東風(fēng)純電動(dòng)微型客車故障解析及排除

東風(fēng)純電動(dòng)微型客車故障解析及排除摘要：本文描述一例東風(fēng)純電動(dòng)微型客車突發(fā)熄火故障現(xiàn)象及故障排查思路。緊扣整車電氣原理圖，替換可疑部件定位故障，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量端子電壓，采集CAN總線數(shù)據(jù)，分析相關(guān)控制器軟硬件接口，列出各種失效的可能原因，按照先簡(jiǎn)單后復(fù)雜的原則，逐一排除最終確定真正的故障原因。\t"/article/sort0253/sort0254/sort0648/_blank"電動(dòng)汽車比燃油汽車增加了很多電子電器部件和固件，所以\t"/article/sort0253/sort0254/sort0648/_blank"電動(dòng)汽車故障往往有其特殊性，不能照搬燃油汽車的思路來檢修。1.整車電氣原理及重要總成簡(jiǎn)介

東風(fēng)汽車以某成熟的汽油版微型客車（以下簡(jiǎn)稱微客）為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)開發(fā)了一款純電動(dòng)微客，純電動(dòng)版與汽油版最大的差異是動(dòng)力裝置和能源系統(tǒng)，即將汽油發(fā)動(dòng)機(jī)替換為永磁同步電動(dòng)機(jī)和MCU（電機(jī)控制器），增加動(dòng)力電池、BMS（電池管理系統(tǒng)）、VCU（整車控制器）、DC-DC（直流一直流變換器）和車載充電機(jī)，傳動(dòng)系統(tǒng)作局部調(diào)整，其余零部件都是通用的。VCU、BMS和MCU都接12V常電，三者通過CAN總線實(shí)現(xiàn)相互通信，停車時(shí)均處于休眠模式，靜態(tài)功耗很低；車鑰匙擰到點(diǎn)火開關(guān)ON檔時(shí)，VCU\BMS和MCU都得到12V信號(hào)電壓被激活進(jìn)入正常工作模式；短按START鍵，開始預(yù)充電，預(yù)充電結(jié)束后，動(dòng)力電池的高壓加到MCU上。至此，整車準(zhǔn)備就緒，松手剎和腳剎、掛檔、踩電子加速踏板，車輛就可以行駛了。

VCU軟件采用國(guó)際上流行的V模式開發(fā)，通過MATLAB建模自動(dòng)生成C代碼。BMS和MCU軟件都采用手工編碼的方式開發(fā)。2.故障現(xiàn)象分析及排除

試車員反映純電動(dòng)微型客車在正常行駛中突然熄火，緩緩滑行直至停車，反復(fù)踩加速踏板，車輛紋絲不動(dòng)。由于筆者不在現(xiàn)場(chǎng)，只能電話溝通了解現(xiàn)場(chǎng)情況，指導(dǎo)試車員排除故障。按先易后難的原則排查故障，最容易想到的原因是某個(gè)控制器程序跑飛了。這種故障的永久性修復(fù)措施是確認(rèn)哪個(gè)控制器程序跑飛，然后檢查該控制器程序代碼，修復(fù)代碼漏洞。根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急處理只需切斷整車12V常電，再上電使控制器復(fù)位，一般就能恢復(fù)正常工作。試車員提供以下4條信息：①車輛剛起步駛出300m左右，突然失去動(dòng)力滑行；②儀表顯示動(dòng)力電池SOC高達(dá)64%;③重啟復(fù)位后，仍然不能行駛；④重啟復(fù)位后，按START鍵上高壓電之前，儀表檔位正常指示換檔操作；按START鍵之后，儀表檔位指示不隨換檔操作變化。

根據(jù)第①條，可知車輛剛上電工作不久，應(yīng)該不會(huì)過熱保護(hù)導(dǎo)致停車；根據(jù)第②條，電量充足應(yīng)該不會(huì)欠壓保護(hù)導(dǎo)致停車；根據(jù)第③條，熄火不太可能是程序跑飛導(dǎo)致的；第④條反映的故障現(xiàn)象比較奇特，但似乎與意外熄火、重啟不能行駛沒有直接關(guān)系，并不能從中分析出故障原因。顯然，遠(yuǎn)程排查已陷入僵局，只能攜帶檢測(cè)設(shè)備趕赴拋錨現(xiàn)場(chǎng)處理。

