淺析汽車起動保護(hù)控制原理及應(yīng)用

劉曉軍，李俊嶺

（安徽江淮汽車股份有限公司技術(shù)中心，安徽 合肥 230601）

淺析汽車起動保護(hù)控制原理及應(yīng)用

劉曉軍，李俊嶺

（安徽江淮汽車股份有限公司技術(shù)中心，安徽 合肥 230601）

在市場調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，由于誤操作或鑰匙機(jī)構(gòu)故障，造成起動機(jī)長時間工作，導(dǎo)致起動機(jī)燒蝕，嚴(yán)重的會造成燒車的不良后果。本文介紹了EMC、BCM對起動機(jī)進(jìn)行保護(hù)的兩種控制原理，從而達(dá)到保護(hù)起動機(jī)的目的。

ECU；BCM；起動機(jī)；啟動保護(hù)

CLC NO.:U471.1Document Code:AArticle ID:1671-7988(2015)07-112-03

引言

在汽車售后市場調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，由于誤操作或鑰匙機(jī)構(gòu)故障，在發(fā)動機(jī)工作時經(jīng)常出現(xiàn)起動機(jī)誤工作或無法停止工作，被發(fā)動機(jī)帶著高速旋轉(zhuǎn)，輕則損壞起動機(jī)和發(fā)動機(jī)飛輪齒圈，嚴(yán)重時甚至?xí)捎谄饎訖C(jī)過熱導(dǎo)致車輛著火。通過EMS(發(fā)動機(jī)控制單元)或者BCM (車身控制器)增加起動機(jī)保護(hù)功能可以達(dá)到保護(hù)起動機(jī)的目的。本文著重講解EMS(發(fā)動機(jī)控制單元)或者BCM (車身控制器)對起動機(jī)進(jìn)行保護(hù)的控制原理及實(shí)車應(yīng)用。

1、EMS參與的啟動保護(hù)控制

1.1 啟動保護(hù)控制原理

新一代的EMS(發(fā)動機(jī)控制單元)基本都設(shè)計有起動機(jī)保護(hù)的控制邏輯，通過監(jiān)測發(fā)動機(jī)凸輪軸等工作狀態(tài)判斷發(fā)動機(jī)是否處于工作狀態(tài)，若發(fā)動機(jī)已處于正常工作狀態(tài)，EMS(發(fā)動機(jī)控制單元)將驅(qū)動啟動抑制繼電器吸合，斷開起動機(jī)啟動回路，確保即使異常狀況下起動機(jī)也不會工作。

EMS控制的啟動保護(hù)電路原理如圖1，R1是起動機(jī)控制繼電器，R2 是原有繼電器。 EMS的Pin28用來接收KL50信號，Pin55用來控制R1繼電器的低端，Pin27用來接收KL50r信號，KL50和KL50r信號的組合可以用來診斷R1繼電器是否工作正常。增加R2繼電器的原因，一是避免KL50直接控制起動機(jī)，產(chǎn)生較大電流，對點(diǎn)火開關(guān)有威脅。

正常操作模式下，鑰匙上電后，繼續(xù)擰鑰匙，起動機(jī)開始工作，當(dāng)起動成功后，不管駕駛員是否仍在擰鑰匙，EMS針腳Pin55都會拉低，使R1繼電器的輸出端斷開，從而使起動機(jī)停止工作。

在異常模式下:（1）在發(fā)動機(jī)起動成功后，鑰匙機(jī)構(gòu)發(fā)生故障；（2）在發(fā)動機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，繼續(xù)擰鑰匙做起動動作。由于Pin55在起動成功后會一直保持拉低的狀態(tài)，因此無論上面哪種異常情況，保護(hù)功能都能防止起動機(jī)重復(fù)起動。

通過EMS(發(fā)動機(jī)控制單元)還可以對起動機(jī)進(jìn)行故障診斷，進(jìn)行故障記錄，方便維修:

