李仁明
(湖北省齊星汽車(chē)車(chē)身股份有限公司技術(shù)中心,湖北 隨州 441300)
在汽車(chē)電氣產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中,相信很多人都碰到過(guò)這種現(xiàn)象:從設(shè)計(jì)的整車(chē)電氣原理看,某條線路根本不該有電壓,但是卻出現(xiàn)了比整車(chē)額定電壓低幾伏的低電壓——串電,導(dǎo)致某些電氣件工作不正常。因汽車(chē)整車(chē)廠或車(chē)身廠(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“車(chē)廠”)的線束、各種電器部件分屬不同的供應(yīng)商,而車(chē)廠工程師往往只有供應(yīng)商提供的電器件外形、接口及功能圖,經(jīng)常反復(fù)檢查仍查不出原因,令人頭疼!關(guān)于汽車(chē)電路串電問(wèn)題,本人在近期的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中就碰到2起,有幸把原因找到并解決了,在此與大家分享。
在近期的某電動(dòng)汽車(chē)(整車(chē)低壓部分電壓為12V)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中,發(fā)現(xiàn)接通電源總開(kāi)關(guān)后,按下中控門(mén)鎖遙控器按鈕后門(mén)鎖不動(dòng)作。該中控門(mén)鎖控制電路集成在BCM內(nèi),其相關(guān)部分的電氣原理圖見(jiàn)圖1。
圖1 BCM、收音機(jī)、儀表等部分電氣原理簡(jiǎn)圖(改進(jìn)前)
經(jīng)與BCM廠家聯(lián)系、分析,故障原因只與F12、F22、F29這3個(gè)熔斷絲和左、右車(chē)門(mén)開(kāi)關(guān)工作狀態(tài)有關(guān)。經(jīng)檢查BCM上述各管腳電壓,發(fā)現(xiàn)與F22相連的C14腳對(duì)搭鐵有7.59V的異常電壓,左、右車(chē)門(mén)開(kāi)關(guān)工作狀態(tài)均正常;同時(shí)還發(fā)現(xiàn)斷開(kāi)電源總開(kāi)關(guān)后收音機(jī)ACC擋電源仍未斷開(kāi)。真是奇怪,在遙控開(kāi)、關(guān)閉門(mén)鎖時(shí),人應(yīng)在車(chē)外,鑰匙都沒(méi)插進(jìn)點(diǎn)火鎖,ACC擋怎么會(huì)有電?
為查清C14腳有7.59V電壓的原因,將受ACC擋控制的R132線上的所有熔斷絲逐一拔掉檢查,發(fā)現(xiàn)將F21雨刮熔斷絲拔掉后,C14腳電壓就消失了,這時(shí)再按遙控時(shí)中控門(mén)鎖就可正常工作了。這與雨刮有什么關(guān)系呢?插上F21熔斷絲后,再仔細(xì)分析電氣原理、檢查線路,發(fā)現(xiàn)斷開(kāi)洗滌電機(jī)插接件和拔掉K14雨刮高速繼電器時(shí)該電壓消失了(此時(shí)雨刮、洗滌開(kāi)關(guān)均處于OFF狀態(tài)),說(shuō)明C14腳串電原因與BCM的C17和C19腳相關(guān)。協(xié)調(diào)廠家提供BCM內(nèi)部與C14、C17和C19腳相連的局部電子電路原理圖,將其畫(huà)進(jìn)該車(chē)整車(chē)電氣原理后,見(jiàn)圖2。