2.1儀表檔位指示故障

儀表根據(jù)VCU通過CAN總線發(fā)來的檔位信號(hào)，點(diǎn)亮相應(yīng)檔位LED指示燈。檔位指示信號(hào)在CAN報(bào)文中占3個(gè)二進(jìn)制位，其中1位表示倒檔開關(guān)狀態(tài)，2位表示檔位標(biāo)識(shí)。檔位指示錯(cuò)誤，要么是儀表?yè)p壞，要么是VCU故障，要么是CAN通信線路故障?？紤]到按START鍵之前，儀表檔位指示是正常的，VCU故障的可能性非常大。VCU故障可能是硬件故障，也可能是軟件故障，由于之前并未出現(xiàn)過檔位指示錯(cuò)誤的問題，因此高度懷疑VCU硬件損壞。將儀表和VCU都用備件替換，檔位顯示故障及整車不能行駛故障依舊，因此硬件故障的可能性被排除。用CAN總線工具讀取整車CAN報(bào)文，發(fā)現(xiàn)VCU發(fā)送給儀表的檔位信息在按START鍵之前是正確的，在按START鍵之后是錯(cuò)誤的，因此下一步工作就是重點(diǎn)檢查VCU程序上電流程相關(guān)的代碼。

VCU軟件中的上電流程是用MATLAB的Stateflow建模實(shí)現(xiàn)的，與行車有關(guān)的狀態(tài)有3個(gè)：ON狀態(tài)、Start狀態(tài)、Drive狀態(tài)，分別表示車鑰匙處于點(diǎn)火鎖的ON檔；按下Start按鍵，系統(tǒng)進(jìn)入高壓上電流程；高壓上電成功，整車處于Drive狀態(tài)，掛檔踩油門就可以驅(qū)動(dòng)。3個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)換如圖2所示。按Start鍵，VCU從ON狀態(tài)進(jìn)入Start狀態(tài)，開始執(zhí)行高壓上電控制邏輯。如果高壓上電成功，VCU從Start狀態(tài)遷移到Drive狀態(tài)，否則停留在Start狀態(tài)。

VCU程序有一個(gè)檔位管理模塊是專門負(fù)責(zé)解析車輛當(dāng)前處于哪個(gè)檔位用的，VCU通過這個(gè)模塊判斷檔位，發(fā)送CAN信號(hào)給儀表。嚴(yán)格地說，在ONNStart、Drive這3個(gè)狀態(tài)中都應(yīng)該調(diào)用檔位管理模塊，但是由于高壓上電過程非常短暫，VCU處于Start狀態(tài)的時(shí)間也非常短，很快就轉(zhuǎn)入Drive狀態(tài)了。為了提高程序效率，Start狀態(tài)下沒有調(diào)用檔位管理模塊。這種作法的初衷是好的，但是忽略了高壓上電失敗的異常情形。一旦高壓上電不成功，VCU便一直處于Start狀態(tài)，而Start狀態(tài)是不調(diào)用檔位管理模塊的，所以無論如何變換檔位，VCU發(fā)出的檔位信號(hào)還是保持ON狀態(tài)時(shí)的值。

在Start狀態(tài)中增加調(diào)用檔位解析模塊的邏輯，儀表檔位顯示恢復(fù)正常，但車輛還是不能行駛。

2.2拋錨重啟不能行駛故障

檔位指示故障是由于高壓上電失敗觸發(fā)VCU程序缺陷而導(dǎo)致的。

高壓上電的具體流程：VCU向BMS發(fā)送閉合預(yù)充繼電器的指令，BMS收到指令閉合預(yù)充繼電器，并向VCU反饋預(yù)充繼電器狀態(tài)。VCU根據(jù)BMS發(fā)來的動(dòng)力電池電壓以及MCU發(fā)來的電機(jī)母線電壓，判斷預(yù)充電是否完成。如預(yù)充電完成，則VCU發(fā)出指令至BMS，要求BMS吸合MCU繼電器、斷開預(yù)充繼電器，高壓上電成功。

