汽车仪表,车辆将无法正常运行。不仅电气总成如此,就连小的电气开关也为适应车载网络系统而悄然发生着变化。以汽车的前照灯开关为例,在过去,该开关就是一个物理意义上的开关,如图3(a)所示,用于控制前照灯电路的通与断;但在车载网络系统中,该开关已经进化成一个智能开关,如图3(b)所示,它通过数据总线LIN线为车身控制模块BCM提供前照灯信号的输入,开关本身并不直接参与控制前照灯电路的通与断。可见,随着车载网络系统的应用,汽车上原本的电气总成、元件等大都向电控模块演变。如果还是按照传统方法对这些电气总成或元件进行测试,不但会发生误判,还有可能对它们造成损坏。
3.系统控制逻辑的改变
从前面所述系统关联性的差异可以看出,在传统的汽车电控系统中,无论是传感器、执行器还是电控单元之间,都是普遍遵照电路回路的原则进行电路连接的,所以无论是查阅电路图,还是分析电路故障,逻辑性直观易懂;而车载网络系统,由于总线的引入,使得原本需要几条线路或是十几条线路才能完成的功能,现在仅需要三四条线路(其中包括数据总线、电源线、搭铁线等)就可以实现。由此,传统电路中直观易懂的特性已不复存在,控制逻辑也不再是一一对应的关系,而往往是一对多的关系。从这一点可以看出,在进行车载总线系统的故障检修前,一定要先搞清楚系统的逻辑控制关系。
4.诊断设备的改变
对于传统汽车电控系统的检修,我们使用的诊断设备无非是诊断仪、万用表、试电笔、示波器等,如果没有故障信息,大家常常把万用表作为最主要的检测工具;但对于车载网络系统,专用诊断仪和示波器则是系统故障检修的最主要工具。这是因为数据总线和各个控制模块的性能好坏直接影响着车辆整个网络系统的运行是否正常。这就需要对数据总线和控制模块间的通讯进行测试,测试的方式通常有两种:一种是利用专用诊断仪对各模块的通讯状况进行测试;第二种是通过示波器对总线波形的测试来检测总线线路是否正常。因此,在进行车载网络系统故障检修时,我们不能只强调万用表的重要性而忽视了对专用诊断仪和示波器的利用。