汪 攀， 陶至奎， 李曉剛

（上汽通用汽車有限公司武漢分公司， 湖北武漢 430200）

汽車前照燈位于車輛的前部， 現(xiàn)代前照燈一般采用組合式前照燈， 包含有近光燈、 遠(yuǎn)光燈、 駐車燈以及日間行車燈4種功能。 汽車前照燈對于整車安全有著重要的意義，本文對某車型項(xiàng)目階段汽車前照燈閃爍問題進(jìn)行原因分析，并提出解決方案， 最終驗(yàn)證結(jié)果。

1 故障現(xiàn)象

一輛常規(guī)試驗(yàn)車在冷車起動(dòng)后在昏暗環(huán)境檢查前照燈拐點(diǎn)時(shí)， 轉(zhuǎn)動(dòng)前照燈開關(guān)， 從Auto擋轉(zhuǎn)至OFF擋時(shí)， 前照燈光導(dǎo)條閃亮后熄滅， 車輛保持點(diǎn)火狀態(tài)， 多次嘗試該操作后， 現(xiàn)象消失。

2 日間行車燈/駐車燈工作原理

2.1 功能介紹

某項(xiàng)目車汽車前照燈的示意圖見圖1， 1 為近光燈和遠(yuǎn)光燈， 通過調(diào)節(jié)燈光的角度實(shí)現(xiàn)近光燈和遠(yuǎn)光燈的切換， 2為駐車燈和日間行車燈，為一條LED的光導(dǎo)條， 通過控制光導(dǎo)條不同的亮度實(shí)現(xiàn)不同的功能， 其中日間行車燈比駐車燈更亮。 日間行車燈的功能是幫助對向車輛更好地識(shí)別到車輛， 避免交通事故的產(chǎn)生， 會(huì)在車輛起動(dòng)后行駛時(shí)打開， 無法進(jìn)行手動(dòng)關(guān)閉； 駐車燈的功能主要是停車時(shí)， 標(biāo)明車輛的具體位置， 方便人員在夜間或者燈光較暗的環(huán)境下盡快找到車輛。

圖1 前照燈示意圖

通過前照燈開關(guān)可以實(shí)現(xiàn)對上述燈光功能的控制， 圖2為某車型燈光開關(guān)， 共有4個(gè)擋位， 分別為OFF擋、 Auto擋、Position擋和LB擋。 當(dāng)把開關(guān)打至OFF擋時(shí)， 除日間行車燈外， 所有燈光均會(huì)關(guān)閉 （根據(jù)2019 年12 月17 號(hào)發(fā)布的GB4785-2019 《汽車及掛車外部照明和光信號(hào)裝置的安裝規(guī)定》， 當(dāng)車速低于10km/h時(shí)， 日間行駛燈允許手動(dòng)關(guān)閉，在此情況下若車速高于10km/h或車輛已行駛超過100m且保持行駛狀態(tài)時(shí)， 日間行駛燈應(yīng)自動(dòng)開啟直至再次關(guān)閉）； 打至Auto擋時(shí)， 前照燈將根據(jù)外部環(huán)境打開對應(yīng)的燈光， 一般會(huì)區(qū)分為白天模式和夜晚模式， 夜間模式時(shí)， 駐車燈會(huì)自動(dòng)打開； 打至Position擋時(shí)， 將手動(dòng)打開駐車燈； 打至LB擋時(shí)， 手動(dòng)打開近光燈。

圖2 前照燈開關(guān)功能圖

2.2 工作原理

汽車前照燈受車身控制模塊 （Body control module） 控制， 控制邏輯見圖3， 車身控制模塊接收整車陽光傳感器（Solar sensor） 的白天/夜晚信號(hào)和前照燈組合開關(guān) （Multifunction switch） 的擋位信號(hào)， 通過以上信號(hào)的匯總分析，車身控制模塊判斷此時(shí)前照燈的具體功能。 由于該車型日間行車燈和駐車燈復(fù)用， 當(dāng)車身控制模塊判斷此時(shí)應(yīng)亮日間行車燈時(shí)， 只會(huì)輸出一路DRL信號(hào)， 前照燈亮日間行車燈， 亮度為100%； 當(dāng)車身控制模塊判斷亮駐車燈時(shí)， 會(huì)輸出兩路信號(hào)： DRL信號(hào)和PARK信號(hào)， 前照燈將亮駐車燈，此時(shí)的亮度受整車背光的影響， 背光變化控制車身控制模塊的PARK信號(hào)輸出。