從該圖可看出,BCM從某一路車(chē)輛常電(該車(chē)BCM有5路熔斷絲直接接W102 30+線,F(xiàn)11、F12是其中2路)→二極管D1→MOS管Q2 (廠家確認(rèn)此時(shí)是導(dǎo)通的)→R1分壓后分成2路:①第1路→R3→BCM C17腳(雨刮高速開(kāi)關(guān)腳)→W210線→K14雨刮高速繼電器線圈→LR137線;②第2路→R2→BCM C19腳(洗滌開(kāi)關(guān)腳)→LB145線→洗滌電機(jī)→LR137線。這兩路在LR137線匯合之后→F21熔斷絲→R132 ACC+線→F22熔斷絲→W206線→BCM C14腳→R8→搭鐵,形成回路(因按遙控開(kāi)/關(guān)門(mén)鎖時(shí),雨刮和洗滌開(kāi)關(guān)都是關(guān)閉的,因此,電流不會(huì)流進(jìn)組合開(kāi)關(guān))。這就是前面檢測(cè)發(fā)現(xiàn)C14腳對(duì)搭鐵有7.59V電壓的原因。下面從理論上來(lái)簡(jiǎn)單計(jì)算下C14腳的搭鐵電壓。
當(dāng)時(shí)測(cè)量C14腳對(duì)搭鐵電壓為7.59V時(shí)的蓄電池電壓為12.3V,經(jīng)過(guò)D1降壓0.7V,經(jīng)過(guò)Q2后,R1對(duì)搭鐵電壓約為12.3-0.7=11.6V,經(jīng)過(guò)MOS管Q2、導(dǎo)線、插接件、熔斷絲的壓降均為mV級(jí),忽略不計(jì)。假設(shè)C14對(duì)搭鐵電壓為Uc14,根據(jù)電路的基爾霍夫第1定律,則有:(11.6-Uc14)/(R3+Rk14繼電器線圈)+(11.6-Uc14)/(R2+R洗滌電機(jī))=Uc14/R8。將R3=R2=R8=2.4kΩ,Rk14繼電器線圈=86Ω,R洗滌電機(jī)=3Ω等參數(shù)代入,計(jì)算結(jié)果為:Uc14=7.686V≈7.69V。
圖2 中的R5=R4=R9=100kΩ,R7=R6=R10=200kΩ,因此至MCU IO2(檢測(cè)雨刮高速開(kāi)關(guān)狀態(tài))、MCU IO3(檢測(cè)洗滌開(kāi)關(guān)狀態(tài))和ACC Sw T(檢測(cè)ACC狀態(tài))的信號(hào)檢測(cè)電流均很小,其分流可忽略不計(jì)。從計(jì)算結(jié)果看分析是正確的。
圖2 BCM中控門(mén)鎖不工作——串電電路圖(改進(jìn)前)
因此,BCM C14腳電壓就是通過(guò)BCM串過(guò)來(lái)的。原因找到了,下面就是如何改進(jìn)了。
因BCM C14腳電壓就是通過(guò)BCM的+12V電源串過(guò)來(lái)的,因此需要斷開(kāi)R1和R3/R2的通路。將雨刮高速和洗滌開(kāi)關(guān)檢測(cè)電路電源改接到BCM C15腳,即將R3/R2通路的電源改接到ON擋,見(jiàn)圖3(打×為斷開(kāi)處)。改進(jìn)后的新樣件在車(chē)上裝車(chē)驗(yàn)證,測(cè)量C14腳發(fā)現(xiàn)電壓沒(méi)有了,遙控也終于工作正常了。
圖3 BCM中控門(mén)鎖不工作——串電電路圖(改進(jìn)后)
因某種原因該車(chē)電氣原理設(shè)計(jì)為整車(chē)控負(fù)。電源總開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后,需要通過(guò)Br064線接到蓄電池負(fù)極給收音機(jī)時(shí)鐘持續(xù)供電,在電源總開(kāi)關(guān)接通后收音機(jī)開(kāi)/關(guān)一切正常,但是電源總開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后(無(wú)論點(diǎn)火鎖是否接通ACC擋),收音機(jī)仍然可正常工作。這又是什么原因呢?
