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发表于 2020-5-12 09:13:15 | 显示全部楼层 |阅读模式

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汽车电控门锁失效分析与解决方案
薛 飞,辛丰强,王东生,杨 曦
(北京汽车集团越野车研究院,北京 101300)
【中国汽车材料网】摘要:目前车辆门锁都是通过门锁控制装置实现电动开启和关闭,当事故发生时需保证车门为开锁状态,以减少对驾驶员的伤害。本文就市场反馈车辆门锁失效故障问题,从控制原理出发,分析故障产生的原因并提出解决措施。
关键词:门锁;失效;控制原理

[size=1em]汽车门锁是汽车车身的重要组成部件,其性能好坏和控制方式的合理性直接关系到汽车行驶的安全性和车内人员及其财产安全。其安全性主要分为两点:静止安全和运动安全。静止状态下,遥控闭锁后应防止车门被异常打开,从而保证车内财产安全。运动状态下,既要保证正常行驶时门锁不被异常打开,又要保证碰撞发生时门锁及时开启,保证车内人员安全。这就对汽车门锁的电动控制提出了更高的要求[1]。


1 故障现象

[size=1em]售后反馈一客户车辆遥控器无法闭锁/解锁,中控解锁/闭锁功能失效。按下中控面板上的解锁/开锁按键,4个门锁也无反应,读取整车控制模块均无故障码。


2 汽车门锁工作原理

[size=1em]因本节描述故障现象为主要汽车门锁的电动控制功能[3],因此下文主要讲述门锁的控制原理。门锁控制涉及整车的零部件比较多,主要包括车身控制模块BCM、门控制模块 (简称门模块DCU)、中控开闭锁开关、门锁电机、气囊控制器SDM、智能钥匙、无钥匙启动系统控制器PEPS等组成。门锁的控制原理框图如图1所示。各部分功能介绍如下。

[size=1em]1)车身控制模块:4门门锁控制的核心,集成4门门锁的详细控制逻辑,采集各输入信息并发送控制指令。

[size=1em]2)门控制模块:是电控门锁的驱动器,接收到车身控制模块的控制指令后执行相应的驱动动作。

[size=1em]3)中控开闭锁开关:4门门锁开启/关闭的输入信号。

[size=1em]4)气囊控制器:检测车辆是否碰撞,碰撞后发送碰撞信号。

[size=1em]5)智能钥匙:与无钥匙启动系统控制器进行高频通信,实现上锁/解锁/寻车/开启后备厢功能。

[size=1em]6)无钥匙启动系统控制器:实现遥控信号的发送接收等功能。

[size=1em]BCM与DCU、PEPS的通信通过CAN通信协议[2]实现,与SDM通过CAN和硬线两种方式连接。汽车开闭锁控制的几种方式如下。

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图1 汽车门锁控制原理框图

[size=1em]1)智能钥匙/中控开关开闭锁:按下智能钥匙或者中控开关的开闭锁按键,PEPS接收到开闭锁指令后,通过CAN发给BCM后,BCM将指令转发给门模块,门模块驱动门锁执行相应动作。

[size=1em]2)车速上锁:当接收到ESP的车速信号大于15 km/h,并检测到当前门锁处于开锁状态,车身控制模块通过CAN将闭锁命令发给DCU执行闭锁动作。

[size=1em]3)碰撞解锁:当接收到SDM的CAN或者硬线碰撞信号时,BCM通过CAN将开锁命令发给门模块执行开锁动作。执行10次开锁指令后,BCM不再执行开锁或者闭锁指令。


