淺談汽車制動信號開關(guān)匹配設(shè)計

【摘要】為了避免前期豐田車“剎車門事件”，現(xiàn)生產(chǎn)汽車均采用制動優(yōu)先策略，制動開關(guān)將制動信號至傳遞至發(fā)動機ECU，ECU收到制動信號后控制節(jié)氣門開度，增加制動總泵的真空度，這樣就要求制動開關(guān)能夠正確的傳遞信號，所以制動信號及ECU控制策略要相互匹配。本文主要從系統(tǒng)設(shè)計匹配避免故障的方法進行說明。

【關(guān)鍵詞】同步；共線；控制策略；容錯能力

1、前言

司機的制動動作由制動開關(guān)傳遞至發(fā)動機ECU，由發(fā)動機ECU控制節(jié)氣門開度，作為汽車制動優(yōu)先系統(tǒng)設(shè)計的輸入，它的精確度至關(guān)重要，在汽車制造商在設(shè)計初期就應(yīng)當(dāng)考慮系統(tǒng)的穩(wěn)定性、耐久性，防止由于系統(tǒng)缺陷導(dǎo)致安全事故發(fā)生，或由于系統(tǒng)頻繁報警，引起顧客抱怨.

2、制動開關(guān)控制原理

制動開關(guān)設(shè)計有兩路信號，開關(guān)一路信號（大電流信號）與車輛的制動燈線路、發(fā)動機ECU線路相接通，控制制動燈接通、斷開及ECU信號采集工作，車輛未踩剎車踏板時，此路為常斷開狀態(tài)，即制動燈不亮且為采集到發(fā)動機ECU信號；另一路信號（小電流信號）線路則處于常接通狀態(tài)，直接傳遞至發(fā)動機ECU。當(dāng)踏板踩下后，開關(guān)常閉端與發(fā)動機ECU信號斷開，另一路信號則與發(fā)動機ECU線路相連接，制動燈點亮，以始終保證信號采集發(fā)動機ECU內(nèi)存的程序和數(shù)據(jù)對空氣流量計及各種傳感器輸入的信息進行運算、處理、判斷，然后輸出指令，向噴油器提供一定寬度的電脈沖信號以控制噴油量，電路原理如下簡圖。

管腳1，3：剎車燈信號B_bl和KL30常電源連接在一起，剎車時閉合（大電流信號），置1。

管腳2，4：剎車開關(guān)信號B_br和KL15點火開關(guān)連接在一起，剎車時斷開（小電流信號），置1。

根據(jù)開關(guān)控制原理，必須保證開關(guān)兩路信號的精確度要高，即一路斷開時另一路立即導(dǎo)通，所以發(fā)動機ECU接收到兩路信號后進行比較，判斷是否進行制動操作，否則發(fā)動機ECU將會報錯（報故障碼），但是實際上制動燈開關(guān)均采用機械結(jié)構(gòu)，根據(jù)現(xiàn)有開關(guān)制造過程的能力及精度保證，使開關(guān)兩路信號通斷有一定的誤差，開關(guān)行程設(shè)計一般保證在±0.5mm的誤差，其硬件無法完全保證兩路信號的全部通斷，所以就要求發(fā)動機ECU軟件制定合理的報錯控制策略，既能夠第一時間探測系統(tǒng)是否真的存在問題又能夠避免無問題情況下報錯。另外，考慮到車輛行駛路況方面，在駕駛員不踩剎車時，在顛簸路面情況下，不會因為“剎車優(yōu)先”功能誤作用導(dǎo)致車輛無法加速。因此建議從踩下剎車到任何一路剎車信號置位都需要有一段行程，建議至少有20%的行程，而不能輕點一下剎車信號就置位。

3、制動開關(guān)系統(tǒng)設(shè)計注意事項

從制動開關(guān)在踏板的安裝位置、輸出信號、經(jīng)過的線束、到ECU接收信號，期間可能會因為種種原因，導(dǎo)致信號出現(xiàn)誤差，出現(xiàn)誤報警、加速無力問題，因此在設(shè)計時應(yīng)從以下幾方面避免。

①制動開關(guān)和線束接插端子

制動系統(tǒng)連接線束端子盡量采用導(dǎo)電性佳、性能穩(wěn)定的材質(zhì)，如可采用銅端子表面鍍金材質(zhì)，以確保電線束有良好的壓降性能和穩(wěn)定性能。

端子壓接應(yīng)符合QC/T 29106-2004中相關(guān)要求，確保線束連接可靠。

②接插件數(shù)量

從制動開關(guān)接插件到發(fā)動機ECU之間的連接線束，接插件數(shù)量應(yīng)盡可能少，因為多一個接插件就會多一分不可靠.另外，接插件的選擇應(yīng)選擇性能可靠的國際知名品牌接插件，如AMP、TYCO、住友等。

③盡量避免插接件端子共線壓接

由于零部件平臺化的設(shè)計，部分發(fā)動機ECU針腳數(shù)量有限，因此會出現(xiàn)開關(guān)信號線與其他傳感器共地、共電源的情況.此類情況下，一方面會造成信號的干擾，另一方面由于共線，那么一定存在線束壓接的情況，造成線束連接的可靠性降低。為了盡量避免此問題發(fā)生，設(shè)計時應(yīng)做好以下幾方面：a、做好線束壓接質(zhì)量控制，嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)。b、線束壓接點盡量靠近ECU。c、線束壓接點應(yīng)避開裝配扭曲或車輛震動區(qū)，固定要牢靠。

④ECU容錯策略

ECU的控制策略應(yīng)能在保證安全的情況下，對偶然的異常進行自行鑒別，防止在偶然因素下（接觸端子壓降大、顛簸路面）報警，增加顧客抱怨。宜在不同的安裝位置，不同的踏板杠桿比，需要采用不同的策略參數(shù)，以使控制和故障鑒別更加精確。

⑤制動開關(guān)設(shè)計結(jié)構(gòu)

制動開關(guān)為兩路通斷設(shè)計，通常設(shè)計一路需要控制制動燈點亮，需要通過大電流，所以設(shè)計時需要將此路設(shè)計為觸點接通結(jié)構(gòu)，考慮到通斷時產(chǎn)生拉弧燒蝕，觸點表面材料選用銀鎳合金材質(zhì)，另一路接通小電流，設(shè)計為滑片滑動結(jié)構(gòu)，因為小電流采用觸點結(jié)構(gòu)會出現(xiàn)偶爾失靈問題。

⑥制動開關(guān)安裝防錯

制動開關(guān)安裝在制動踏板處，其安裝位置與制動總泵間隙、制動盤與制動塊間隙及車身精度等因素有關(guān)，開關(guān)行程的尺寸鏈要求制動開關(guān)行程可自行調(diào)整，但目前市場制動開關(guān)多數(shù)設(shè)計采用靠螺母緊固調(diào)整，安裝過程認(rèn)為調(diào)整，受各因素精度限制，行程無法自行調(diào)節(jié)，為解決此問題，將螺母式結(jié)構(gòu)更改為與制動踏板卡接式結(jié)構(gòu)，根據(jù)車輛行程，自行調(diào)整，且實現(xiàn)裝配方式的簡便。

4、總結(jié)

現(xiàn)在很多高端車型制動開關(guān)開始使用光電感應(yīng)或運用霍爾傳感器形式控制信號通斷，高新技術(shù)使用能夠規(guī)避機械結(jié)構(gòu)的誤差，但同時成本將會有相應(yīng)提高，由于汽車三包法的實施，為了降低故障率新技術(shù)很快會在普通家用車上使用。