一種商用車無法正常熄火的電氣故障排查思路和設計改進方案

【摘" 要】從商用車的電氣故障中挑選1例典型電氣故障進行詳細排查和分析，闡述產生故障的原因。通過原因分析，總結出2種可以避免類似問題的設計方案，提供一種設計思路，用以提高商用車的電氣設計品質，降低故障率。通過此例問題的分析，也可以觸類旁通，為其他類似設計提供思考方向。

【關鍵詞】無法正常熄火；故障排查；設計改進

中圖分類號：U463.6" " 文獻標志碼：A" " 文章編號：1003-8639（ 2022 ）12-0079-03

An Electrical Trouble Shooting Thought and Design Improvement Scheme for

Commercial Vehicle Unable to Turn off Normally

FAN Yu-zhen，YUAN Zhong-fu，HUANG Han

（Dongfeng Commercial Vehicle Technology Center，Wuhan 430056，China）

【Abstract】A typical electrical fault of commercial vehicle was selected and analyzed in detail，and the causes of the fault were described. Based on the analysis of the causes，two design schemes which can avoid similar problems are summarized，and a design idea is provided to improve the electrical design quality of commercial vehicles and reduce the failure rate. Through the analysis of this case，can also be analogy，for other similar design to provide thinking direction.

【Key words】failure to properly flameout；troubleshooting；design improvement

隨著商用車智能化、網聯化等需求，車上的控制系統越來越多，控制器之間的通信以及信號的傳遞越來越復雜，同一信號會被多個控制系統所需要。如果所需信號是通過CAN網絡進行傳輸，只要定義好通信報文，信號傳輸會相對穩定、可靠。但車上也有很多硬線連接的信號，會有多個控制器或系統需要，這些控制器或系統要特別注意如何取用此硬線信號，因為稍不留意就會存在串電或電路匹配等導致的問題。本文基于硬線信號的采集極容易出現的問題進行分析和設計改進建議，也可以作為類似信號設計時的設計參考。

看似很簡單的設計，卻是在設計中容易疏忽的問題，由于這小小的疏忽，往往會導致很嚴重的整車問題，如本文所述的車輛無法正常熄火問題，嚴重的甚至會造成一連串關聯問題，大大降低了整車的設計品質。

本文基于此特定故障，給出了針對故障的有效排查方法和思路，并就如何避免此類問題給出了相應的解決方案或思考方向。

1" 整車無法正常熄火故障的分析和排查

按設計，在斷開發動機控制器的點火鑰匙電源后，發動機就會斷油熄火，相關電路連接示意見圖1。而故障車輛在點火鑰匙打到OFF擋后（點火鑰匙斷開輸出），發動機仍然無法停止運轉，即無法熄火。說明此車的發動機控制器并沒有收到點火鑰匙的斷電信號，即接到發動機控制器的點火鑰匙信號一直處于有效狀態，也就是A線并未隨著點火鑰匙的關閉而斷開與電源的連接。

從圖1可看出，當點火鑰匙斷電后，與其通過熔斷絲F1、F2相連的C、A均應斷電，通過以上分析，故障車上的A信號并未斷開，因此著重排查與A相關的電路連接。

此車的整車控制器需要采集X開關的通斷信號，以實現整車的某一電氣功能。但與X開關相連的B信號除了連接到整車控制器外，也通過繼電器的線圈與C進行了連接，C線則通過熔斷絲F1與點火鑰匙連接到了一起。

接到整車控制器的X開關信號與整車某一功能強相關，即整車有此功能時才需要采集此開關信號，無時不需要，鑒于無此功能的同類車型均能正常熄火，因此著重圍繞X開關信號相關的電氣連接進行排查。

X開關只有在與其相關的電氣功能起作用時才會起作用，而在車輛準備熄火時，X開關一定是處于斷開狀態的。從圖1可以看出，在X開關斷開的情況下，電源的通斷均影響不到B信號，因此圍繞B的連接進行排查。測量B線電壓，為高電位，即有電。查看整車控制器的內部電路，B信號為整車控制器的一個輸入信號，在其懸空時（X開關斷開，沒有接到整車搭鐵時）為高電位，與實車測量情況相符。

再排查與B線相連的其他線路，看是否存在串電問題。如圖1所示，因B信號為高電平，與其通過繼電器線圈連接的C信號也為高電平。此時，即使點火鑰匙已經打到OFF擋斷開了電源，但C信號會經過熔斷絲F1，導致接點火鑰匙的D線為高電平，D線再經過熔斷絲F2，使A線也為高電平，也就是接發動機控制器的點火鑰匙一直沒有斷電，所以發動機不會停止運轉，即不熄火，與故障現象相符。