（1）發(fā)動機(jī)堵轉(zhuǎn)或者起動機(jī)與飛輪不嚙合故障:當(dāng)EMS(發(fā)動機(jī)控制單元)檢測到KL50r信號及電瓶電壓下降（有擰鑰匙動作和電壓降），發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速為 0(沒有檢測到轉(zhuǎn)速)，即判定發(fā)動機(jī)堵轉(zhuǎn)或者起動機(jī)與飛輪不嚙合；

（2）起動機(jī)損壞或者起動機(jī)供電電路中斷故障:起動成功后，EMS(發(fā)動機(jī)控制單元) 持續(xù)檢測到起動請求信號kl50r和kl50存在（有擰鑰匙動作但沒有電壓降），且發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速為 0(沒有檢測到轉(zhuǎn)速)即判定起動機(jī)損壞或者起動機(jī)供電電路中斷故障；

（3） KL50r與地短路故障:當(dāng)檢測到起動機(jī)處于拖動狀態(tài)時，如果kl50r = 0，則認(rèn)為Pin27發(fā)生了對地短路故障。

在下次起動時，當(dāng)檢測到起動機(jī)處于拖動狀態(tài)時，并且kl50r = 1，則故障得到修復(fù)；

（4） KL50r與地短路故障:當(dāng)檢測到起動機(jī)處于拖動狀態(tài)時，如果kl50r = 0，則認(rèn)為Pin27發(fā)生了對地短路故障。

在下次起動時，當(dāng)檢測到起動機(jī)處于拖動狀態(tài)時，并且kl50r = 1，則故障得到修復(fù)。

EMS(發(fā)動機(jī)控制單元)故障碼表

1.2 江淮某款SUV車型 EMS(發(fā)動機(jī)控制單元)參與的啟動保護(hù)應(yīng)用

江淮某款SUV車型啟動保護(hù)控制原理應(yīng)用，工作原理為，鑰匙上電后，繼續(xù)擰鑰匙，起動機(jī)開始工作，當(dāng)起動成功15S之后，不管駕駛員是否仍在擰鑰匙，EMS針腳Pin55都會拉低，從而使啟動控制繼電器的輸出端斷開，從而使起動機(jī)停止工作。如果當(dāng)蓄電池電壓低于6V以下，EMS檢測電壓無效，從而使啟動繼電器不能吸合。

1.3 BCM（車身控制器）參與的啟動保護(hù)控制原理

現(xiàn)有起動保護(hù)控制原理都集成在EMS(發(fā)動機(jī)控制單元)中，但早期開發(fā)的汽車產(chǎn)品中的EMS(發(fā)動機(jī)控制單元)沒有做相應(yīng)設(shè)計，這些汽車在優(yōu)化升級過程中若要增加啟動保護(hù)邏輯，需要開發(fā)新的EMS(發(fā)動機(jī)控制單元)，這在實(shí)際操作過程中受制于成本、產(chǎn)品開發(fā)周期考慮，通常是不可實(shí)現(xiàn)的。

目前的汽車起動系統(tǒng)的電路原理，一般都是起動繼電器的線圈端一端接點(diǎn)火開關(guān)，一端直接接地，起動過程沒有BCM的控制，也就是說，只要點(diǎn)火開關(guān)打到"START"位置，起動繼電器和防盜繼電器就吸合，起動機(jī)就會工作，帶動發(fā)動機(jī)起動。當(dāng)有意外情況時，如點(diǎn)火開關(guān)的觸點(diǎn)粘連不能斷開時，起動機(jī)不能及時停止工作，存在損傷起動機(jī)的危險。其它形式的汽車起動系統(tǒng)的原理，如帶有發(fā)動機(jī)防盜的起動系統(tǒng)，更多的是考慮防止車輛被盜的安全性問題，在帶有合法認(rèn)證的鑰匙的情況下才可以起動發(fā)動機(jī)，也沒有考慮對起動機(jī)的保護(hù)。

