章晨慰，單黎婷，陸 敏，邱曉峰

（1.上汽大眾汽車有限公司，上海 201804；2.昆山滬光汽車電器股份有限公司，江蘇 昆山 215326）

1 故障現(xiàn)象

某款車型在某次點(diǎn)火發(fā)動(dòng)后大概1 min，儀表盤(pán)上的電子轉(zhuǎn)向助力故障燈亮起，同時(shí)電子助力轉(zhuǎn)向功能失效。熄火后再次啟動(dòng)，車輛恢復(fù)正常。在此過(guò)程中，車輛為原地怠速狀態(tài)，排擋處于P擋狀態(tài)。在對(duì)車輛的反復(fù)啟動(dòng)熄火操作后，問(wèn)題仍然無(wú)法精確復(fù)現(xiàn)。質(zhì)保針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)其他車輛逐一排查后發(fā)現(xiàn)，并非所有車輛都存在這個(gè)問(wèn)題，問(wèn)題的發(fā)生條件不清晰，復(fù)現(xiàn)困難。雖然問(wèn)題發(fā)生偏屬于概率性問(wèn)題，但由于電子助力轉(zhuǎn)向?qū)儆诎踩?，萬(wàn)一在車輛行駛過(guò)程中出現(xiàn)轉(zhuǎn)向失效的故障將嚴(yán)重威脅使用者的生命安全，所以針對(duì)電子助力轉(zhuǎn)向模塊、電路原理架構(gòu)以及線束布置做了仔細(xì)排查。

2 故障現(xiàn)象分析與排查

1）首先確認(rèn)線束是否存在短路、斷路、端子虛接的情況?，F(xiàn)場(chǎng)工程師根據(jù)原理圖，導(dǎo)通測(cè)得線束所有回路連接方式正確，且不存在斷路和端子虛接的情況。同時(shí)熔斷絲狀態(tài)正常，未發(fā)生熔斷跡象。因此可以基本排除線束本身品質(zhì)問(wèn)題。

2）核對(duì)設(shè)計(jì)圖紙和系統(tǒng)原理圖的連接方式，同時(shí)對(duì)比同平臺(tái)的其他已量產(chǎn)車型的同款CEPS控制模塊連接方式。得出結(jié)論：線束圖紙符合系統(tǒng)原理圖設(shè)計(jì)，同時(shí)故障車輛的連接方式和同平臺(tái)使用同款CEPS控制模塊的其他車輛連接方式均相同。因此可以初步排除線束圖紙錯(cuò)誤。

3）在讀取了現(xiàn)場(chǎng)故障車輛CEPS控制模塊的故障碼之后，得到一條故障信息：接通點(diǎn)火開(kāi)關(guān)第1擋上電，再進(jìn)行下電操作后，總線上存在1.25 V左右的電壓，持續(xù)時(shí)間超過(guò)100 ms，CEPS產(chǎn)生故障碼，控制模塊停止工作。因此可以初步判斷在點(diǎn)火開(kāi)關(guān)第1擋上電的網(wǎng)絡(luò)上，存在的殘余電壓以1.25 V上下高頻振動(dòng)導(dǎo)致了CEPS產(chǎn)生故障碼。在和CEPS控制器專業(yè)部門(mén)的溝通中得到信息，1.25 V是個(gè)閥值電壓。當(dāng)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)第1擋的網(wǎng)絡(luò)電壓高于1.25 V后，CEPS會(huì)進(jìn)入喚醒模式；點(diǎn)火開(kāi)關(guān)第1擋的網(wǎng)絡(luò)電壓低于1.25 V時(shí)，CEPS會(huì)進(jìn)入休眠模式。

