汽車電控門鎖失效分析與解決方案

薛 飛，辛豐強，王東生，楊 曦

（北京汽車集團越野車研究院，北京 101300）

汽車門鎖是汽車車身的重要組成部件，其性能好壞和控制方式的合理性直接關系到汽車行駛的安全性和車內人員及其財產安全。其安全性主要分為兩點：靜止安全和運動安全。靜止狀態下，遙控閉鎖后應防止車門被異常打開，從而保證車內財產安全。運動狀態下，既要保證正常行駛時門鎖不被異常打開，又要保證碰撞發生時門鎖及時開啟，保證車內人員安全。這就對汽車門鎖的電動控制提出了更高的要求［1］。

1 故障現象

售后反饋一客戶車輛遙控器無法閉鎖／解鎖，中控解鎖／閉鎖功能失效。按下中控面板上的解鎖／開鎖按鍵，4個門鎖也無反應，讀取整車控制模塊均無故障碼。

2 汽車門鎖工作原理

因本節描述故障現象為主要汽車門鎖的電動控制功能［3］，因此下文主要講述門鎖的控制原理。門鎖控制涉及整車的零部件比較多，主要包括車身控制模塊BCM、門控制模塊 （簡稱門模塊DCU）、中控開閉鎖開關、門鎖電機、氣囊控制器SDM、智能鑰匙、無鑰匙啟動系統控制器PEPS等組成。門鎖的控制原理框圖如圖1所示。各部分功能介紹如下。

1）車身控制模塊：4門門鎖控制的核心，集成4門門鎖的詳細控制邏輯，采集各輸入信息并發送控制指令。

2）門控制模塊：是電控門鎖的驅動器，接收到車身控制模塊的控制指令后執行相應的驅動動作。

3）中控開閉鎖開關：4門門鎖開啟／關閉的輸入信號。

4）氣囊控制器：檢測車輛是否碰撞，碰撞后發送碰撞信號。

5）智能鑰匙：與無鑰匙啟動系統控制器進行高頻通信，實現上鎖／解鎖／尋車／開啟后備廂功能。

6）無鑰匙啟動系統控制器：實現遙控信號的發送接收等功能。

BCM與DCU、PEPS的通信通過CAN通信協議［2］實現，與SDM通過CAN和硬線兩種方式連接。汽車開閉鎖控制的幾種方式如下。

圖1 汽車門鎖控制原理框圖

1）智能鑰匙／中控開關開閉鎖：按下智能鑰匙或者中控開關的開閉鎖按鍵，PEPS接收到開閉鎖指令后，通過CAN發給BCM后，BCM將指令轉發給門模塊，門模塊驅動門鎖執行相應動作。

