梁國全

（東風(fēng)柳州汽車有限公司乘用車技術(shù)中心，廣西 柳州 545005）

1 故障現(xiàn)象

一輛東風(fēng)柳汽生產(chǎn)的東風(fēng)風(fēng)行S50汽車，在試制階段出現(xiàn)如下故障現(xiàn)象：整車IGN1上電，未踩下制動(dòng)踏板，換擋手柄里面的繼電器連續(xù)答答異響；踩下制動(dòng)踏板，繼電器停止答答響，且換擋正常。

2 故障分析

2.1 工作原理

東風(fēng)風(fēng)行換擋手柄電路原理圖見圖1。TCU采集制動(dòng)開關(guān)A點(diǎn)硬線信號(hào)，同時(shí)接收EMS發(fā)的制動(dòng)開關(guān)CAN信號(hào)，且TCU以自身接收到的硬線信號(hào)優(yōu)先；如變速器控制單元TCU通過A點(diǎn)電壓檢測到制動(dòng)被踩下或收到制動(dòng)被踩下CAN信號(hào)，則驅(qū)動(dòng)內(nèi)部K1引腳的MOS管導(dǎo)通并輸出一個(gè)低電平信號(hào)給換擋手柄內(nèi)部繼電器1線圈，接著繼電器2線圈得電，吸合換擋手柄內(nèi)部磁鐵，才可以掛擋；反之，如果是TCU檢測到制動(dòng)未踩下信號(hào)，則TCU會(huì)停止驅(qū)動(dòng)內(nèi)部MOS管。

圖1 東風(fēng)風(fēng)行換擋手柄電路原理圖

2.2 現(xiàn)場故障數(shù)據(jù)測量

1)用新的制動(dòng)開關(guān)替換原車的制動(dòng)開關(guān)，故障現(xiàn)象復(fù)現(xiàn)；拆卸原車制動(dòng)開關(guān)檢查，發(fā)現(xiàn)制動(dòng)開關(guān)正常。

2)制動(dòng)未踩下時(shí)，用示波器測量TCU的K1引腳，得到一個(gè)方波脈沖 (圖2，正常波形應(yīng)該是持續(xù)高或持續(xù)低)；同時(shí)用示波器測量制動(dòng)踏板的A點(diǎn)電壓為2.56 V。

3)用診斷儀讀取發(fā)動(dòng)機(jī)EMS、TCU、ABS/ESP等各控制器的內(nèi)部診斷碼，發(fā)現(xiàn)EMS報(bào)制動(dòng)信號(hào)異常故障。

4)用CANOE讀取CAN總線上EMS發(fā)出的制動(dòng)信號(hào)CAN報(bào)文 (信號(hào)長度為2位)，CAN信號(hào)在brake not actuated和signal not available之間跳轉(zhuǎn)，具體如圖3所示。

圖2 異常波形示意圖

圖3 CAN制動(dòng)信號(hào)

2.3 TCU和EMS采集制動(dòng)信號(hào)的原理

EMS采集制動(dòng)信號(hào)和發(fā)出CAN信號(hào)的原理如圖4所示。

1)IGN1上電后，EMS同時(shí)采集A點(diǎn)和B電壓：高電平范圍(4.6～12 V)，低電平范圍 (0～2.3 V)，不確定電平 (2.3～4.6 V)。

2)制動(dòng)未踩下時(shí)，EMS檢查到B點(diǎn)電壓為高，A點(diǎn)電壓為低；則發(fā)出制動(dòng)信號(hào)未踩下 (brake not actuated)。

3)制動(dòng)踩下時(shí)，EMS檢查到B點(diǎn)電壓為低，A點(diǎn)電壓為高；則發(fā)出制動(dòng)信號(hào)踩下 (brake actuated)。

4)如果檢測到制動(dòng)開關(guān)B點(diǎn)和A點(diǎn)同時(shí)為高或同時(shí)為低，或者兩者之一有一個(gè)為不確定電平，則EMS報(bào)制動(dòng)故障，同時(shí)發(fā)制動(dòng)信號(hào)不可信 (brake signal not available)。

TCU采集制動(dòng)信號(hào)的原理如下：IGN1上電后，TCU僅采集A點(diǎn)電壓。①0～1.5 V認(rèn)為制動(dòng)為未踩下；②大于2.2 V認(rèn)為制動(dòng)踩下；③TCU同時(shí)會(huì)判斷EMS發(fā)出的制動(dòng)CAN信號(hào)，但會(huì)以自身采集的制動(dòng)硬線信號(hào)為優(yōu)先。