4）隨即對(duì)故障車輛整個(gè)上電第1擋的網(wǎng)絡(luò)電壓進(jìn)行了測(cè)量。由于在該網(wǎng)絡(luò)中，存在多個(gè)電器零部件，所以不排除有個(gè)別零部件的反向電壓對(duì)網(wǎng)絡(luò)電壓產(chǎn)生了擾動(dòng)影響。通過(guò)控制變量法逐一排查各電器件后，得到了在點(diǎn)火開(kāi)關(guān)第1擋的網(wǎng)絡(luò)上電壓變化圖。如圖1所示。

圖1 電壓變化圖

故障車輛未上電時(shí)，點(diǎn)火開(kāi)關(guān)第1擋的網(wǎng)路中存在殘留電壓，該電壓一邊是通過(guò)雨刮器開(kāi)關(guān)過(guò)來(lái)，電壓隨雨刮器的調(diào)節(jié)而增大。其中，在雨刮器擋位調(diào)節(jié)到自動(dòng)擋上的最小刮速擋位時(shí)，瞬時(shí)電壓達(dá)到0.65 V，并穩(wěn)定在0.55 V左右。此時(shí)車輛上電后，網(wǎng)絡(luò)電壓瞬間上到了1.2 V，并有部分時(shí)間上到1.25 V的區(qū)域并上下振動(dòng)。此時(shí)如果振動(dòng)區(qū)域超過(guò)100 ms，CEPS控制模塊便產(chǎn)生一個(gè)故障碼。因此，從雨刮器開(kāi)關(guān)過(guò)來(lái)的反向電壓可以判斷是造成CEPS控制模塊故障碼的一個(gè)原因。即雨刮器開(kāi)關(guān)給了一個(gè)大約0.55 V左右的反向電壓。同時(shí)，造成車輛上電時(shí)網(wǎng)路電壓突然上升到1.2～1.25 V的另一個(gè)來(lái)源也在零件排查中被發(fā)現(xiàn)了。在車輛中控面板上，組合開(kāi)關(guān)條的啟停開(kāi)關(guān) （SSR）對(duì)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)第1擋所在的電壓網(wǎng)絡(luò)輸入了一個(gè)大致在0.6～0.7 V的反向電壓。

至此，電子轉(zhuǎn)向助力失效的原因和觸發(fā)條件已經(jīng)基本查出：在車輛上電前，雨刮器位于自動(dòng)擋的最小刮速擋位。當(dāng)車輛上電后，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)電壓出現(xiàn)1.25 V的擾動(dòng)，并且擾動(dòng)時(shí)間持續(xù)超過(guò)某個(gè)值后，CEPS控制模塊報(bào)出故障碼，并在后續(xù)的車輛啟動(dòng)中失效。此干擾電壓來(lái)源分別來(lái)自雨刮器開(kāi)關(guān)和組合開(kāi)關(guān)條SSR的反向電壓輸入。

3 原因分析及后續(xù)措施

故障車輛在下電狀態(tài)下，網(wǎng)絡(luò)中的2個(gè)電壓分別來(lái)自于雨刮器開(kāi)關(guān)和啟停開(kāi)關(guān) （SSR）的反向電壓輸入。通過(guò)分析它們的原理和接入方式來(lái)尋找反向電壓的源頭。

雨刮器開(kāi)關(guān)的反向電壓來(lái)自于BCM模塊給的輸入，經(jīng)過(guò)測(cè)量大約在8.9V左右。經(jīng)過(guò)雨刮器內(nèi)部的分壓最后輸入到KL15網(wǎng)絡(luò)中的電壓范圍是0.2～0.55 V。如圖2所示。

圖2 分壓電路

另外一個(gè)輸入源組合開(kāi)關(guān)條上的啟停開(kāi)關(guān) （SSR），一端接入點(diǎn)火開(kāi)關(guān)第1擋的網(wǎng)絡(luò)，另外一端則連接到發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊。當(dāng)車輛上電激活時(shí)，ECM會(huì)給啟停開(kāi)關(guān) （SSR）一個(gè)反向電壓12 V，用來(lái)檢測(cè)SSR開(kāi)關(guān)是否工作正常。通過(guò)開(kāi)關(guān)內(nèi)部的等效電阻分壓后輸出給點(diǎn)火開(kāi)關(guān)第1擋上電 （小電流）反向電壓0.6～0.7 V。原理如圖3所示。

