刘锟
广州飞虹微电子有限公司
摘要：随着经济和科技水平的快速发展，结合各电子电器电压特性，对在试验车上发生的一起电子转向柱失效原因分析，并对线束的排除故障过程中给一些方向。
关键词：汽车线束；电子转向柱失效；故障排查
引言
汽车电子助力转向系统就是当汽车驾驶员转动方向盘后，由电动机提供转向所需要的动力；在汽车电子转向系统的整个工作过程中，其中的电动机起着至关重要的作用。汽车电力转向系统的缺点就是汽车上的发电机的功率一般不会太大，这也就说明了能够为转向系统提供的动力电能就会变得有限。由于转向所需要的动力电能是直接由发电机提供的，对于能量的响应也更加的敏锐，所用时间也更快，在对方向盘进行操作时不会显得很费力。
1故障现象
某款车型在某次点火发动后大概1min，仪表盘上的电子转向助力故障灯亮起，同时电子助力转向功能失效。熄火后再次启动，车辆恢复正常。在此过程中，车辆为原地怠速状态，排挡处于P挡状态。在对车辆的反复启动熄火操作后，问题仍然无法精确复现。质保针对现场其他车辆逐一排查后发现，并非所有车辆都存在这个问题，问题的发生条件不清晰，复现困难。虽然问题发生偏属于概率性问题，但由于电子助力转向属于安全件，万一在车辆行驶过程中出现转向失效的故障将严重威胁使用者的生命安全，所以针对电子助力转向模块、电路原理架构以及线束布置做了仔细排查。
2故障现象分析与排查
1）首先确认线束是否存在短路、断路、端子虚接的情况。现场工程师根据原理图，导通测得线束所有回路连接方式正确，且不存在断路和端子虚接的情况。同时熔断丝状态正常，未发生熔断迹象。因此可以基本排除线束本身品质问题。2）核对设计图纸和系统原理图的连接方式，同时对比同平台的其他已量产车型的同款CEPS控制模块连接方式。得出结论：线束图纸符合系统原理图设计，同时故障车辆的连接方式和同平台使用同款CEPS控制模块的其他车辆连接方式均相同。因此可以初步排除线束图纸错误。3）在读取了现场故障车辆CEPS控制模块的故障码之后，得到一条故障信息：接通点火开关第1挡上电，再进行下电操作后，总线上存在1.25V左右的电压，持续时间超过100ms，CEPS产生故障码，控制模块停止工作。因此可以初步判断在点火开关第1挡上电的网络上，存在的残余电压以1.25V上下高频振动导致了CEPS产生故障码。在和CEPS控制器专业部门的沟通中得到信息，1.25V是个阀值电压。当点火开关第1挡的网络电压高于1.25V后，CEPS会进入唤醒模式；点火开关第1挡的网络电压低于1.25V时，CEPS会进入休眠模式。4）随即对故障车辆整个上电第1挡的网络电压进行了测量。由于在该网络中，存在多个电器零部件，所以不排除有个别零部件的反向电压对网络电压产生了扰动影响。故障车辆未上电时，点火开关第1挡的网路中存在残留电压，该电压一边是通过雨刮器开关过来，电压随雨刮器的调节而增大。其中，在雨刮器挡位调节到自动挡上的最小刮速挡位时，瞬时电压达到0.65V，并稳定在0.55V左右。此时车辆上电后，网络电压瞬间上到了1.2V，并有部分时间上到1.25V的区域并上下振动。此时如果振动区域超过100ms，CEPS控制模块便产生一个故障码。因此，从雨刮器开关过来的反向电压可以判断是造成CEPS控制模块故障码的一个原因。即雨刮器开关给了一个大约0.55V左右的反向电压。
3原因分析及后续措施
