黎琪珍,黎 新,吳明瞭,董慶大,李 光,李 敏
(1.湖北科技學(xué)院,湖北 咸寧 437005;2.東風(fēng)汽車股份有限公司商品研發(fā)院,湖北 武漢 430057)
東風(fēng)汽車股份有限公司開發(fā)的某款純電動(dòng)物流車,在樣車調(diào)試階段發(fā)現(xiàn)整車控制器檢測(cè)不到離合信號(hào)。雖然這個(gè)問題不影響換擋和行駛,但是遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)發(fā)現(xiàn)異常(駕車全程離合信號(hào)不變,擋位信號(hào)卻有變化)。
某款純電動(dòng)物流車離合相關(guān)電器原理圖如圖1所示。離合踏板內(nèi)部帶一個(gè)常閉開關(guān),一端搭鐵,另一端分兩路分別接整車控制器(簡(jiǎn)稱VCU)和電機(jī)控制器(簡(jiǎn)稱MCU)。不踩離合踏板,開關(guān)閉合,VCU和MCU均應(yīng)檢測(cè)到低電平;踩下離合踏板,開關(guān)斷開,VCU和MCU均應(yīng)檢測(cè)到高電平。當(dāng)VCU或MCU檢測(cè)到離合信號(hào)變?yōu)楦唠娖綍r(shí),電機(jī)停止輸出轉(zhuǎn)矩,防止電機(jī)超速。從理論上說(shuō),離合信號(hào)接入VCU就夠了,但是為了提高整車安全性,避免電機(jī)超速,此處采用冗余設(shè)計(jì),離合信號(hào)接入VCU和MCU,只要有一個(gè)控制器工作正常,電機(jī)就不會(huì)超速。
圖1 離合信號(hào)線
點(diǎn)火開關(guān)鑰匙擰到ON擋,VCU調(diào)試工具接入OBD診斷口,反復(fù)踩踏/松開離合踏板,上位機(jī)軟件始終顯示離合未踩下。測(cè)量VCU離合信號(hào)輸入引腳,踩下離合時(shí)輸入電壓為0.7 V,松開離合時(shí)輸入電壓為0,也就是說(shuō)無(wú)論離合踏板是否踩下,VCU輸入信號(hào)都是低電平,從而使VCU誤判離合踏板未踩下。
VCU檢測(cè)離合信號(hào)的接口電路如圖2上半部分所示。
圖2 VCU與MCU離合檢測(cè)電路
松開離合踏板,離合信號(hào)輸入端經(jīng)常閉開關(guān)搭鐵,單片機(jī)檢測(cè)到低電平;踩下離合踏板,常閉開關(guān)斷開,單片機(jī)檢測(cè)端口被R3上拉,經(jīng)R4、R5分壓得到12 V×150/250=7.2 V,經(jīng)單片機(jī)內(nèi)部二極管鉗位到5 V,識(shí)別為高電平。該接口電路經(jīng)多個(gè)項(xiàng)目實(shí)踐驗(yàn)證可靠,除非元器件脫落、虛焊或變質(zhì),否則不會(huì)有問題。
更換VCU后,新的VCU仍然檢測(cè)不到離合踩下。在以往的電動(dòng)車型中,離合信號(hào)只接入VCU,從未出現(xiàn)過這種故障。嘗試剪斷接入MCU的離合信號(hào)線,果然VCU能夠正確識(shí)別離合踏板的狀態(tài),這充分說(shuō)明是MCU干擾了VCU。
聯(lián)系MCU廠商,得知接口電路如圖2下半部分所示。光耦U1的2腳搭鐵,1腳是控制端,輸入低電平時(shí)U1截止,輸入高電平時(shí)U1導(dǎo)通,但MCU內(nèi)部并未將1腳上拉,而是經(jīng)VCU內(nèi)部的R3上拉。
當(dāng)離合踏板踩下(離合開關(guān)斷開)時(shí),由于VCU內(nèi)有上拉電阻R3,因此光耦U1導(dǎo)通,MCU離合信號(hào)輸入端(此輸入端與VCU離合信號(hào)輸入端為并聯(lián)關(guān)系)通過光耦的原邊搭鐵,VCU輸入端電壓由12 V降低為0.7 V(VCU內(nèi)部單片機(jī)輸入端口電壓相應(yīng)地由7.2 V降為0.42 V),反相器U2輸入端通過光耦的副邊搭鐵,經(jīng)過反相器后MCU_GPIO檢測(cè)為高電平;當(dāng)離合踏板松開(離合開關(guān)閉合)時(shí),VCU和MCU離合信號(hào)輸入端經(jīng)離合開關(guān)搭鐵,光耦U1截止,由于反相器輸入端有上拉電阻,經(jīng)過反相器后MCU_GPIO檢測(cè)為低電平。故離合器閉合和斷開時(shí)檢測(cè)的電平不一樣,即MCU電平檢測(cè)有效。
拔掉VCU再上電試驗(yàn),踩離合,MCU光耦1腳懸空,光耦截止;松離合,MCU光耦1腳搭鐵,光耦截止。MCU無(wú)法檢測(cè)離合狀態(tài),表明上述分析推理是正確的。
臨時(shí)方案剪斷MCU離合信號(hào)線即可。永久方案可以在現(xiàn)有MCU接口電路基礎(chǔ)上改進(jìn),光耦1腳在MCU內(nèi)部接上拉電阻,2腳接離合信號(hào)線;也可以取消光耦,參考VCU接口電路重新設(shè)計(jì)。
踩下離合踏板(離合開關(guān)斷開不搭鐵)時(shí),VCU的R3本來(lái)是用于拉高VCU輸入電平至12 V的,卻被MCU利用使得光耦能夠?qū)?,而光耦?dǎo)通反過來(lái)使得VCU輸入信號(hào)被拉低至0.7 V,從而使得VCU檢測(cè)不到高電平,誤認(rèn)為離合踏板未踩下。從表面上看,VCU有故障,MCU正常,實(shí)際恰恰相反,本例故障的根本原因是MCU檢測(cè)電路設(shè)計(jì)不合理。本案例教導(dǎo)我們?cè)诠ぷ鲗?shí)踐中切忌頭痛醫(yī)頭腳痛醫(yī)腳。