圖4 采集制動(dòng)信號(hào)原理圖

2.4 接口電路收集

EMS、ABS/ESP、換擋手柄、TCU均和制動(dòng)有硬線連接，需要對(duì)接口電路進(jìn)行校核和驗(yàn)算，具體電路原理圖見圖5。

圖5 接口電路原理圖

2.5 接口電路分析和故障現(xiàn)象定位

2.5.1 制動(dòng)未踩下時(shí)

2.5.1.1 換擋手柄內(nèi)部繼電器1線圈不得電

1)從IGN1上電開始，EMS也未發(fā)出制動(dòng)的有效CAN信號(hào)，TCU K1引腳并未驅(qū)動(dòng)內(nèi)部MOS管，繼電器1線圈不得電，因此繼電器2線圈與ABS/ESP、EMS、TCU內(nèi)部電阻無法形成并聯(lián)回路，因此不計(jì)入繼電器2線圈的電阻。

2)公共采集點(diǎn)A的電壓為2.56 V，在圖5的基礎(chǔ)上，接口電路圖等效、簡化和計(jì)算具體見圖6。

圖6 接口電路簡化圖 （繼電器1線圈不得電）

2.5.1.2 換擋手柄內(nèi)部繼電器1線圈得電

1)EMS檢測到2.56 V，認(rèn)為是不確定電平，這時(shí)發(fā)制動(dòng)信號(hào)不可信 (brake signal not available)。

2)同時(shí)TCU檢測A點(diǎn)的2.56 V硬線電壓，因硬線優(yōu)先，TCU會(huì)認(rèn)為制動(dòng)已經(jīng)踩下，TCU會(huì)驅(qū)動(dòng)內(nèi)部MOS管輸出低電平。

3)在TCU的K1輸出低電平后，換擋手柄繼電器1線圈得電，繼電器2線圈吸合，繼電器2線圈電阻會(huì)與ABS/ESP、EMS、TCU內(nèi)部電阻形成新的并聯(lián)回路，需要在圖6的基礎(chǔ)上計(jì)入繼電器2線圈的電阻，經(jīng)計(jì)算，A點(diǎn)電壓為0.117 V，具體見圖7。

4)EMS檢測A點(diǎn)電壓0.117 V，認(rèn)為是低電平，這時(shí)發(fā)制動(dòng)信號(hào)未踩下 (brake not actuated)，同時(shí)TCU相應(yīng)引腳也檢測到0.117 V，認(rèn)為制動(dòng)未踩下，TCU停止驅(qū)動(dòng)內(nèi)部MOS管。

圖7 接口電路簡化圖 （繼電器1線圈得電）

2.5.1.3 分析小結(jié)

從以上分析可以看出，A點(diǎn)電壓重復(fù)按圖6的2.56 V和圖7的0.117 V進(jìn)行交換跳變，這是導(dǎo)致TCU的K1引腳輸出脈沖方波的原因，也是換擋手柄內(nèi)部繼電器1不斷吸合-斷開-吸合，導(dǎo)致發(fā)出答答異響的原因。

2.5.2 制動(dòng)踩下時(shí)

當(dāng)制動(dòng)被踩下，A點(diǎn)直接接蓄電池，因此A點(diǎn)電壓會(huì)被鉗位在蓄電池電壓 (12 V)；EMS認(rèn)為4.6 V以上是踩下，TCU認(rèn)為2.2 V以上也是踩下，所以TCU K1一直輸出低電平，換擋手柄內(nèi)部繼電器1保持得電，繼電器2保持得電，所以異響消除并可以換擋。

3 整改措施

本次故障是因?yàn)門CU采集硬線制動(dòng)開關(guān)A點(diǎn)信號(hào)時(shí)，其相應(yīng)引腳內(nèi)部的上拉電源和電阻與ABS/ESP、EMS內(nèi)部形成回路，造成硬線信號(hào)采集的誤診斷，因此要求TCU內(nèi)部去掉上拉的6.8 kΩ電阻，TCU的PCB板直接去掉6.8 kΩ的電阻即可 (圖8)，無需額外的DV和PV試驗(yàn)。

圖8 整改措施

4 總結(jié)

1)因車輛系統(tǒng)相關(guān)性比較強(qiáng)，首先利用診斷儀讀取相應(yīng)故障碼、同時(shí)利用CANOE設(shè)備讀取報(bào)文進(jìn)行綜合分析。

2)在排查故障前，需要對(duì)整車和系統(tǒng)的控制原理及邏輯進(jìn)行分析，結(jié)合具體故障碼和數(shù)據(jù)，盡量縮小排查范圍。

3)在排查時(shí)，需從原始信號(hào)開始排查，需要重視整車接口電路的分析和校核，作為排查問題的切入點(diǎn)。

4)充分利用和結(jié)合相關(guān)系統(tǒng)相關(guān)性，借用其他系統(tǒng)的現(xiàn)有信號(hào)進(jìn)行排查，快速進(jìn)行問題定位。