东风纯电动微型客车故障解析及排除

东风纯电动微型客车故障解析及排除摘要：本文描述一例东风纯电动微型客车突发熄火故障现象及故障排查思路。紧扣整车电气原理图，替换可疑部件定位故障，现场测量端子电压，采集CAN总线数据，分析相关控制器软硬件接口，列出各种失效的可能原因，按照先简单后复杂的原则，逐一排除最终确定真正的故障原因。\t"/article/sort0253/sort0254/sort0648/_blank"电动汽车比燃油汽车增加了很多电子电器部件和固件，所以\t"/article/sort0253/sort0254/sort0648/_blank"电动汽车故障往往有其特殊性，不能照搬燃油汽车的思路来检修。1.整车电气原理及重要总成简介

东风汽车以某成熟的汽油版微型客车（以下简称微客）为基础设计开发了一款纯电动微客，纯电动版与汽油版最大的差异是动力装置和能源系统，即将汽油发动机替换为永磁同步电动机和MCU（电机控制器），增加动力电池、BMS（电池管理系统）、VCU（整车控制器）、DC-DC（直流一直流变换器）和车载充电机，传动系统作局部调整，其余零部件都是通用的。VCU、BMS和MCU都接12V常电，三者通过CAN总线实现相互通信，停车时均处于休眠模式，静态功耗很低；车钥匙拧到点火开关ON档时，VCU\BMS和MCU都得到12V信号电压被激活进入正常工作模式；短按START键，开始预充电，预充电结束后，动力电池的高压加到MCU上。至此，整车准备就绪，松手刹和脚刹、挂档、踩电子加速踏板，车辆就可以行驶了。

VCU软件采用国际上流行的V模式开发，通过MATLAB建模自动生成C代码。BMS和MCU软件都采用手工编码的方式开发。2.故障现象分析及排除

试车员反映纯电动微型客车在正常行驶中突然熄火，缓缓滑行直至停车，反复踩加速踏板，车辆纹丝不动。由于笔者不在现场，只能电话沟通了解现场情况，指导试车员排除故障。按先易后难的原则排查故障，最容易想到的原因是某个控制器程序跑飞了。这种故障的永久性修复措施是确认哪个控制器程序跑飞，然后检查该控制器程序代码，修复代码漏洞。根据以往的经验，现场应急处理只需切断整车12V常电，再上电使控制器复位，一般就能恢复正常工作。试车员提供以下4条信息：①车辆刚起步驶出300m左右，突然失去动力滑行；②仪表显示动力电池SOC高达64%;③重启复位后，仍然不能行驶；④重启复位后，按START键上高压电之前，仪表档位正常指示换档操作；按START键之后，仪表档位指示不随换档操作变化。

根据第①条，可知车辆刚上电工作不久，应该不会过热保护导致停车；根据第②条，电量充足应该不会欠压保护导致停车；根据第③条，熄火不太可能是程序跑飞导致的；第④条反映的故障现象比较奇特，但似乎与意外熄火、重启不能行驶没有直接关系，并不能从中分析出故障原因。显然，远程排查已陷入僵局，只能携带检测设备赶赴抛锚现场处理。

2.1仪表档位指示故障

仪表根据VCU通过CAN总线发来的档位信号，点亮相应档位LED指示灯。档位指示信号在CAN报文中占3个二进制位，其中1位表示倒档开关状态，2位表示档位标识。档位指示错误，要么是仪表损坏，要么是VCU故障，要么是CAN通信线路故障。考虑到按START键之前，仪表档位指示是正常的，VCU故障的可能性非常大。VCU故障可能是硬件故障，也可能是软件故障，由于之前并未出现过档位指示错误的问题，因此高度怀疑VCU硬件损坏。将仪表和VCU都用备件替换，档位显示故障及整车不能行驶故障依旧，因此硬件故障的可能性被排除。用CAN总线工具读取整车CAN报文，发现VCU发送给仪表的档位信息在按START键之前是正确的，在按START键之后是错误的，因此下一步工作就是重点检查VCU程序上电流程相关的代码。

VCU软件中的上电流程是用MATLAB的Stateflow建模实现的，与行车有关的状态有3个：ON状态、Start状态、Drive状态，分别表示车钥匙处于点火锁的ON档；按下Start按键，系统进入高压上电流程；高压上电成功，整车处于Drive状态，挂档踩油门就可以驱动。3个状态转换如图2所示。按Start键，VCU从ON状态进入Start状态，开始执行高压上电控制逻辑。如果高压上电成功，VCU从Start状态迁移到Drive状态，否则停留在Start状态。

