整車控制器檢測不到離合信號的故障案例分析

黎琪珍，黎 新，吳明瞭，董慶大，李 光，李 敏

（1.湖北科技學院，湖北 咸寧 437005；2.東風汽車股份有限公司商品研發(fā)院，湖北 武漢 430057）

東風汽車股份有限公司開發(fā)的某款純電動物流車，在樣車調試階段發(fā)現(xiàn)整車控制器檢測不到離合信號。雖然這個問題不影響換擋和行駛，但是遠程監(jiān)控系統(tǒng)會發(fā)現(xiàn)異常（駕車全程離合信號不變，擋位信號卻有變化）。

1 離合相關電氣原理圖

某款純電動物流車離合相關電器原理圖如圖1所示。離合踏板內(nèi)部帶一個常閉開關，一端搭鐵，另一端分兩路分別接整車控制器（簡稱VCU）和電機控制器（簡稱MCU）。不踩離合踏板，開關閉合，VCU和MCU均應檢測到低電平；踩下離合踏板，開關斷開，VCU和MCU均應檢測到高電平。當VCU或MCU檢測到離合信號變?yōu)楦唠娖綍r，電機停止輸出轉矩，防止電機超速。從理論上說，離合信號接入VCU就夠了，但是為了提高整車安全性，避免電機超速，此處采用冗余設計，離合信號接入VCU和MCU，只要有一個控制器工作正常，電機就不會超速。

圖1 離合信號線

2 故障現(xiàn)象

點火開關鑰匙擰到ON擋，VCU調試工具接入OBD診斷口，反復踩踏/松開離合踏板，上位機軟件始終顯示離合未踩下。測量VCU離合信號輸入引腳，踩下離合時輸入電壓為0.7 V，松開離合時輸入電壓為0，也就是說無論離合踏板是否踩下，VCU輸入信號都是低電平，從而使VCU誤判離合踏板未踩下。

3 故障分析

VCU檢測離合信號的接口電路如圖2上半部分所示。

圖2 VCU與MCU離合檢測電路

松開離合踏板，離合信號輸入端經(jīng)常閉開關搭鐵，單片機檢測到低電平；踩下離合踏板，常閉開關斷開，單片機檢測端口被R3上拉，經(jīng)R4、R5分壓得到12 V×150/250=7.2 V，經(jīng)單片機內(nèi)部二極管鉗位到5 V，識別為高電平。該接口電路經(jīng)多個項目實踐驗證可靠，除非元器件脫落、虛焊或變質，否則不會有問題。

更換VCU后，新的VCU仍然檢測不到離合踩下。在以往的電動車型中，離合信號只接入VCU，從未出現(xiàn)過這種故障。嘗試剪斷接入MCU的離合信號線，果然VCU能夠正確識別離合踏板的狀態(tài)，這充分說明是MCU干擾了VCU。

聯(lián)系MCU廠商，得知接口電路如圖2下半部分所示。光耦U1的2腳搭鐵，1腳是控制端，輸入低電平時U1截止，輸入高電平時U1導通，但MCU內(nèi)部并未將1腳上拉，而是經(jīng)VCU內(nèi)部的R3上拉。

當離合踏板踩下（離合開關斷開）時，由于VCU內(nèi)有上拉電阻R3，因此光耦U1導通，MCU離合信號輸入端（此輸入端與VCU離合信號輸入端為并聯(lián)關系）通過光耦的原邊搭鐵，VCU輸入端電壓由12 V降低為0.7 V（VCU內(nèi)部單片機輸入端口電壓相應地由7.2 V降為0.42 V），反相器U2輸入端通過光耦的副邊搭鐵，經(jīng)過反相器后MCU_GPIO檢測為高電平；當離合踏板松開（離合開關閉合）時，VCU和MCU離合信號輸入端經(jīng)離合開關搭鐵，光耦U1截止，由于反相器輸入端有上拉電阻，經(jīng)過反相器后MCU_GPIO檢測為低電平。故離合器閉合和斷開時檢測的電平不一樣，即MCU電平檢測有效。

拔掉VCU再上電試驗，踩離合，MCU光耦1腳懸空，光耦截止；松離合，MCU光耦1腳搭鐵，光耦截止。MCU無法檢測離合狀態(tài)，表明上述分析推理是正確的。

4 整改方案

臨時方案剪斷MCU離合信號線即可。永久方案可以在現(xiàn)有MCU接口電路基礎上改進，光耦1腳在MCU內(nèi)部接上拉電阻，2腳接離合信號線；也可以取消光耦，參考VCU接口電路重新設計。

5 結論

踩下離合踏板（離合開關斷開不搭鐵）時，VCU的R3本來是用于拉高VCU輸入電平至12 V的，卻被MCU利用使得光耦能夠導通，而光耦導通反過來使得VCU輸入信號被拉低至0.7 V，從而使得VCU檢測不到高電平，誤認為離合踏板未踩下。從表面上看，VCU有故障，MCU正常，實際恰恰相反，本例故障的根本原因是MCU檢測電路設計不合理。本案例教導我們在工作實踐中切忌頭痛醫(yī)頭腳痛醫(yī)腳。