3 故障分析与排除

3.1 故障分析

[size=1em]根据故障现象,从图1及其原理分析车辆门锁失效的可能原因如下。

[size=1em]1)智能钥匙电池电压低 (低于2.2 V)。

[size=1em]5)车辆发生异常碰撞,BCM执行完开锁指令后不再执行开闭锁动作。BCM的碰撞处理策略如图2所示。

[size=1em]3)中控开关插接件未插。

[size=1em]4)BCM和DCU故障或者供电和搭铁异常。

[size=1em]4)检查BCM和DCU的电源和搭铁连接正常,更换BCM和DCU,故障依然存在。

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图2 碰撞处理策略

3.2 故障排除

[size=1em]1)取下智能钥匙电池,检查电池电量为3.06 V,电压正常。

[size=1em]2)利用CANOE检测当按下遥控器的开/闭锁键时,无钥匙启动控制器可以发出遥控开闭锁指令。

[size=1em]3)检查中控开关插接件连接正常,重新插拔故障依然存在。

[size=1em]2)PEPS未将遥控开闭锁指令转出。

[size=1em]5)利用CANOE读取BCM的碰撞状态,结果BCM的碰撞状态为0x1(碰撞)。

[size=1em]根据以上分析判断是车辆碰撞导致的门锁失效,但售后车辆未碰撞,气囊也未爆开。该车型的碰撞信号有两种:一种是网络直接发出的碰撞命令,一种是BCM采集的硬线碰撞信号。如果发生网络碰撞命令,安全气囊一定会爆,实际安全气囊并未爆,因此进一步判断是BCM的硬线碰撞信号处理问题。

[size=1em]如图2所示,点火开关ON时,SDM会有一个自检过程,即点火开关由OFF切换至ON挡时,碰撞信号会持续6 s高,再持续2 s低,然后才是正常100 ms高,20 ms低的循环发送。当发生碰撞时,SDM会输出一个200 ms低脉冲,然后输出100 ms高,20 ms低的碰撞信号,此时BCM检测到该信号执行碰撞动作。BCM软件为规避SDM自检导致误判情况,故在点火开关OFF切换至ON挡时延时9 s再判断输出。用示波器采集点火开关ON和Start状态及碰撞信号输出,如图3所示。

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[size=0.8em]图3 碰撞信号输出

[size=1em]从图3可以看出,区间A+B为点火开关由OFF打到ON的时间6.2 s,在这个区间内,软件一直检测和判断碰撞的硬线信号,但不输出。此后刚好启动点火开关Start,在此区间C,对于碰撞的硬线信号,软件是不检测不判断的。但当Start保持大于2.8 s后,软件将渡过9 s的不输出区间,当进入区间D区间时,软件恢复判断碰撞信号,因在区间B的碰撞信号,已经检测到有200 ms低有效,在软件内部记录了这个状态,当在区间D时,软件判断到前一个状态为低,且在碰撞有效 (160~240 ms)范围内,故误判断为发生碰撞。


4 解决方案及测试验证

4.1 解决方案

[size=1em]1)在点火开关由OFF切换到ON挡,在ON挡延时9 s时间内不再检测碰撞信号,同时也不做任何判断,9 s后再做碰撞信号的判断与处理。如图4所示。

[size=1em]2)取消硬线碰撞信号判断,只判断网络碰撞信号。

4.2 测试与验证

[size=1em]对更改后的软件按照如下方式进行仿真验证。

[size=1em]1)通过LabView编写程序模拟安全气囊与点火开关状态切换,按照图5方式执行操作。

[size=1em]2)其中碰撞信号完全按照安全气囊发出的波形执行,包含自检过程。

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图4 更改方案

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图5 模拟波形

[size=1em]3)点火开关采用模拟操作方式,点火开关为ON时,延时6.2~6.4 s,然后在触发Start信号,并维持2.8~3.8 s。其中,延时区间的时间为系统随机发送,随机区间的设置主要是模拟人为操作可能存在的时间偏差。

[size=1em]4)在Start恢复到ON时,系统将会延时5 s检测当前是否有碰撞信号,如果有碰撞信号,将被记录到本次记录数据中,并在下一个周期时先清除碰撞信号,然后再继续执行模拟程序操作。按照此方式循环操作。

[size=1em]5)在经过连续25 h的测试后未发现碰撞问题。


5 结论

[size=1em]解决门锁失效问题,关键在于掌握门锁控制的原理及其复现故障并捕捉到出现故障时碰撞信号的变化。本文利用示波器及其CANOE等工具采集碰撞信号信息,通过数据分析快速查找问题原因。本文的分析解决问题思路可以延伸到解决其它车身控制问题,同时也给系统测试人员提出新的要求,涉及到信号交互的控制器,需要频繁高强度的测试来避免问题发生。


参考文献:

[size=1em][1] 吴文琳,郭力伟.汽车防盗及中控锁系统维修方法与实例[M].北京:人民邮电出版社,2009:67-79.

[size=1em][2] 王华平.基于低速CAN总线的电动车车门控制系统的研制[D].天津:天津工业大学,2005.

[size=1em][3] 程军,崔继波,苟凯英.车辆控制系统CAN总线通信的实施方法[J].汽车工程, 2001 (5): 300-305.



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