圖3 日間行車燈/駐車燈控制示意圖

3 故障分析

3.1 原因猜想

缺陷發(fā)生時(shí)， 前照燈開關(guān)處于Auto擋， 外部光線較暗，處于夜間模式， 前照燈開啟駐車燈， 此時(shí)關(guān)閉前照燈， 正常情況下駐車燈將直接關(guān)閉， 但缺陷車前照燈閃爍后關(guān)閉。分析閃爍可能的原因有： ①前照燈LED燈帶異常， 燈帶熄滅過程中閃爍； ②LED燈帶輸入電壓異常， 存在短暫的高電壓輸出； ③車身控制模塊控制信號(hào)異常， 模塊判斷的燈光信號(hào)由亮到滅的過程中存在錯(cuò)誤判斷。

3.2 問題復(fù)現(xiàn)

根據(jù)缺陷工況的描述， 當(dāng)時(shí)駕駛員僅進(jìn)行了啟動(dòng)操作，未進(jìn)行其他操作， 復(fù)現(xiàn)工況將圍繞啟動(dòng)展開。 由于缺陷消失是隨著前照燈開關(guān)操作及車輛怠速， 我們懷疑與車輛整車電壓及開關(guān)操作有關(guān)。 綜合上述分析， 我們設(shè)計(jì)了如下3種復(fù)現(xiàn)工況： ①車輛靜置30min， 冷車起動(dòng)后， 在車輛靜止?fàn)顟B(tài)， 開關(guān)前照燈開關(guān)20次， 確認(rèn)前照燈是否閃爍； ②非冷起狀態(tài) （車輛未靜置， 每次車輛整車休眠完成后就重新起動(dòng)）， 起動(dòng)車輛， 車輛靜止?fàn)顟B(tài)， 開關(guān)前照燈開關(guān)20次，確認(rèn)前照燈是否閃爍； ③車輛ON擋， 開啟各種用電器 （如前照燈近光燈/霧燈、 空調(diào)等） 10min， 使得整車電壓降低，待整車休眠后， 再起動(dòng)車輛， 開關(guān)前照燈開關(guān)20次， 確認(rèn)前照燈是否閃爍。

對于以上3種復(fù)現(xiàn)的工況， 為了排除車輛以及環(huán)境的影響， 我們在昏暗環(huán)境對缺陷車上分別復(fù)現(xiàn)以上3 種工況。 通過一段時(shí)間的復(fù)現(xiàn)， 3種工況下的復(fù)現(xiàn)次數(shù)及頻次記錄見表1。

表1 不同工況復(fù)現(xiàn)結(jié)果

從復(fù)現(xiàn)的結(jié)果來看， 對比3種工況下的復(fù)現(xiàn)結(jié)果， 可以看出， 整車電壓與該問題的關(guān)系極大， 車輛的起動(dòng)工況不確定是否與該問題強(qiáng)相關(guān)。

3.3 數(shù)據(jù)分析驗(yàn)證

通過上述原因的猜想和復(fù)現(xiàn)工況的發(fā)現(xiàn)， 我們需要錄取整車的CAN數(shù)據(jù)和前照燈端的輸入電壓以及整車電壓，使用SPY3連接整車診斷口， 同時(shí)用示波器同時(shí)錄取前照燈輸入端的PARK和DRL的信號(hào)電壓， 按照工況3的方式復(fù)現(xiàn)錄取數(shù)據(jù)。

錄取缺陷發(fā)生時(shí)的總線數(shù)據(jù)見圖4， 圖4中紅色線為前照燈開關(guān)信號(hào)， 表示前照燈的當(dāng)前擋位， 藍(lán)色線為駐車燈信號(hào)。 如圖4所示， 當(dāng)前照燈開關(guān)信號(hào)由AUTO變?yōu)镺FF時(shí)，駐車燈信號(hào)由true變?yōu)閒alse， 模塊判斷的駐車燈信號(hào)隨著開關(guān)信號(hào)同步變化， 在同一個(gè)開關(guān)信號(hào)變化過程中 （由AUTO到OFF過程）， 不存在短暫的燈光信號(hào)由亮變暗再變亮最后變暗的現(xiàn)象， 從以上數(shù)據(jù)分析， 猜想3可以排除， 不是車身控制模塊控制信號(hào)的問題。