上電狀態(tài)轉(zhuǎn)換流程涉及到硬線信號(hào)和CAN信號(hào)，上電失敗的原因大致有：①BMS繼電器控制端口損壞；②預(yù)充電阻損壞；③預(yù)充電容損壞；④預(yù)充繼電器損壞；05MCU繼電器損壞；）BMS或MCU軟硬件故障或線束接觸不良導(dǎo)致CAN報(bào)文缺失。

可能的原因都和硬件有關(guān)，有的甚至要拆卸檢查，比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力。由于第⑥條CAN報(bào)文是否缺失最容易驗(yàn)證，因此先從第⑥條開始檢查。首先，將車鑰匙擰到ON檔，用CAN總線工具檢查整車CAN網(wǎng)絡(luò)，確實(shí)看不到MCU報(bào)文；然后，在確定MCU插接件接觸良好的前提下拔出MCU插接件，用萬用表測(cè)量插接件各腳電壓，發(fā)現(xiàn)12V常電正常，12VON檔電（圖1）斷電。ON檔電是一個(gè)激活信號(hào)，將MCU從休眠狀態(tài)喚醒，在休眠狀態(tài)下，MCU是不會(huì)發(fā)送CAN報(bào)文的；最后，根據(jù)整車原理判斷斷電原因，由于ON檔信號(hào)是通過MCU常閉繼電器加到MCU上的，所以先檢查儀表板下方MCU常閉繼電器。果然，MCU常閉繼電器有些松動(dòng)，插緊該繼電器，再檢測(cè)整車CAN網(wǎng)絡(luò)上可見MCU報(bào)文。按START鍵，從CAN報(bào)文可以看出整車高壓上電成功。高壓上電失敗致使VCU不能進(jìn)入Drive狀態(tài)，這就解釋了為什么重啟車輛仍然不能行駛。但是熄火故障出現(xiàn)時(shí)，整車早已完成高壓上電，VCU早已進(jìn)入Drive狀態(tài)，為什么還會(huì)突然熄火呢？會(huì)不會(huì)還是MCU常閉繼電器接觸不良導(dǎo)致的呢？抱著試試看的想法，重啟上電掛檔踩加速踏板，沒想到車輛居然恢復(fù)正常行駛了。事后與MCU軟件設(shè)計(jì)師溝通，得知MCU不僅需要ON信號(hào)將其從休眠狀態(tài)喚醒進(jìn)入正常工作模式，而且MCU處于正常工作模式時(shí)，還需要ON信號(hào)作為電機(jī)工作的必要條件。也就是說MCU在正常工作模式下會(huì)時(shí)刻監(jiān)測(cè)ON信號(hào)，一旦該信號(hào)丟失，立即禁止電機(jī)工作。2.3人為再現(xiàn)拋錨故障

為了驗(yàn)證故障是否徹底排除，很有必要再現(xiàn)車輛行駛中突然拋錨故障。在車輛正常行駛時(shí)，突然拔掉MCU常閉繼電器，車輛果然逐漸停止，不再響應(yīng)加速踏板動(dòng)作。用CAN總線工具檢查，VCU還在正常發(fā)送扭矩指令給MCU，表明VCU還處于Drive狀態(tài)。雖然MCU還在收發(fā)CAN報(bào)文，但MCU檢測(cè)到ON檔信號(hào)丟失，禁止電機(jī)工作。故障成功再現(xiàn)充分表明故障原因解析是正確的，處置措施是完善的。3.結(jié)束語(yǔ)

純\t"/article/sort0253/sort0254/sort0648/_blank"電動(dòng)汽車突然熄火且重啟無效，看起來是非常嚴(yán)重的故障，但實(shí)際上只是繼電器接觸不良導(dǎo)致的，并且意外地幫助我們檢查出了VCU軟件中的一個(gè)缺陷。由于\t"/