W samochodach stosowane są moduły elektryczne będące węzłem sprzęgającym różne obwody elektryczne. Początkowo były to zespoły przekaźników zgromadzone w jednym miejscu wraz z blokiem bezpieczników zabezpieczającym odbiorniki elektryczne. Przekaźniki były sterowane przełącznikami dostępnymi dla kierowcy. Przekaźniki z kolei uruchamiały odbiorniki, takie jak oświetlenie czy silniki elektryczne wycieraczek.

Wraz z rozwojem i zastosowaniem sieci informatycznych w motoryzacji węzły elektryczne, pełniące funkcję centrali, zostały przekształcone w moduły elektroniczne zintegrowanych z zespołem bezpieczników i przekaźników. Firmy samochodowe różnie nazywają te moduły, w zależności od umiejscowienia w samochodzie i pełnionych funkcji, ale ich cel jest ten sam – rozdzielenie i sprzężenie różnych obwodów elektrycznych. Przykładowe nazwy to CEM (Central Electronic Module), REM (Rear Electronic Module), BCM (Body Control Module).

Moduły centralne są miejscami dowodzenia elementami wykonawczymi. Docierają tu polecenia wydane przez kierowcę, a także rozkazy przekazywane przez sterowniki. Przed uruchomieniem danego elementu wykonawczego sprawdzane są warunki decydujące o pozwoleniu na wykonanie polecenia. Prosty przykład to włączenie światła przeciwmgielnego z tyłu pojazdu. Sam impuls podany przez kierowcę nie wystarczy. Układ sprawdza, czy są włączone światła mijania, ponieważ jest to warunek konieczny do włączenia światła przeciwmgielnego. Ta zależność jest bardzo prosta, intuicyjna i znana wszystkim.

Podczas naprawy samochodu spotykamy się jednak z wieloma zależnościami, które mogą wydawać się dziwne i nielogiczne. Nasze spostrzeżenia i krytyczne uwagi nie zmienią programów, w które wyposażone są sterowniki, dlatego musimy je poznawać. Generalnie współczesny samochód nie może być rozpatrywany w kategoriach niepowiązanych ze sobą „klocków” – prawie wszystko jest ze sobą połączone, dlatego nasze myślenie musi być przestrzenne, wielowątkowe. Na przykład mruga lampka od silnika i samochodu nie można uruchomić. Zanim skontrolujemy sterownik silnika, który podejrzewamy o niesprawność, przyjrzyjmy się, jak biegnie droga sygnałów immobilisera. Może przez zespół wskaźników, który jest bramą łączącą kilka sieci cyfrowych? A może właśnie moduł centralny, przez który przechodzą wszystkie ważne sygnały, jest winny niesprawności samochodu? Dlatego dokładne schematy i obserwowanie pracy urządzeń pozwalają na poukładanie sobie wstępnych zależności funkcyjnych. Moduł centralny jest w tym wszystkim bardzo ważny.

W samochodzie może być kilka modułów centralnych. Często ten z przodu nazywany jest centralnym, a zamontowany w bagażniku – tylnym.

Możemy też mieć jeden moduł pod maską silnika, a drugi wewnątrz. Są trzy główne aspekty, dlaczego te moduły są istotne dla wykrycia usterki. Po pierwsze dlatego, że są to węzły komunikacyjne, w których możemy bardzo dużo zbadać. Pod drugie dlatego, że często się psują. I po trzecie dlatego, że z tego miejsca możemy przeprowadzić diagnostykę, ciekawe eksperymenty, wykonać rozłączenia obwodów i sieci komunikacyjnych, a także odkryć zależności w pracy układów funkcjonalnych.
Skrzyżowanie dróg czy sieci kolejowych nazywamy węzłami. Są one istotne z punktu widzenia strategicznego oraz komunikacyjnego. Z takiego węzła możemy trafić wszędzie. Tak samo jest z węzłami w samochodzie. Możemy trafić do każdego układu podpiętego do węzła. Jeśli nie mamy jednego światła, to możemy sprawdzić, czy z takiego węzła wychodzi napięcie na odpowiedni przewód. Możemy także podać napięcie i w ten sposób sprawdzić całą drogę od modułu do żarówki.

Weryfikacje i symulacje łatwo jest przeprowadzić z poziomu modułu centralnego, o ile mamy schemat elektryczny albo potrafimy szybko odszukać odpowiednie przewody we wtyczkach. Trzymając w ręku moduł centralny, od razu widzimy pewne usterki, na przykład ślady wilgoci, która dostała się do wtyczek albo do modułu. Przekaźniki wydające dziwne dźwięki świadczą o uszkodzeniu. Samo poruszanie modułem może zmienić funkcjonowanie układów, co świadczy o uszkodzeniu. Istnieje wiele najprostszych usterek, takich jak wypalone gniazda, do których wkłada się bezpieczniki. Nie można oczekiwać od sterowników, że pokażą nam je palcem. Dlatego niezbędna jest kontrola przeprowadzona przez człowieka w okolicach modułów centralnych i w samych modułach.

Do modułów centralnych wpięte są pęczki kabli. Wyciąganie, naprężanie tych kabli pozwala niejednokrotnie na wykrycie usterek typu uszkodzony przewód elektryczny. Nawet w kilkuletnich samochodach zdarza się, że przewód elektryczny w pewnym miejscu nie przewodzi prądu. Dostęp do kabli widocznych na pierwszy rzut oka jest łatwy. Na pewno w innych warsztatach sprawdzono te łatwo dostępne, ale raczej nie poruszano wiązkami, które są pod modułami, ponieważ takie czynności wykonuje specjalista. Zauważmy, że moduły centralne są często umieszczone na podszybiu lub w pobliżu akumulatora, czyli w miejscach bardzo wrażliwych na wilgoć i opary od pracującego akumulatora. Kable ulegają degradacji, niszczy się izolacja, a wilgoć wnika do środka, w związku z czym cienkie przewody zostają uszkodzone. Jeżeli nie wykonamy próby polegającej na podniesieniu modułu i poruszaniu przewodami, to nie sprawdzimy tych najbardziej prawdopodobnych usterek.
Podobnie jest z modułami, które znajdują się wewnątrz samochodu. Na przykład pod kierownicą od modułu biegną wiązki przewodów w różne strony, m.in. na tył pojazdu. Na początku przewody wydają się być w idealnym stanie, ale jak podniesiemy wykładzinę albo nawet wyciągniemy fotel kierowcy, to okazuje się, że uszkodzone przewody leżą w wodzie. Początek pracy diagnostycznej polegał na poruszaniu wiązką przewodów od strony modułów elektronicznych. I podczas takiej próby nastąpiła zmiana w pracy układów. Idziemy więc dalej i „po nitce do kłębka” docieramy do miejsca uszkodzenia.

Wniosek jest taki, że moduł centralny jest nie tylko „centralny” dla układów w samochodzie. Jest też „centralny” dla nas, poszukujących uszkodzenia. Systemy samodiagnozy pokazują zarejestrowane błędy, które są sugestią, a nie wyrocznią. Nic nie zastąpi naszego badania i kontaktu wzrokowego z fragmentami samochodu. Nic nie zastąpi również dobrej klasy multimetru, którym przeprowadzamy bardzo dokładne pomiary podczas różnych stanów pracy urządzeń, poruszania modułami i wiązkami przewodów elektrycznych.

Stanisław Mikołaj Słupski
Politechnika Lubelska
Katedra Elektrotechniki i Elektrotechnologii