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        依維柯車型起停系統(tǒng)開發(fā)過程實(shí)例分析

        2018-05-09 01:29:13李曉蓮
        汽車電器 2018年4期
        關(guān)鍵詞:原理圖繼電器自動

        李曉蓮

        (南京依維柯汽車有限公司產(chǎn)品工程部,江蘇 南京 211806)

        在節(jié)能環(huán)保的大趨勢下,各汽車廠商也在不斷地研發(fā)新的節(jié)能環(huán)保技術(shù),以提高自身的市場競爭力。發(fā)動機(jī)起停技術(shù)(Stop&Start System)就是其中的一種,其優(yōu)勢在于最大限度減少發(fā)動機(jī)怠速時(shí)的燃油損耗,提高發(fā)動機(jī)的節(jié)油率并降低排放。

        近年來,起停技術(shù)得到普遍應(yīng)用,越來越多的車輛搭載了該系統(tǒng)。南京依維柯采用意大利依維柯控制策略,將該系統(tǒng)引進(jìn)并搭載在某新款車型上。

        1 依維柯起停系統(tǒng)簡介

        起停系統(tǒng)的基本組成為:ECM(發(fā)動機(jī)控制單元)、BCM(車身控制單元)、智能發(fā)電機(jī)、穩(wěn)壓器、制動真空度傳感器、離合器位置傳感器、IBS傳感器及專用蓄電池。如圖1所示。

        系統(tǒng)采用多路傳輸技術(shù),CAN網(wǎng)、LIN線、K線3路并行,進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,以確保系統(tǒng)高效、安全、可靠;各組成部件各司其職,缺一不可。

        1)智能發(fā)電機(jī)通過LIN線連接至ECM,按需提供發(fā)電量。

        2)IBS傳感器通過LIN線連接至BCM, 提供總線需要的信息,包括SOC、SOH、電壓及蓄電池溫度;用以判斷蓄電池實(shí)時(shí)狀況,補(bǔ)償整車動力,降低油耗。

        3)穩(wěn)壓器通過K線連接至BCM,獲得整車起停信息,確保車輛頻繁起動時(shí),部分用電器有穩(wěn)定的電壓。

        4)BCM實(shí)時(shí)監(jiān)測IBS電池的數(shù)據(jù),以及離合器開關(guān)、制動、穩(wěn)壓器、發(fā)電機(jī)狀態(tài)。通過CAN總線與ECM通信,控制發(fā)動機(jī)起停,以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)目標(biāo)。

        5)ECM讀取真空傳感器信息及與BCM連接的CAN總線信息,以確保當(dāng)起停工作時(shí)要保證繼電器正常運(yùn)行。

        圖1 起停系統(tǒng)組成示意圖

        2 起停系統(tǒng)工作異常現(xiàn)象原因分析及改進(jìn)方案

        2.1 起停系統(tǒng)控制邏輯及線路原理

        圖2為意大利依維柯提供的初版系統(tǒng)線路原理圖。

        根據(jù)BCM功能規(guī)范對起停系統(tǒng)的管理描述,其控制邏輯如下。

        1)車輛首次起動,須由駕駛員將點(diǎn)火開關(guān)旋至起動擋;此時(shí),BCM起動繼電器(R2)處于斷開狀態(tài),而ECM(發(fā)動機(jī)控制單元)起動繼電器(R1)處于閉合狀態(tài)。

        2)首次起動成功后,發(fā)動機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn);此時(shí),BCM起動繼電器(R2)處于閉合狀態(tài),而ECM起動繼電器(R1)處于斷開狀態(tài)。

        圖2 起停系統(tǒng)初版線路原理圖

        3)車輛自動起動發(fā)動機(jī)(車輛狀態(tài)滿足自動起停條件)時(shí),BCM起動繼電器(R2)及ECM起動繼電器(R1)均處于閉合狀態(tài);自動起動結(jié)束后,發(fā)動機(jī)恢復(fù)正常運(yùn)轉(zhuǎn),此時(shí)ECM起動繼電器(R1)處于斷開狀態(tài)。

        4)如果ECM起動繼電器(R1)因某種原因發(fā)生觸點(diǎn)黏連情況,當(dāng)系統(tǒng)檢測到這種錯(cuò)誤狀態(tài)后,BCM控制繼電器R2斷開,在繼電器R1錯(cuò)誤未解除之前,系統(tǒng)不允許車輛自動起停。

        2.2 起停系統(tǒng)工作異?,F(xiàn)象及原因分析

        根據(jù)上述控制邏輯及線路原理圖,設(shè)計(jì)專用線束,進(jìn)行樣車搭建。搭載該系統(tǒng)的首輪樣車裝配完成后,對系統(tǒng)功能進(jìn)行測試。在測試過程中,發(fā)現(xiàn)有異?,F(xiàn)象發(fā)生:在發(fā)動機(jī)自動起動或起停功能激活時(shí),玻璃升降電機(jī)、刮水、遠(yuǎn)近光、前霧燈及音響等電器設(shè)備會短時(shí)停止工作,持續(xù)時(shí)間約為20s。

        為查找系統(tǒng)工作異常原因,線束設(shè)計(jì)工程師及測試工程師做了大量的工作。

        1)根據(jù)原理圖排查整車線束,確認(rèn)線束設(shè)計(jì)符合原理圖。

        2)用CANoe監(jiān)控系統(tǒng)工作時(shí)CAN網(wǎng)絡(luò)上的相關(guān)信息及各電器設(shè)備的工作狀態(tài),發(fā)現(xiàn)在靜態(tài)起停功能激活和動態(tài)車輛自動起動工況下,燈光、刮水及音響等設(shè)備的工作狀態(tài)均有從ON到OFF的跳變過程,且在OFF狀態(tài)持續(xù)時(shí)間約為20s。