因此，當(dāng)車輛上電激活后，啟停開(kāi)關(guān)SSR開(kāi)關(guān)輸出的反向電壓，和原有雨刮器開(kāi)關(guān)的反向電壓耦合，加之點(diǎn)火開(kāi)關(guān)第1擋的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)阻由于ECM的激活也發(fā)生了改變，最終在網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生了一個(gè)1.25V左右的干擾電壓。由于電壓耦合是個(gè)過(guò)程，故1.25 V的干擾電壓會(huì)發(fā)生上下浮動(dòng)。當(dāng)浮動(dòng)值高于1.25 V，且時(shí)間超過(guò)100 ms時(shí)，CEPS模塊便發(fā)出故障碼，進(jìn)入故障模式。

這也是造成這個(gè)CEPS控制模塊失效的根本原因。由于每輛車的內(nèi)阻有細(xì)微差異，并且耦合的過(guò)程也隨機(jī)，這也是造成故障難以復(fù)現(xiàn)的原因。

圖3 電路原理圖

由于CEPS控制器模塊1.25 V閥值的設(shè)定是通過(guò)一個(gè)三極管加二極管來(lái)物理實(shí)現(xiàn)，因此不能通過(guò)修改CEPS控制器內(nèi)部編碼來(lái)改變這個(gè)閥值。能采取的有效解決方法是阻礙雨刮器開(kāi)關(guān)或者啟停開(kāi)關(guān)輸出反向電壓。明確了問(wèn)題產(chǎn)生的原因后，研發(fā)部門(mén)共設(shè)計(jì)了多款有效解決問(wèn)題的方案。

1）更改線束的電源屬性 將啟停開(kāi)關(guān)從點(diǎn)火開(kāi)關(guān)第1擋的網(wǎng)絡(luò)中移到發(fā)動(dòng)機(jī)主繼電器取電的網(wǎng)絡(luò)中。點(diǎn)火開(kāi)關(guān)第1擋的網(wǎng)絡(luò)電壓不再受到SSR反向電壓的影響，不再超過(guò)1 V。同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)主繼電器取電的網(wǎng)絡(luò)經(jīng)測(cè)試，顯示不受啟停開(kāi)關(guān)的反向電壓影響。因此后續(xù)車輛CEPS功能工作正常，沒(méi)有故障碼。

2）優(yōu)化啟停開(kāi)關(guān)（SSR）在啟停開(kāi)關(guān) （SSR）內(nèi)部接入二極管，阻止啟停開(kāi)關(guān)輸出反向電壓。如圖4所示。

經(jīng)過(guò)測(cè)試，點(diǎn)火開(kāi)關(guān)第1擋的網(wǎng)絡(luò)電壓在車輛上電激活后不再高于1 V，CEPS控制器故障碼消失，車輛恢復(fù)正常。

以上兩種技術(shù)方案，均可解決CEPS失效故障的問(wèn)題。

圖4 優(yōu)化啟停開(kāi)關(guān)電路圖

4 總結(jié)

本次CEPS失效故障是由于汽車用電器在同一電路網(wǎng)絡(luò)相互作用下所導(dǎo)致。各用電器在各自設(shè)計(jì)階段都符合整車廠的標(biāo)準(zhǔn)，但是放到同一網(wǎng)絡(luò)中便會(huì)相互影響，進(jìn)而導(dǎo)致故障。這對(duì)今后的原理設(shè)計(jì)會(huì)提出更大的考驗(yàn)，因?yàn)樵谠碓O(shè)計(jì)初期很難算出各用電器的實(shí)際耦合結(jié)果。線束工程師應(yīng)更關(guān)注此類問(wèn)題發(fā)生后如何去解決。本論文對(duì)于今后的車輛問(wèn)題故障給出了一個(gè)分析方向。