2" 驗證與思考

按以上原因分析及排查結果，斷開整車控制器與B線相連的接口，所述無法正常熄火問題排除，說明問題定位無誤。

通過此次問題的排查，暴露出了電氣設計師在設計整車電氣原理時對信號傳遞的安全性、有效性考慮不周，只簡單地從外部電路連接上判斷設計可行性，往往忽略或根本想不到去考慮相關控制器的內部電路對外部連接的影響，如本案。

因此，在設計整車電氣原理時，除了要關注整車電氣的外部線路連接之外，還要關注相關控制器的內部電路，如連接到控制器的接口是輸入接口還是輸出接口，是既可作為輸入接口也可作為輸出接口；此接口在外部線路連接信號無效時是什么狀態，即是高電位、低電位抑或其他。例如本案，因為接整車控制器的B連接信號無效時（X開關斷開）為高電位導致。

另外，在設計整車電氣原理時，特別要注意與繼電器線圈、電磁閥線圈相連的線路，因其能為電信號傳遞提供有效通道，極易造成意想不到的問題，如本案例中的A線即是通過繼電器的線圈被強制拉為了高電平，導致部分接在A線上的系統在點火鑰匙關閉后也可以工作，與設計初衷不符，導致了本文所述的無法熄火問題。因此，一信號多用時，要盡量采用一定的技術手段將信號隔開，防止相互影響。

3" 設計改進方案、思路

在汽車電氣設計中，經常會出現一個信號被多個控制器或系統采用的情況，通過對上述問題的排查和分析，如果不細致分析各方因素往往會導致意想不到的問題。因此，在進行整車電氣線路設計時，對同一個信號要被復用的情況，要盡量采用一定的技術手段將給各控制器或系統的信號隔開，讓此電信號只能單向流通而不能反向流通，防止如本文控制器內部電路造成的對外部電路的影響。

基于此原則，在一個信號要被復用的時候，在外部電路的連接上可以考慮采用以下2種方案來阻斷相互之間可能存在的影響。如圖2所示，整車控制器需要采集X開關接通有效的信號，在電路連接上不直接從X開關處引線連到整車控制器，而是用X開關來控制繼電器2，將繼電器2的觸點連接到整車控制器，作為X開關接通時的判斷信號。在點火鑰匙上電的情況下，只要X開關接通，繼電器2的線圈通電，其觸點即會接通，也就是繼電器2觸點端的狀態和X開關的狀態是完全一致且同步的，這樣，接到整車控制器的繼電器2的觸點端信號（圖2中E連接線）既體現了X開關的狀態，同時繼電器2又將整車控制器所需的X開關狀態的線路連接與X開關隔離開來，兩者之間沒有直接的連接關系，有效避免了2個X開關信號連接線路之間的相互影響，可有效避免很多潛在的問題。

另一種通過外部電路來避免一個信號被多個控制器或系統采用存在潛在問題的設計方案如圖3所示，通過在其他復用線路上增加二極管來阻斷電信號的反向傳播。雖然繼電器線圈的下端和整車控制器均與X開關相連，即均需要X開關接通有效信號，但因為有二極管的存在，電位信號只能從B傳輸到F，而不能反向從F傳輸到B。采用這種設計，整車控制器的內部電路就無法對B信號產生影響，也能有效解決可能存在的串電導致的問題。

4" 總結

當然，如果能從控制器內部電路上去解決其輸入管腳對外部的影響是最好的，這樣不僅可以節約外部線路的成本，也可以簡化整車外部線路的連接，因為外露線路越復雜，潛在的風險點就越多。但在做整車電氣線路設計時，往往控制器的開發已經完成，如果這時再提出如是要求，開發周期和控制器的成本都難以保證，所以本文主要還是從外部線路的連接上去思考避免問題的設計方向。

實際的汽車電氣線路遠比文中的示例要復雜得多，本文通過用一個簡單的示例，通過詳細的分析，指出汽車電氣線路設計中容易被忽視的問題或方面，對提高汽車電氣設計的品質指明了方向。

參考文獻：

[1] 李朝暉. 汽車電器及電子設備[M]. 重慶：重慶大學出版社，1993.

（編輯" 楊" 景）