2）車速上鎖：當接收到ESP的車速信號大于15 km／h，并檢測到當前門鎖處于開鎖狀態，車身控制模塊通過CAN將閉鎖命令發給DCU執行閉鎖動作。

3）碰撞解鎖：當接收到SDM的CAN或者硬線碰撞信號時，BCM通過CAN將開鎖命令發給門模塊執行開鎖動作。執行10次開鎖指令后，BCM不再執行開鎖或者閉鎖指令。

3 故障分析與排除

3.1 故障分析

根據故障現象，從圖1及其原理分析車輛門鎖失效的可能原因如下。

1）智能鑰匙電池電壓低 （低于2.2 V）。

2）PEPS未將遙控開閉鎖指令轉出。

3）中控開關插接件未插。

4）BCM和DCU故障或者供電和搭鐵異常。

5）車輛發生異常碰撞，BCM執行完開鎖指令后不再執行開閉鎖動作。BCM的碰撞處理策略如圖2所示。

圖2 碰撞處理策略

3.2 故障排除

1）取下智能鑰匙電池，檢查電池電量為3.06 V，電壓正常。

2）利用CANOE檢測當按下遙控器的開／閉鎖鍵時，無鑰匙啟動控制器可以發出遙控開閉鎖指令。

3）檢查中控開關插接件連接正常，重新插拔故障依然存在。

4）檢查BCM和DCU的電源和搭鐵連接正常，更換BCM和DCU，故障依然存在。

5）利用CANOE讀取BCM的碰撞狀態，結果BCM的碰撞狀態為0x1（碰撞）。

根據以上分析判斷是車輛碰撞導致的門鎖失效，但售后車輛未碰撞，氣囊也未爆開。該車型的碰撞信號有兩種：一種是網絡直接發出的碰撞命令，一種是BCM采集的硬線碰撞信號。如果發生網絡碰撞命令，安全氣囊一定會爆，實際安全氣囊并未爆，因此進一步判斷是BCM的硬線碰撞信號處理問題。

如圖2所示，點火開關ON時，SDM會有一個自檢過程，即點火開關由OFF切換至ON擋時，碰撞信號會持續6 s高，再持續2 s低，然后才是正常100 ms高，20 ms低的循環發送。當發生碰撞時，SDM會輸出一個200 ms低脈沖，然后輸出100 ms高，20 ms低的碰撞信號，此時BCM檢測到該信號執行碰撞動作。BCM軟件為規避SDM自檢導致誤判情況，故在點火開關OFF切換至ON擋時延時9 s再判斷輸出。用示波器采集點火開關ON和Start狀態及碰撞信號輸出，如圖3所示。

圖3 碰撞信號輸出

從圖3可以看出，區間A+B為點火開關由OFF打到ON的時間6.2 s，在這個區間內，軟件一直檢測和判斷碰撞的硬線信號，但不輸出。此后剛好啟動點火開關Start，在此區間C，對于碰撞的硬線信號，軟件是不檢測不判斷的。但當Start保持大于2.8 s后，軟件將渡過9 s的不輸出區間，當進入區間D區間時，軟件恢復判斷碰撞信號，因在區間B的碰撞信號，已經檢測到有200 ms低有效，在軟件內部記錄了這個狀態，當在區間D時，軟件判斷到前一個狀態為低，且在碰撞有效 （160～240 ms）范圍內，故誤判斷為發生碰撞。

4 解決方案及測試驗證

4.1 解決方案

1）在點火開關由OFF切換到ON擋，在ON擋延時9 s時間內不再檢測碰撞信號，同時也不做任何判斷，9 s后再做碰撞信號的判斷與處理。如圖4所示。

2）取消硬線碰撞信號判斷，只判斷網絡碰撞信號。

4.2 測試與驗證

對更改后的軟件按照如下方式進行仿真驗證。

1）通過LabView編寫程序模擬安全氣囊與點火開關狀態切換，按照圖5方式執行操作。

2）其中碰撞信號完全按照安全氣囊發出的波形執行，包含自檢過程。

圖4 更改方案

圖5 模擬波形

3）點火開關采用模擬操作方式，點火開關為ON時，延時6.2～6.4 s，然后在觸發Start信號，并維持2.8～3.8 s。其中，延時區間的時間為系統隨機發送，隨機區間的設置主要是模擬人為操作可能存在的時間偏差。

4）在Start恢復到ON時，系統將會延時5 s檢測當前是否有碰撞信號，如果有碰撞信號，將被記錄到本次記錄數據中，并在下一個周期時先清除碰撞信號，然后再繼續執行模擬程序操作。按照此方式循環操作。

5）在經過連續25 h的測試后未發現碰撞問題。

5 結論

解決門鎖失效問題，關鍵在于掌握門鎖控制的原理及其復現故障并捕捉到出現故障時碰撞信號的變化。本文利用示波器及其CANOE等工具采集碰撞信號信息，通過數據分析快速查找問題原因。本文的分析解決問題思路可以延伸到解決其它車身控制問題，同時也給系統測試人員提出新的要求，涉及到信號交互的控制器，需要頻繁高強度的測試來避免問題發生。