圖4 駐車燈與開關(guān)CAN總線信號(hào)圖

通過示波器錄取的缺陷狀態(tài)時(shí)前照燈側(cè)的輸入信號(hào)如圖5所示， 圖5中PARK信號(hào)和DRL信號(hào)不同步， 在某一時(shí)刻存在292ms的延遲， PRAK信息已經(jīng)停止輸出， DRL信號(hào)還在持續(xù)輸出。 根據(jù)上述前照燈日間行車燈/駐車燈原理的分析， 當(dāng)前照燈只接收到DRL信號(hào)時(shí)， 亮日間行車燈； 當(dāng)收到PARK信號(hào)和DRL信號(hào)時(shí)， 亮駐車燈。 根據(jù)圖5的顯示，由于DRL信號(hào)存在292ms的延遲， 導(dǎo)致此時(shí)前照燈將從駐車燈切換到日間行車燈， 再熄滅； 因?yàn)槿臻g行車燈的亮度高于駐車燈， 故此時(shí)前照燈表現(xiàn)為由暗轉(zhuǎn)亮后熄滅， 和閃爍現(xiàn)象相似。 由此可知， 前照燈閃爍的原因是車身控制模塊的兩路輸出信號(hào)存在延遲， 使得前照燈由駐車燈模式切換至日間行車燈， 表現(xiàn)為閃爍的現(xiàn)象， 從而確認(rèn)該問題的原因是猜想2。

圖5 駐車燈/日間行車燈輸入信號(hào)圖

通過上述分析可知， 前照燈閃爍是由于車身控制模塊的兩路信號(hào)輸出延遲導(dǎo)致的， 由復(fù)現(xiàn)結(jié)果看， 該問題與整車電壓變化強(qiáng)相關(guān)。 通過臺(tái)架復(fù)現(xiàn)， 測試不同電壓條件下的車身控制模塊的DRL 輸出狀況， 發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓高于13.3V 時(shí)電壓變化， 車身控制模塊的DRL 輸出會(huì)出現(xiàn)延遲。 研究車身控制模塊的軟件邏輯， 發(fā)現(xiàn)該條件剛好觸發(fā)DRL 端的占空比輸出更新的條件， 由于DRL 的輸出信號(hào)同時(shí)受占空比更新和外部請求的控制， 且兩路邏輯同時(shí)計(jì)算， 占空比更新的優(yōu)先級高于外部請求， 當(dāng)觸發(fā)DRL端占空比更新時(shí)， 將優(yōu)先處理占空比的變更， 再處理外部請求， 從而導(dǎo)致外部請求的需求延遲處理， 最后形成信號(hào)輸出與外部請求的時(shí)間相差200ms， 從而導(dǎo)致DRL 端輸出和PARK 端輸出不一致， 引起前照燈閃爍的現(xiàn)象。

4 解決方案及設(shè)計(jì)優(yōu)化

通過上述整車及臺(tái)架的分析， 該問題是由于車輛起動(dòng)時(shí)， 整車電壓及電壓變化觸發(fā)了車身控制模塊DRL輸出端的占空比更新， 導(dǎo)致DRL端輸出比PARK端輸出延遲200ms，使得前照燈由正常的駐車燈模式到熄滅， 變?yōu)轳v車燈模式切換為日間行車燈模式再到熄滅， 由于日間行車燈比駐車燈亮度高， 從而出現(xiàn)前照燈閃爍的現(xiàn)象。 由于整車電壓變化屬于車輛常規(guī)工況條件， 占空比變化的閾值是通過長期實(shí)驗(yàn)確認(rèn)的， 無法貿(mào)然更改， 最終確認(rèn)更新車身控制模塊DRL端的邏輯， 將占空比變化和外部請求分開， 分成兩路邏輯分支， 使得模塊可以同時(shí)對這兩路邏輯單獨(dú)分析計(jì)算，互不干擾。 最終軟件優(yōu)化后， 當(dāng)在臺(tái)架控制整車電壓觸發(fā)占空比變化時(shí)， DRL端輸出正常， 同時(shí)在整車更新車身控制模塊軟件后， 按照之前的復(fù)現(xiàn)工況， 整車測試100次， 未發(fā)生該問題。

5 總結(jié)

針對某車型前照燈駐車燈閃爍問題， 通過原理分析，原因猜想， 復(fù)現(xiàn)分析及數(shù)據(jù)采集驗(yàn)證分析問題出現(xiàn)的原因，并通過軟件優(yōu)化的方式提供解決方案， 最終通過臺(tái)架模擬及實(shí)車驗(yàn)證， 確認(rèn)了方案的有效性， 為后續(xù)解決同類問題提供了分析思路及方向。