故障车辆在下电状态下，网络中的2个电压分别来自于雨刮器开关和启停开关（SSR）的反向电压输入。通过分析它们的原理和接入方式来寻找反向电压的源头。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆雨刮器开关的反向电压来自于BCM模块给的输入，经过测量大约在8.9V左右。经过雨刮器内部的分压最后输入到KL15网络中的电压范围是0.2-0.55V。另外一个输入源组合开关条上的启停开关（SSR），一端接入点火开关第1挡的网络，另外一端则连接到发动机控制模块。当车辆上电激活时，ECM会给启停开关（SSR）一个反向电压12V，用来检测SSR开关是否工作正常。通过开关内部的等效电阻分压后输出给点火开关第1挡上电（小电流）反向电压0.6-0.7V。因此，当车辆上电激活后，启停开关SSR开关输出的反向电压，和原有雨刮器开关的反向电压耦合，加之点火开关第1挡的网络内阻由于ECM的激活也发生了改变，最终在网络中产生了一个1.25V左右的干扰电压。由于电压耦合是个过程，故1.25V的干扰电压会发生上下浮动。当浮动值高于1.25V，且时间超过100ms时，CEPS模块便发出故障码，进入故障模式。这也是造成这个CEPS控制模块失效的根本原因。由于每辆车的内阻有细微差异，并且耦合的过程也随机，这也是造成故障难以复现的原因。
1）更改线束的电源属性将启停开关从点火开关第1挡的网络中移到发动机主继电器取电的网络中。点火开关第1挡的网络电压不再受到SSR反向电压的影响，不再超过1V。同时发动机主继电器取电的网络经测试，显示不受启停开关的反向电压影响。因此后续车辆CEPS功能工作正常，没有故障码。2）优化启停开关（SSR）在启停开关（SSR）内部接入二极管，阻止启停开关输出反向电压。经过测试，点火开关第1挡的网络电压在车辆上电激活后不再高于1V，CEPS控制器故障码消失，车辆恢复正常。以上两种技术方案，均可解决CEPS失效故障的问题。
4发展前景的展望
4.1改善控制系统性能
虽然电子转向技术发展非常迅速，但是其中还有许多需要进行改进的地方。其中最主要的问题就是转向系统与不同车型之间的适应性之间的问题，因为不同的车型所要求的转向系统的技术含量是不一样的，而且整个系统的稳定性并不是很完美。因此，当务之急就是深入研究通用的转向技术，使其更好地运用于不同车型的汽车当中。
4.2将电子转向系统和汽车的其他控制系统相关联
对于汽车电子转向技术的发展前景来说，首先我们要做的就是提高电子转向系统和其他系统之间的联系，除了能对转向车灯控制之外，还需要对不同系统对转向的速度产生不同的应答的研究，加强整个汽车整体性的研究。
4.3提高电子转向系统的安全性能
当现在的汽车都使用电子转向系统之后，就没有传统的转向系统的复杂性，因此，驾驶室出现了部分空余的空间。这个时候，有关汽车的设计者就可以把更多的安全因素考虑到车内的设计，增加车内的安全设施，提高其安全性能。因为整个汽车的行驶过程都是驾驶员起着重要的作用，只有加强对驾驶人安全的重视，才能在很大程度上提高行驶安全。
结语
本次CEPS失效故障是由于汽车用电器在同一电路网络相互作用下所导致。各用电器在各自设计阶段都符合整车厂的标准，但是放到同一网络中便会相互影响，进而导致故障。这对今后的原理设计会提出更大的考验，因为在原理设计初期很难算出各用电器的实际耦合结果。线束工程师应更关注此类问题发生后如何去解决。本论文对于今后的车辆问题故障给出了一个分析方向。
参考文献
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[3]周淑辉,李幼德,李静,林新春,李春峰.汽车电子控制转向技术的发展趋势[J].汽车电器,2006(11):1-5.
论文作者:刘锟
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第23期
论文发表时间:2019/11/27
标签：电压论文; 故障论文; 车辆论文; 雨刮器论文; 网络论文; 模块论文; 转向系统论文; 《中国西部科技》2019年第23期论文;