        圖3為車輛動態(tài)測試相關(guān)信號狀態(tài)曲線。從圖3可以看出,當(dāng)BCM監(jiān)測到發(fā)動機(jī)自動起動時(shí),BCM對燈光、刮水等設(shè)備的輸出處于短時(shí)禁止?fàn)顟B(tài);此時(shí),BCM接收到異常信號“key status=error ”( key status為點(diǎn)火開關(guān)鑰匙信號狀態(tài))。

        圖3 動態(tài)測試相關(guān)信號狀態(tài)曲線

        圖4 為車輛靜態(tài)測試相關(guān)信號狀態(tài)曲線。從圖4數(shù)據(jù)分析可知,車輛在首次起動(手動起動)結(jié)束后,深踩離合器踏板激活起停功能時(shí),BCM也收到異常信號“key status=error ”( key status為點(diǎn)火開關(guān)鑰匙信號狀態(tài));此時(shí),燈光、刮水等電器設(shè)備也被短時(shí)禁止工作,持續(xù)時(shí)間約為20s。待“key status”信號“error”解除后,上述電器設(shè)備工作恢復(fù)正常。

        根據(jù)兩種工況的測試結(jié)果分析得出,導(dǎo)致燈光、刮水等用電設(shè)備工作異常的根本原因?yàn)椋很囕v自動起動或起停功能激活時(shí),BCM接收到了錯(cuò)誤的key status狀態(tài)信息。進(jìn)一步分析,根據(jù)BCM控制邏輯,監(jiān)控key status狀態(tài)的PIN F09,其正確邏輯應(yīng)為:車輛首次起動時(shí),PIN F09應(yīng)接收高電平信號;當(dāng)起動結(jié)束后,PIN F09應(yīng)保持低電平狀態(tài)。而根據(jù)初版原理圖(圖2),當(dāng)車輛首次起動結(jié)束后,起停功能激活,BCM起動繼電器(R2)處于閉合狀態(tài),使得PIN F09接收到了高電平信號,直接導(dǎo)致key status狀態(tài)錯(cuò)誤,造成起停系統(tǒng)工作時(shí)其他用電設(shè)備工作異常。

        圖4 靜態(tài)測試相關(guān)信號狀態(tài)曲線

        2.3 改進(jìn)方案及驗(yàn)證

        找到了系統(tǒng)異常的根本原因,接下來排除異常解決問題,而解決問題的關(guān)鍵在于如何保證key status信號正確。經(jīng)過深入研究,認(rèn)為必須對起停系統(tǒng)的線路原理圖進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn),才能確保key status信號符合BCM邏輯要求。改進(jìn)后的線路原理圖見圖5。

        改進(jìn)后的線路中,增加了一個(gè)繼電器(圖5紅色圓圈處),該繼電器的作用為:將PIN F09與繼電器R1、R2進(jìn)行隔離,當(dāng)車輛首次起動時(shí),PIN F09為高電平信號;當(dāng)首次起動結(jié)束及進(jìn)入自動起停模式后,PIN F09始終保持低電平。

        根據(jù)改進(jìn)后的線路原理改制線束,對系統(tǒng)功能重新驗(yàn)證測試。測試仍然分兩種工況。

        1)車輛靜態(tài)測試 首次起動后,深踩離合,起停功能激活;觀察系統(tǒng)及各用電設(shè)備工作是否正常,并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)(圖6)。

        2)車輛動態(tài)測試 當(dāng)車輛滿足自動起停條件時(shí),當(dāng)發(fā)動機(jī)實(shí)現(xiàn)自動起動時(shí),觀察系統(tǒng)及各用電設(shè)備工作是否正常,并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)(圖7)。

        根據(jù)圖6、圖7相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)及主觀判斷,兩種工況下,起停功能激活時(shí),系統(tǒng)及各用電器工作均正常,BCM短時(shí)禁止輸出異?,F(xiàn)象消除,說明改進(jìn)有效。

        圖5 起停系統(tǒng)改進(jìn)后的線路原理圖

        圖6 起停系統(tǒng)改進(jìn)靜態(tài)測試

        圖7 起停系統(tǒng)改進(jìn)動態(tài)測試

        3 結(jié)束語

        優(yōu)化改進(jìn)后的起停系統(tǒng)搭載在多臺可靠性路試車輛上進(jìn)行可靠性驗(yàn)證,在此期間無異常現(xiàn)象發(fā)生。如今該系統(tǒng)配置早已開放,并已順利投產(chǎn)。

        本文介紹的開發(fā)實(shí)例,從產(chǎn)品研制、裝車驗(yàn)證測試、發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、提出解決方案、方案驗(yàn)證、到鎖定產(chǎn)品狀態(tài)這一過程,屬于產(chǎn)品研發(fā)的后設(shè)計(jì)階段的必經(jīng)流程。通過本文實(shí)例,充分說明在新車型及新配置投產(chǎn)之前,功能測試及系統(tǒng)測試的重要性;通過測試不僅能夠降低電氣系統(tǒng)潛在的缺陷,提升整車電氣水平,也提升了公司在車輛電氣方面的競爭力。

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