仔細(xì)分析電氣原理(圖1)看不出有何不正常。測(cè)量發(fā)現(xiàn)在斷開(kāi)電源總開(kāi)關(guān)后R171線對(duì)蓄電池負(fù)極仍然有12V電壓。分析是不是和中控門(mén)鎖一樣從其他電器件串過(guò)來(lái)的電?因與受ACC擋控制的R132線相連電器件有好幾個(gè),為盡快查出原因就將R171線剪斷,將接收音機(jī)ACC的電源線直接接到點(diǎn)火鎖的ACC端子(WL160線),但問(wèn)題仍然沒(méi)有得到解決。反復(fù)查找好幾天仍未找到原因。又過(guò)了幾天突然想到會(huì)不會(huì)是通過(guò)K2 ACC繼電器線圈反串過(guò)來(lái)的?馬上在點(diǎn)火鎖的ACC端子至K2 ACC繼電器線圈間導(dǎo)線上增加了一個(gè)二極管(圖4),試驗(yàn)后問(wèn)題解決了。
圖4 BCM、收音機(jī)、儀表等部分電氣原理簡(jiǎn)圖(改進(jìn)后)
為什么會(huì)出現(xiàn)收音機(jī)關(guān)不斷呢?因現(xiàn)在汽車(chē)電氣基本都是單線制、負(fù)極搭鐵,在電源總開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后,車(chē)上電器件(不論正負(fù)極)及車(chē)身金屬本體相對(duì)蓄電池負(fù)極件都有一個(gè)12V的電壓差。收音機(jī)的ACC和B+常電通過(guò)收音機(jī)電子電路、Br064線接到蓄電池負(fù)極形成通路,因存在這個(gè)12V電壓而使收音機(jī)關(guān)不斷(現(xiàn)在的MP3車(chē)載收音機(jī)一般都是ACC一接通就工作,除非人為再將音量開(kāi)關(guān)關(guān)斷才可關(guān)閉收音機(jī),該車(chē)收音機(jī)也是如此)。車(chē)上其它電器件相對(duì)蓄電池負(fù)極雖然也有12V電壓差,但電路未形成回路因此不能工作。在點(diǎn)火鎖的ACC端子與K2 ACC繼電器線圈間加了二極管后,因未插入鑰匙,由蓄電池正極→車(chē)身其他電器件→車(chē)身金屬本體(搭鐵)→K2 ACC繼電器線圈→WL261線→二極管→WL160線→收音機(jī)的ACC端子→蓄電池負(fù)極的電路被該二極管隔斷了,因此收音機(jī)就不能再工作了。
在該產(chǎn)品試制過(guò)程中還出現(xiàn)過(guò)按主駕側(cè)左(右)車(chē)窗升降器開(kāi)關(guān)時(shí),左(右)門(mén)車(chē)窗玻璃升降的同時(shí)右(左)門(mén)車(chē)窗也跟著聯(lián)動(dòng)、儀表真空?qǐng)?bào)警燈閃爍等其他硬件問(wèn)題,查出也是這類(lèi)電器件串線、參數(shù)匹配等硬件問(wèn)題,在此不再詳述。
在汽車(chē)電氣產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)某條線路出現(xiàn)不該有的低電壓,一定要引起重視,基本都是串電或錯(cuò)接。對(duì)于串電分析,需要仔細(xì)分析相關(guān)整車(chē)電氣原理,測(cè)量電器件可疑針腳電壓是否異常,必要時(shí)要求相關(guān)供應(yīng)商提供可疑電器件或與可疑針腳相連接部分的局部?jī)?nèi)部電子電路電氣原理圖,然后仔細(xì)分析、解決。當(dāng)然這種分析需要一定的電子等相關(guān)專(zhuān)業(yè)知識(shí),部分電器件廠家也不一定配合,可能對(duì)很多車(chē)廠汽車(chē)電氣工程師來(lái)說(shuō)有一定的難度。碰到這種問(wèn)題基本都是與可疑電器件廠家工程師一起分析、會(huì)診、試驗(yàn),除此之外,沒(méi)有其他更好的分析辦法。