如圖4所示BCM帶啟動保護(hù)的電路原理是目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供了一種起動機(jī)的保護(hù)電路，防止因點(diǎn)火鎖卡滯、線路故障或者操作失誤導(dǎo)致起動機(jī)長時間工作而燒蝕。

為實(shí)現(xiàn)上述起動機(jī)的保護(hù)功能，其電路包括BCM (車身控制器)、啟動繼電器、發(fā)電機(jī)和蓄電池，將發(fā)電機(jī)L端（發(fā)電機(jī)勵磁端）接入BCM (車身控制器)。BCM (車身控制器)通過檢測發(fā)電機(jī)L（發(fā)電機(jī)勵磁端）端的電壓與其內(nèi)部的預(yù)設(shè)的電壓及相應(yīng)的時間進(jìn)行對比，如圖4所示。判斷發(fā)動機(jī)是否已經(jīng)成功起動，BCM (車身控制器)控制啟動繼電器控制端回路吸合及斷開，從而控制起動機(jī)是否繼續(xù)工作。

1.4 江淮某款MPV車型BCM (車身控 制器)參與的啟動保護(hù)應(yīng)用

江淮某款MPV車型起動機(jī)的保護(hù)電路的工作原理為如圖5所示:點(diǎn)火開關(guān)有“LOCK”、“ACC”、“ON”、“ST”四個檔位，當(dāng)鑰匙插入點(diǎn)火鎖打到“ST”檔位時，BCM (車身控制器)檢測發(fā)電機(jī)的L端的電壓，當(dāng)BCM (車身控制器)檢測到該發(fā)電機(jī)的L端的電壓高于14V的時間不超過5S時，BCM (車身控制器)不做動作，防盜繼電器的“1”和“2”引腳有電。如果BCM在防盜繼電器的“3”端輸出低電平，則防盜繼電器的“1”和“4”引腳接通，從而起動繼電器內(nèi)的開關(guān)也吸合，起動機(jī)可以工作，帶動發(fā)動機(jī)起動；BCM通過控制防盜繼電器參與車輛的起動過程。

當(dāng)BCM (車身控制器)檢測到該發(fā)電機(jī)的L端的電壓高于14V的時間超過5s時，則認(rèn)為當(dāng)前起動機(jī)已進(jìn)入超時工作狀態(tài)，BCM在防盜繼電器的“3”端輸出高電平，則防盜繼電器的“1”和“4”引腳斷開，從而起動繼電器內(nèi)的開關(guān)也不能吸合，起動機(jī)不能工作，不能帶動發(fā)動機(jī)起動。起動機(jī)停止工作，從而達(dá)到保護(hù)起動機(jī)的目的。

2、結(jié)論

起動機(jī)作為起動系統(tǒng)的一個重要組成部分，對起動機(jī)進(jìn)行保護(hù)尤為重要。本文從原理出發(fā)，分別介紹了BCM、ECU對起動機(jī)進(jìn)行保護(hù)的兩種控制原理，結(jié)合江淮瑞風(fēng)某款SUV和MPV車型，將起動保護(hù)應(yīng)用到實(shí)際車型中，起到保護(hù)起動機(jī)的目的。

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On the car starter protection and control theory and application

Liu Xiaojun, Li Junling
( Anhui JiangHuai Automobile Co., Ltd., Technical Center, Anhui Hefei 230601 )

ECU; BCM; starter; start protection

U471.1

A

1671-7988(2015)07-112-03

劉曉軍，就職于安徽江淮汽車股份有限公司技術(shù)中心。

Abstrac:In the market survey found that key agencies due to misuse or malfunction, causing the starter to work long hours, causing starter ablation, can cause severe burning cars consequences. This article describes the EMC, BCM starter protection against both control theory, to achieve the purpose of protecting the starter.