動車組電動座椅電控系統故障分析及解決方案

董濤濤 呂曉琳 周鑫弘

中車長春軌道客車股份有限公司

一、結構原理介紹

電動座椅動作的原理為：外部給座椅運動控制器提供額定DC110V電源，電源可以在70～137.5V范圍內波動，控制面板向運動控制器（簡稱MCU）輸入運動指令，MCU控制電機組件完成相應姿態調整（如圖1-1所示）。MCU由預設軟件控制，控制電機運動。

圖1-1 電動座椅電控系統框圖

MCU具有110V電源輸入電壓范圍檢測功能，當電壓超過70～137.5V范圍后，MCU進入保護，電控系統不動作。MCU內部具有電流過流檢測功能，對電流輸入及電動座椅電控內部電流進行檢測，系統在運行過程中出現過流現象后系統進入故障保護模式。

二、原因分析

（一）故障樹分析

根據電動座椅系統框圖和電控系統電流檢測原理，對PCU控制面板操作系統不動作建立如下故障樹：

圖2-1 PCU控制面板不動作故障樹

根據故障樹分析，PCU控制面板操作系統不動作可能由軟件故障引起，也可能是由硬件故障引起，也可能是由于未正常進入工作狀態引起。根據現場維修情況，分為斷電重啟后系統恢復正常工作和斷電重啟后不能恢復正常工作兩種情況。

（二）故障定位

1.斷電重啟不能恢復工作

斷電重啟不能恢復工作定位于處理器故障，導致處理器故障的原因主要有電壓、電流及強沖擊。MCU控制盒選用的處理器為ARM處理器，工作電壓為3.3V，最高工作電壓不超過4V，當芯片工作電壓超過4V會導致處理器損壞。

目前在控制盒中采用了浪涌電壓沖擊保護措施，對浪涌有一定的抑制作用，并按照GB/T24338.4的規定在CNAS認證試驗室進行了1.8KV波動性5/50us源阻抗100Ω的試驗。從目前故障件的故障現象來看，大部分故障發生在列車從出庫到上客之前，座椅并沒有人為調整，只是經受了上電高壓沖擊，和浪涌造成的故障現象相吻合，初步判斷是由于浪涌造成的故障。

為了驗證浪涌對電控系統的影響，在電源廠家的浪涌實驗室對電控系統進行了浪涌測試。通過對兩套產品進行浪涌試驗，結果均出現控制面板無動作現象。該故障現象和內部硬件故障原因與車上回收的故障控制盒的硬件故障原因基本一致。

2.斷電重啟能恢復工作

斷電重啟能恢復工作未排除原因包括：電機過流引起的保護、系統未正常進入工作狀態。具體分析如下：

（1）電機過流引起的保護

當電機過流后，MCU過流保護功能觸發后，電機將停止動作。此時，再次操作控制面板，若過載或異物未清除，電機運動仍會過流，再次觸發MCU過流保護功能，電機停止動作；若過載或異物已清除，則電機將會正常動作。若在過載或異物未清除的情況下重復操作控制面板三次，MCU連續觸發三次過流保護功能后，MCU內軟件設置將會徹底鎖死電機，此時操作控制面板，座椅無反應。若要恢復座椅功能，需將過載或異物消除，確認無異常后，將座椅斷電，然后重新上電，座椅功能即恢復正常。

（2）未正常進入工作狀態

系統在強干擾條件下，使系統處于一種硬件死機狀態，導致硬件未能正常工作。

三、整改措施

對于斷電重啟不能恢復工作可采取的措施有：

在控制盒的110V輸入端，增加浪涌保護器。同時檢查控制盒的接地線，保證與座椅的PE完好相接，使控制器外殼與大地處于等電位狀態。

對于斷電重啟恢復工作可采取的措施有：

對于電機過流，更改設置，取消三次過流限制，過流后其他電機可以正常工作。

對于未正常進入工作狀態，根據斷電重啟不能恢復工作采取的措施驗證結果，確定兩者的相關性。