VCU程序有一个档位管理模块是专门负责解析车辆当前处于哪个档位用的，VCU通过这个模块判断档位，发送CAN信号给仪表。严格地说，在ONNStart、Drive这3个状态中都应该调用档位管理模块，但是由于高压上电过程非常短暂，VCU处于Start状态的时间也非常短，很快就转入Drive状态了。为了提高程序效率，Start状态下没有调用档位管理模块。这种作法的初衷是好的，但是忽略了高压上电失败的异常情形。一旦高压上电不成功，VCU便一直处于Start状态，而Start状态是不调用档位管理模块的，所以无论如何变换档位，VCU发出的档位信号还是保持ON状态时的值。

在Start状态中增加调用档位解析模块的逻辑，仪表档位显示恢复正常，但车辆还是不能行驶。

2.2抛锚重启不能行驶故障

档位指示故障是由于高压上电失败触发VCU程序缺陷而导致的。

高压上电的具体流程：VCU向BMS发送闭合预充继电器的指令，BMS收到指令闭合预充继电器，并向VCU反馈预充继电器状态。VCU根据BMS发来的动力电池电压以及MCU发来的电机母线电压，判断预充电是否完成。如预充电完成，则VCU发出指令至BMS，要求BMS吸合MCU继电器、断开预充继电器，高压上电成功。

上电状态转换流程涉及到硬线信号和CAN信号，上电失败的原因大致有：①BMS继电器控制端口损坏；②预充电阻损坏；③预充电容损坏；④预充继电器损坏；05MCU继电器损坏；）BMS或MCU软硬件故障或线束接触不良导致CAN报文缺失。

可能的原因都和硬件有关，有的甚至要拆卸检查，比较费时费力。由于第⑥条CAN报文是否缺失最容易验证，因此先从第⑥条开始检查。首先，将车钥匙拧到ON档，用CAN总线工具检查整车CAN网络，确实看不到MCU报文；然后，在确定MCU插接件接触良好的前提下拔出MCU插接件，用万用表测量插接件各脚电压，发现12V常电正常，12VON档电（图1）断电。ON档电是一个激活信号，将MCU从休眠状态唤醒，在休眠状态下，MCU是不会发送CAN报文的；最后，根据整车原理判断断电原因，由于ON档信号是通过MCU常闭继电器加到MCU上的，所以先检查仪表板下方MCU常闭继电器。果然，MCU常闭继电器有些松动，插紧该继电器，再检测整车CAN网络上可见MCU报文。按START键，从CAN报文可以看出整车高压上电成功。高压上电失败致使VCU不能进入Drive状态，这就解释了为什么重启车辆仍然不能行驶。但是熄火故障出现时，整车早已完成高压上电，VCU早已进入Drive状态，为什么还会突然熄火呢？会不会还是MCU常闭继电器接触不良导致的呢？抱着试试看的想法，重启上电挂档踩加速踏板，没想到车辆居然恢复正常行驶了。事后与MCU软件设计师沟通，得知MCU不仅需要ON信号将其从休眠状态唤醒进入正常工作模式，而且MCU处于正常工作模式时，还需要ON信号作为电机工作的必要条件。也就是说MCU在正常工作模式下会时刻监测ON信号，一旦该信号丢失，立即禁止电机工作。2.3人为再现抛锚故障

为了验证故障是否彻底排除，很有必要再现车辆行驶中突然抛锚故障。在车辆正常行驶时，突然拔掉MCU常闭继电器，车辆果然逐渐停止，不再响应加速踏板动作。用CAN总线工具检查，VCU还在正常发送扭矩指令给MCU，表明VCU还处于Drive状态。虽然MCU还在收发CAN报文，但MCU检测到ON档信号丢失，禁止电机工作。故障成功再现充分表明故障原因解析是正确的，处置措施是完善的。3.结束语

纯\t"/article/sort0253/sort0254/sort0648/_blank"电动汽车突然熄火且重启无效，看起来是非常严重的故障，但实际上只是继电器接触不良导致的，并且意外地帮助我们检查出了VCU软件中的一个缺陷。由于\t"/