混合動(dòng)力汽車發(fā)動(dòng)機(jī)無法停機(jī)原因分析及解決方案

王 斌，胡艷峰，王保平，鄭 欣，徐 峰

（陜西重型汽車有限公司汽車工程研究院，陜西 西安 710200）

1 故障描述

某車廠開發(fā)的一款混合動(dòng)力電動(dòng)汽車，有3種模式：純電動(dòng)模式、混合動(dòng)力模式以及發(fā)動(dòng)機(jī)模式。在正常情況下，應(yīng)是發(fā)動(dòng)機(jī)先自檢，確認(rèn)正常后發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)，然后純電動(dòng)起步。現(xiàn)在問題是，在鑰匙打到Start擋后，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)并完成自檢，且整車滿足純電起步的條件，但發(fā)動(dòng)機(jī)一直工作沒有停機(jī) （或只偶爾情況下停機(jī)），即使駕駛室操作EV純電模式開關(guān)請(qǐng)求車輛純電模式運(yùn)行，發(fā)動(dòng)機(jī)仍不停機(jī)。

2 當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)指令分析

此時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)指令，實(shí)際是借用ABS控制器發(fā)送的輔助發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)CAN信號(hào)來完成的。采用CAN總線信號(hào)實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)，通信報(bào)文見表1。

表1 發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)報(bào)文

發(fā)動(dòng)機(jī)在接收到EBC1報(bào)文時(shí)，若Byte4 Bit6 Bit5值為“01”時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器將控制發(fā)動(dòng)機(jī)停止噴油，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速逐漸下降，直至發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)，因此該報(bào)文應(yīng)該持續(xù)發(fā)送直到發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)為止 （停機(jī)過程不可終止該報(bào)文發(fā)送）。原因是若停機(jī)的過程中，該報(bào)文接收終止，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速還在一定轉(zhuǎn)速以上時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)自行恢復(fù)到正常運(yùn)行狀態(tài)。車輛網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖1所示。

3 故障分析

圖1 車輛網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

由總線拓?fù)淇芍囉?條CAN線，動(dòng)力CAN1及車身CAN2，通信速率都是250k。其中ABS及發(fā)動(dòng)機(jī)控制器 （EEC）都在CAN1上，當(dāng)車輛ON擋后，整車高低壓都上電，此時(shí)網(wǎng)絡(luò)通信開始，ABS控制器會(huì)按照SAE J1939的要求發(fā)送自己的報(bào)文。當(dāng)Start后，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)自檢，同時(shí)混動(dòng)整車控制器 （HCU）會(huì)監(jiān)測(cè)動(dòng)力電池電量、氣壓等車輛相關(guān)狀態(tài)，滿足純電起步后，HCU會(huì)控制EEC停機(jī)，即發(fā)送借用的EBC1報(bào)文中的輔助發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)信號(hào)來使發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)。這時(shí)，問題出來了，ABS發(fā)送EBC1，HCU也發(fā)送EBC1，根據(jù)CAN通信的原理，一個(gè)CAN網(wǎng)段上不能出現(xiàn)2個(gè)相同的ID，因此EEC無法響應(yīng)HCU發(fā)送的EBC1報(bào)文，從而導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)無法停機(jī)。

4 解決方案

4.1 避免同一個(gè)CAN網(wǎng)段上發(fā)送2個(gè)相同ID的CAN報(bào)文

由于該車型匹配的是電控發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)在出廠前已經(jīng)內(nèi)部刷了程序，只對(duì)源地址0B的EBC1報(bào)文有響應(yīng)。因此要實(shí)現(xiàn)HCU通過EBC1控制發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)，只能是ABS控制器修改發(fā)送EBC1報(bào)文的源地址。但和ABS廠家溝通，廠家表示產(chǎn)品已經(jīng)批量化且符合SAE J1939規(guī)定，所以無法修改EBC1源地址。

4.2 考慮是否可以現(xiàn)場(chǎng)改線，更改為硬線控制

圖2為發(fā)動(dòng)機(jī)控制器EEC的部分硬線輸入PIN腳。其中K67為車下發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)開關(guān)，車輛維修或上裝取力時(shí)可以車下啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。車下啟停開關(guān)為選用裝置，并且用此功能停機(jī)必須在停車即車速為0的條件下才有效。因此行車過程中要停止發(fā)動(dòng)機(jī)無法借用該開關(guān)，所以行車中如果遇到需要停止發(fā)動(dòng)機(jī)的情況，這種硬線方式還是無法實(shí)現(xiàn)。

圖2 發(fā)動(dòng)機(jī)控制器部分硬線PIN腳

4.3 總線控制

車下啟停發(fā)動(dòng)機(jī)功能，除了上述的車下啟停發(fā)動(dòng)機(jī)硬線開關(guān)能實(shí)現(xiàn)此功能外，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU也可以響應(yīng)總線的報(bào)文信號(hào)實(shí)現(xiàn)此功能，需要停機(jī)時(shí)，整車控制器發(fā)送CAN信號(hào)控制發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)。查看發(fā)動(dòng)機(jī)通訊協(xié)議，發(fā)現(xiàn)有ID為0x0CFF0431的DEC1（開關(guān)控制器）報(bào)文，見表2。

表2 DEC1報(bào)文

Byte2的Bit6、5車下停止發(fā)動(dòng)機(jī)信號(hào)，可以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的停機(jī)。根據(jù)PGN=00FF04=65284，查看SAE J1939，得知65284為一個(gè)制造商自定義的PGN。由此可以看出發(fā)動(dòng)機(jī)開放DEC1報(bào)文是他們自己定義的，專門用于車下啟停發(fā)動(dòng)機(jī)。由于車下啟停功能是在車輛停止的情況下才能使用的，因此該DEC1報(bào)文應(yīng)用的一個(gè)限制條件就是車速必須為0，發(fā)動(dòng)機(jī)才會(huì)響應(yīng)DEC1發(fā)送的發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)信號(hào)。所以在行車時(shí)如果要發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)，DEC1還是實(shí)現(xiàn)不了，當(dāng)然我們可以屏蔽車速信號(hào)，但又存在一定的安全隱患。

4.4 又回到EBC1報(bào)文

HCU借用EBC1來停止發(fā)動(dòng)機(jī)，由于與ABS也發(fā)EBC1標(biāo)識(shí)符沖突，導(dǎo)致無法停機(jī)的情況發(fā)生。上述我們?cè)噲D讓ABS廠家來修改ABS發(fā)送的EBC1的源地址沒有成功，那么，為什么不讓HCU發(fā)送的EBC1將源地址OB修改為其它呢？經(jīng)與發(fā)動(dòng)機(jī)廠家溝通，發(fā)動(dòng)機(jī)只接收一個(gè)源地址的PGN=F001的報(bào)文，所以只需要出廠前配置好即可，這樣就解決了ID沖突，并可以控制發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)。因此，修改HCU發(fā)送的EBC1報(bào)文ID為0x18F001EF，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，這種方法很好地解決了發(fā)動(dòng)機(jī)的停機(jī)問題。

5 故障總結(jié)

故障的出現(xiàn)是由于同一CAN網(wǎng)段上出現(xiàn)了2個(gè)相同的標(biāo)識(shí)符，通過修改HCU發(fā)送停機(jī)EBC1報(bào)文的源地址，以及發(fā)動(dòng)機(jī)廠家出廠前設(shè)置好對(duì)源地址EF標(biāo)識(shí)的識(shí)別，從而最終解決了發(fā)動(dòng)機(jī)無法受控停機(jī)的問題。