宝马X5主动转向系统故障灯亮检修

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故障现象一辆宝马X5车，搭载型号为N55的发动机，行驶里程约为3万km，因主动转向系统故障灯点亮而进厂检修。
故障诊断接车后，试车验证故障，故障现象确实存在。接通点火开关至ON位置，仪表盘上的主动转向系统故障灯点亮，中央信息显示屏提示“主动转向系统失灵！转向时请注意”；尝试转动转向盘，转向沉重。
连接ISTA，调取故障代码，得到故障代码006137，含义为主动转向系统伺服电动机位置传感器故障。该故障代码为当前故障且无法清除。根据故障代码的提示，决定先检查主动转向（AL）控制单元和转向器之间的线路。目测检查AL控制单元与转向器之间的线束，没有发现问题；检查转向器上伺服电动机位置（AFS）传感器的导线连接器X13772，插接牢固，且没有进水腐蚀的痕迹。
对照电路图（图1），分别测量AL控制单元导线连接器X13718的端子27、端子26和端子25与导线连接器X13772的端子2、端子5和端子6之间的电阻，均为0.6 Ω，正常。用适配器连接导线连接器X14036，在线测量导线连接器X14036的端子1和端子2之间的电压，为7.5 V，正常；测量端子1和端子4之间的电压，为7.38 V（不正常，正常电压的参考值为6.8 V，端子4传输的信号以脉宽调制方式发送，准确数值需要用示波器检测）。断开导线连接器X14036，测量AFS传感器的电阻，测得端子1和端子2之间的电阻为164 kΩ（正常），端子1和端子4之间的电阻为∞（不正常，参考值为200 kΩ），端子2和端子4之间的电阻为∞（正常），端子1与搭铁之间的电阻为1 Ω（正常）。

图1 转向系统控制电路


用适配器连接X14036导线连接器，用示波器查看导线连接器X14036端子1和端子4的波形，示波器只有电压显示，没有波形输出（图2，波形为一条直线），与正常车的波形（图3）进行对比，可知故障确实存在。



图3 正常车的波形（截屏）

查阅相关资料可知，AFS传感器的波形，不只在车辆起动后才有，只要车辆被唤醒，就应该有波形。根据上述检查结果分析可知，AFS传感器有电压输入，且搭铁正常，却没有信号输出，因此判断AFS传感器有问题。
故障排除 由于AFS传感器（图4）没有独立的配件可供更换，于是只能更换转向器总成，清除故障代码，并对AL控制单元进行匹配后试车，故障彻底排除。

图4  AFS传感器

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主动转向控制系统工作原理
    主动转向（AL）控制单元的执行元件为无碳刷式直流同步电动机（伺服电动机），该电动机与蜗杆传动机构固定连接在一起并以无间隙的方式嵌入涡轮内，电动机转动方向、转速和持续运行时间由AFS传感器进行监控，以便计算冗余转向角。AFS传感器位于伺服电动机的背面，由一个传感器芯片（磁阻元件）和一个磁铁组成。AFS传感器根据磁阻效应，判断电动机转子的位置，传感器芯片从水平和垂直方向的磁场测量结果得到信号，传感器芯片将这个角度信息处理为数字信号，并以脉宽调制的方式传递给AL控制单元。AL控制单元为AFS传感器提供7.5 V的供电电压，其测量范围为0°~180°（每半圈提供一个方波信号）。半圈数由AL控制单元进行计数，并在点火开关断开时存储计数值。